1.工程概况
汉沽现代产业区污水处理厂设计规模为2000m3/d，服务区域内分布有精细化工、农药、染料颜料、电镀、风力材料、化工运输等各种类型的化工企业，其在生产过程中产生一定量的含油废水，致使污水处理厂进水水质中总油的含量在35mg/L左右。污水处理厂生化池后续工艺为MBR单元，其膜的材质为PVDF，孔径为0.045微米，设计要求MBR进水中总油的含量必须低于15mg/L，否则将会对膜丝造成不可恢复的伤害。鉴于生化池中活性污泥对油的去除能力有限，因此在生化池前增加一组气浮单元，保证生化池出水能达到MBR的运行要求。气浮单元于2009年底增建完成，现正常运行。此单元对污水油的去除率达到80%-90%，有力的保障了后续工艺的正常运行。
2.气浮单元的选择
气浮法是在水中通入空气或其他气体产生微细气泡，依靠悬浮物表面有亲水和憎水之分。憎水性颗粒表面容易附着气泡，因而可用气浮法。亲水性颗粒用适当的化学药品处理后可以转为憎水性。根据产生气泡的方式不同，现阶段气浮法使用最多的为加压溶气气浮法和涡凹气浮法。
加压溶气气浮工作原理是：由空气压缩机送到空气罐中的空气通过射流装置被带入溶气罐，在一定压力下被强制溶解在水中，形成溶气水，送到气浮槽中。在突然释放的情况下，溶解在水中的空气析出，形成大量的微气泡群，同泵送过来的并经加药后正在絮凝的污水中的悬浮物充分接触，并在缓慢上升过程中吸附在絮集好的悬浮物中，使其密度下降而浮至水面，达到去悬浮物和胶体的作用。加压溶气气浮机其主要设备为吸水池、加压泵、空压机、压力溶气罐、箱体、刮泥系统等组成。
涡凹气浮工作原理是：加药混凝后的污水首先进入装有涡凹曝气机的曝气区，该区设有专利的独特曝气机，通过底部中空叶轮的快速旋转在水中形成了一个真空区，此时水面上的空气通过中空管道抽送至水下，并在底部叶轮快速旋转产生的三股剪切力下把空气粉碎成微气泡，微气泡与污水中的固体污染物有机地结合在一起上升到液面。到达液面后固体污染物便依靠这些微气泡支撑浮在水面上，通过刮渣机将浮渣刮入浮渣收集槽。涡凹气浮机主要由箱体、曝气机、刮泥系统等组成，不需要压力溶气、空压机和循环泵等设备。
涡凹气浮机与加压溶气气浮机相比具有以下优点：
(1)投资省、能耗低、自动出渣无噪音，运行管理方便。
(2)较国内传统加压溶气式气浮系统，省掉了溶气罐、空压机、高压水泵等设备及地下管线，能耗是常规气浮的1/3～1/5。
(3)该系统也能够去除污水中的油脂、胶状物和纤维悬浮物，降低了SS、TP等排污负荷，同时可明显改善水质的颜色。污水处理厂设计方在二期改造工程中根据现场水质、单元占地面积等实际情况，经综合对比最终选择涡凹气浮单元。
3.涡凹气浮工程的具体介绍
气浮池前设置有二级混凝反应槽，一级反应槽中投加聚合氯化铝、二级反应槽中投加聚丙烯酰胺，两种药剂组合，可起到较好的絮凝效果。
气浮单元为地上露天设置。
气浮池尺寸：5.3m×1.9m×1.9m数量：1座
混凝反应槽尺寸：1.5m×1.8m×2.1m数量：1座
主要设备
3.1 混凝反应槽
停留时间7min
设计处理能力100m3/h
一级搅拌器1台
二级搅拌器1台
PAC配置投加量30～50mg/L
PAM配置投加量1～5mg/L
3.2 气浮池
停留时间17min
设计处理能力100m3/h
曝气系统2台
刮渣系统1套
浮渣收集和排放系统1套
排水系统1套
4.气浮单元的调试
气浮单元于2010年4月进行调试，油的去除率是气浮单元调试的关键。现场运行人员通过改变混凝剂和助凝剂的加药量及相互组合规律，最终找出适合化工区污水处理厂水质的药剂组合。
气浮单元的水利停留时间为24分钟，为了保证监测数据更能反映气浮单元的真实运行情况，运行人员每2小时取一次气浮单元的进、出水水样，已减小化验数据与真实水质间是误差。
混凝剂聚合氯化铝可以使水中胶体物质的产生强烈电中和作用；水解产物对水中悬浮物的优良架桥吸附作用；对溶解性物质具有选择性吸附作用。
聚丙烯酰胺产品在工业废水处理方面主要作助凝剂或絮凝剂用，由于其分子链中含有一定量极性基因能吸附水中悬浮的固体粒子，使粒子间架桥形成大的絮凝物。它能够加速悬浮液中的粒子的沉降，有非常明显的加快溶液的澄清，促进过滤等效果，广泛用于化学工业废水、废液的处理。PAM按离子型种类分为：阴离子型、阳离子型、非离子型、双离子型四种。
阴离子型PAM适用于浓度较高的带正电荷的无机悬浮物，以及悬浮粒子较粗(0.01-1mm)的污水；阳离子型PAM适用于带负电荷、含有机物质的悬浮物的废水；非离子型PAM适用于有机、无机混合状态的悬浮物分离的废水；两性离子型PAM适用于悬浮物性质及PH值变化不定的污水处理。现代污水处理技术中常将“PAC+PAM"组合称为絮凝药剂的黄金组合，现场对阴阳两种离子型PAM+PAC对油的去除率进行了检测对比，具体见下表：
通过以上数据可以看出
(1)PAC+阴离子型PAM的去除率明显高于PAC+阳离子型PAM的去除率。
(2)当药剂的量达到一定程度时，就是投机再多的药剂对油的去除率也没什么影响。
(3)通过对出水水质、运营成本的对比最终运行选定三套药剂投机方案：
1进水油小于15mg/L时PAC投加30mg/L+阴离子型PAM1mg/L
2进水油在15-40mg/L时PAC投加40mg/L+阴离子型PAM1.5mg/L
3进水油大于40mg/L时PAC投加50mg/L+阴离子型PAM2.5mg/L
5.气浮在运行中存在的问题
5.1 排泥系统
气浮单元运行过程中加入大量混凝剂及助凝剂一部分药剂帮助气泡将含油物质带出水面被刮渣机刮走；一部分药剂与水中悬浮物相结合通过重力沉降于池底，现污水处理厂使用的气浮单元大多为平流式池体，虽设池底排空管，但未能完全起到排泥的作用。化工区污水处理厂每周排空一次气浮单元，但池底於泥大部分仍通过消防栓的冲洗才能带走，建议气浮单元应建成带有沉淀斗的池体，这样定期将沉淀斗的污泥排入浮渣井之后进入脱水机房。气浮单元沉降污泥的有效排出，可在一定程度上降低气浮单元出水的浊度、悬浮物等的含量。
5.2 曝气系统
曝气系统是气浮单元的核心工艺环节，其运行状态直接影响气浮单元的对油、磷的去除效果，所以气浮单元的巡视重点将是曝气机的曝气量。现代产业区污水处理厂涡凹气浮单元使用的该设备安装在曝气区，曝气机利用底部散气叶轮的高速转动，在水中形成一个真空区，液面上的空气通过曝气机进入水中，微气泡随之产生，在叶轮的强力搅动下螺旋地上升到水面，运行中应定期清理曝气叶轮，防止进入污物，影响曝气机的正常运行。
6.结语
(1)气浮单元在除油方面使用聚合氯化铝+阴离子型聚丙烯酰胺的絮凝组合的去除效果明显好于单独使用任何一种药剂。
(2)通过对处理能力相同的加压溶气气浮和涡凹溶气气浮在设施、设备投资、后期运行维护保养等方面的对比可以看出处理能力在200m3/h以下的工作环境中涡凹气浮明显优于加压溶气气浮。
