溶气气浮分离乳化油的影响因素
在石油开采、炼制及化工生产过程中会产生含油废水，如处理不当进入环境水体，将对环境造成污染。对于直径较小或密度与水接近的油滴，传统的重力沉降难以达到令人满意的效果。气浮通过向污水中加入微气泡，与油滴粘附形成絮团，可提高油水分离效率。
专家学者应用溶气气浮对不同水体中的油进行了分离实验，主要关注气浮池结构、操作参数及油水种类等因素对浮选除油效果的影响，而极少关注各因素对除油效果的影响机理，缺乏相应的理论分析。所以本文在进行气浮除乳化油实验的同时测量气泡直径、气含率等参数并观察乳化油形态，分析溶气压力及化学助剂对除油效果的的影响机制，以期指导溶气气浮的工业应用。 1、实验部分 1.1 实验流程及装置
溶气法生成微气泡的装置主要包括溶气罐和释放头。实验时回流水泵和空气压缩机分别将水和空气注入高压溶气罐内，两相在溶气罐内混合，空气溶解形成饱和溶气水。饱和溶气水到达释放头后减压释放，气泡成核析出，形成大量微气泡。实验过程中可以通过调节回流水泵的流量改变溶气压力。
进行除油实验时，含乳化油污水经提升泵进入气浮池接触区，与微气泡混合。在此过程中，气泡与乳化油滴发生粘附形成絮团。絮团进入分离区后上浮至水面。处理后的净水由分离区底部孔道进入回流水收集区，部分作为溶气水源，部分进入污水处理池，形成循环流程。 1.2 含乳化油污水制备
为了对乳化油状态进行显微观察，首先取原油140g加入航空煤油至1L，配成带有颜色的污油。乳化时取50mL 污油加水至500mL，同时加入乳化剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS，
分析纯）2.5g，使用高速剪切乳化机进行乳化，制成高浓度含乳化油污水。实验时根据所需浓度加水进行稀释，制成一定含油浓度的污水。 1.3 气泡直径测量方法
本研究采用图像分析法测量气泡直径。首先使用数码显微镜（PH50型）拍摄气泡群的显微放大图像，后采用自编的Matlab程序对图像进行处理，得到气泡直径分布，具体测量及图像处理过程。 1.4 除油效率的测量
含油浓度的测量根据碎屑岩油藏注水水质推荐指标及分析方法（SY/T 5329）进行。测量前绘制含油浓度标准曲线，测量时取含油污水用石油醚（分析纯）进行萃取，利用分光光度计测量吸光度ABS并换算成水中含油浓度。 采用除油率表征乳化油分离效果，除油率η 计
算式如下：
式中，ρ0为浮选前污水含油浓度，ρ 为浮选后气浮出口处含油浓度。 2、结果与讨论 2.1 溶气压力的影响
溶气压力是气浮工艺中一个重要操作参数，首先采用不同溶气压力进行除油实验，分析其对除油率的影响。实验采用污水初始含油浓度为1000mg/L，溶气压力分别为0.22、0.26、0.30、0.34MPa。不同溶气压力下除油率随时间变化如图1 所示。由图1 可知，0至20min除油率变化最显著， 20min以后除油率增大速率减缓，60min后除油率基本不再发生改变。溶气压力由0.22MPa增大至0.26MPa时，最终除油率由30%左右升高至40%以上。而溶气压力在0.26MPa至0.34MPa变化时，最终除油率基本不再发生改变。在实际应用中，
提高溶气压力伴随着能耗的增加，但分离效率不再增大，所以实际操作过程中溶气压力并非越大越好，需确定最合理的溶气压力。
图1 压力对除油效率的影响
为分析溶气压力对除油效果的影响机制，对不同溶气压力下气泡（释放头处产生的气泡）直径及气含率进行了测量，结果如图2 所示。由图2 可知，溶气压力由0.22MPa升高至0.26MPa，生成的气泡直径由63.2μm减小至38μm，溶气压力继续增大至0.34MPa，气泡直径由38μm减小至30μm。回流水中的气含率随着溶气压力的升高而增大。
图2 溶气压力对气泡直径及气含率的影响
根据气含率和气泡直径可求得回流水中气泡数密度（即单位体积水中微气泡个数），研究可知气泡数密度随溶气压力升高而增大。油滴的数密度一定时，油滴分离率与气泡数密度成正比。提高溶气压力改善浮选效果的原因在于其增大了气泡的数密度。 2.2 化学助剂的影响 2.2.1 絮凝剂的影响
不同浓度聚合氯化铝（PAC，分析纯）对除油率变化的影响如图3所示。加入30mg/L聚合氯化铝，除油率明显提高，PAC投加量增大至60mg/L时，最终除油率达到98%以上，继续增大PAC投加量无法进一步提高除油效率。
图3 聚合氯化铝浓度对除油效率的影响
观察PAC前后乳化油的显微图像可知，加入PAC后，油滴聚集成团簇。团簇相对单个油滴体积更大，更容易捕获微气泡，且粘附的气泡数目增多，形成体积更大、平均密度更小的絮团。同时，油滴聚集过程中形成了直径更大的油滴。以上2种因素强化了浮选除油效果。 除分离效率这一指标外，处理后污水即气浮出口污水的含油浓度同样重要。出水含油浓度会对后续水处理流程产生显著影响，所以出水含油浓度常作为气浮单元的考察和控制指标。PAC投加量对处理后污水含油浓度的影响见表1。由表1可知，随着PAC的提高，出水含油质量浓度先降低后保持不变。特别是PAC投加量高于60mg/L后出水含油质量浓度降低至15mg/L左右，除油效果显著。
溶气气浮分离乳化油的影响因素
