石油化工和煤化工污水处理厂VOCs治理及除臭技术_张生.pdf

清 洗 世 界Cleaning World实用技术实用技术实用技术实用技术第39卷第3期2023年3月0 引言煤化工产品基本上涵盖了煤的气化、液化、炼焦和温度干馏等物理化学工序，是挥发性有机物质（VOCs）的重要污染领域。随着全国 VOCs 减排的深入开展，对煤化工行业 VOCs 废气的综合治理也引起了人们普遍重视。通过系统分析煤化工产业的VOCs 污染源和其污染特性，及其主流 VOCs 防治工艺技术的特点，并提出有针对性的 VOCs 防治技术选型意见。根据市局重点企业 VOCs 治理座谈会要求，我公司正在组织编制厂区挥发性有机物监控方案，落实 挥发性有机物无组织排放控制标准（GB 378222019）相关要求。无组织排放的 VOCs 污染治理从源头上遏制了 VOCs 的排放，进一步优化了产品技术和完善生产工艺装置，并加大推进工业气体泄漏与监测（LADR）等技术发展。末端 VOCs处理必须全面考虑工艺特点、环保特性和经济效益特点：有利用价值的 VOCs 废物优先选择处理工艺，利用价值很低或没有利用价值的废物应选择销毁工艺；传统末端治理技术无法高效进行 VOCs 的减排管理，通过综合工艺处理 VOCs 能够获得较好的处理质量、合理控制二次污染，节约费用。1 石油化工和煤化工污水处理厂 VOCs 治理及除臭需求（1）煤化学和油气化学中的反应，无论是在通常情形下或是非通常情形下都必然会产生 VOCs。一般情况下排放主要是工艺设备废气（化工装置、低温甲醇洗）、厂房通风。石油化工与煤化工的工业废气，主要有多环芳烃、引起温室效应的 CO 气体等。以低温乙酰丙胺洗制煤气为例，废气的主要成分氮、二氧化碳、空气等尾气中的 VOCs 浓度高，易燃气体含量高等。综上所述，在石油化工和煤化工生产过程中形成的尾气 VOCs 成分复杂，有毒有害的物质品种多，且浓度较高，在污水处理厂的生物池往往无法彻底解决，直接在空气中挥发出来，若不加以适当处理，将造成巨大的污染。（2）环保部规定石油化工和煤化工要遵循更严格的废气排放标准。环保规定，石油化工和煤化工企业必须按照更加严苛的标准尾气排放要求，在石油化工和煤化工公司的工业生产过程中，散发出的 VOCs 气体是危害公司和当地村民关系的主要原因。我公司污水 VOCs 及恶臭废气治理装置投资 2 990.98 万元，设计处理规模 136 000 m3/h。该项作者简介：张生（1982-），男，本科学历，工程师，研究方向：煤化工。收稿日期：2022-11-11。文章编号：1671-8909（2023）3-0013-003石油化工和煤化工污水处理厂 VOCs治理及除臭技术张生，陈丽（陕西未来能源化工有限公司，陕西 榆林 719000）摘要：随着我国社会经济的高速发展，煤化作用行业也遇到了蓬勃发展的大好时机，由于我国社会对环境问题的关注度日渐提高，所以要求企业必须合理管控煤化作为工业中的环境污染情况。从实际方面来说，虽然煤化作为企业在生产过程中可以避免或不产生污染物，但严重的大气污染中不仅包括 SO2和 NOX及其粉尘等，而且也包括大量 VOCS 排放，因此企业必须进行废物处理措施。文章先是对石化电子 VOCs 产生的影响及其原因做出了阐述，随后对煤化作用的 VOCs 的管理实践现状及其治理技术方法做出了研究，并结合现实需要的前提下给出了有关对策，期望能够利用这些方法对环境保护工作做出努力。关键词：化学生产；VOCs 防治；除臭；生物法；光催化等氧化中图分类号：X742 文献标识码：A14第 3 期清 洗 世 界目高浓度气体采用“固定化学载体的光催化+复合生物除臭+光催化”组合工艺，低浓度气体采用“复合生物除臭+光催化”组合工艺，设计年运行小时数 8 000 h。污水处理厂各构筑物已进行封闭，并设置气体连通管道，收集构筑物排放的 VOCs 及恶臭废气已有效避免逸散。尾气排放指标满足榆林市环保局关于进一步加强全市工业企业挥发性有机物治理工作的通知（榆政环发 201 848 号）文件要求。此项目明确提出：在煤炭生产和转化领域，积极应用新型的洁净工程技术，进行煤炭资源安全、洁净的、并着重确定、排除工艺设备和管道中泄漏的易发部位，制定防止 VOCs 泄漏和处理紧急事件的处置，煤化工和石油化工企业对污泥处理厂、废液和废弃物等要进行封闭、覆盖、回收处置。（4）石油化工与煤化工污染除臭 VOCs 处理工艺难点。石油化工和煤化工的污水除臭 VOCs 处理技术不同于常规的 VOCs 尾气处理技术，因为它含有较难溶化合物，治理困难较大。而较主流的燃烧技术如蓄热型焚烧锅炉，污水处理厂 VOCs 的含量则较低，必须加入天然气或汽油，运行价格较贵。但就蓄电式管化氧化装置而言，由于向城市污水处理厂系统中所排放产生的主要有大量硫代物、强碱类物质，可能会对其他化剂系统的循环利用效率和系统寿命都存在着较大影响。天津塘沽某家大型石化企业污水处理厂锅炉所普遍采用的蓄电式催化蓄热式燃烧器，已经成功应用到了三年。催化剂必须要定期都要拆换，而每次更换催化剂的费用价格合计约为人民币六百多万元，所以其使用的成本相对也会比较高。活性炭也是因其使用的成本相对较高，也并不理想。当前国内外 VOCs 处理中也存在着 VOCs 类型繁多来源复杂，工况多样，且目前还未能建立合理的运营机制：同时我国有关政府部门和企业的政府政策和经济支持水平相对较低，在一定程度上也制约着石油化工企业和煤化工处理厂 VOCs 尾气处理技术水平的进展与提升。（4）生物除臭技术在煤化工和石油等化工企业VOCs 处理中的运用应用。目前使用最多的石油化工企业和煤化工污水处理厂废气处理工艺，大多为生物滤池。生物滤池工艺具备如下特性：根据废物中各种物质的含量，以及所选用的滤料性质，微生物骨髓间干细胞的主要成分，通常是：C：50%、N：2%6%、P：1%和 S 等的微量元素，要使生物滤池中滤料介质具有充分的废气处理所需要的 N 和 P等的微量元素，要加上家畜的粪便、富含腐质的木头等物质，在空气净化过程中，生物滤料中的物质将持续地被分解和消耗，因此通常在 35 年内需要换用一次滤材。对含水量的控制，由于细菌生长繁殖都需要适量的水分，故在滤料中生物菌落的含水量通常在 40%以上。在废气区的相对湿度大于95%。废气中的物质应是溶于水中并能生物降解的，但煤化工污水臭气中却含有大量难以生物降解的惰性生物，即使一味地使用微生物处理技术也无法充分达到目前的标准。2 石油化工和煤化工污水处理厂除臭和VOCs 治理新技术2.1 技术原理针对煤化工污水的特点和治理技术的不足，研制出了纳米级的角柱形光催化剂，并开创了“生物法+多元多相角样就光保化氢化”的工艺技术，其优点是：对低浓度 VOCs 的处理更有效，运转平稳，维护便播，且运行成本也更低廉。复合多相段是最新研发设计的，由不同质物质的“复合”组成一个催化剂单元，这些物质由于不同性质会产生相互界面，一般是固固，固液、液固，或气固、气液的相互界面。这种多相式的催化剂告别了传统单品种效率任的缺陷，因为多相的组成都是在分配上均衡的和规则的。而基于高纳米材料的工艺方法由于在尺寸上的偏小和安理上的相对平稳，多相的相互界面使其工作更加容易进行，而在纳光的过程方法中往往工作也都是受用在多浦相戒的单相下进行。废气也在其中产生，接触、碰撞，废气均呈现出了同质性。理化反应特性也就显得比较稳定活泼，因为由于各层的电子云几乎都是处于激发态，单原子和多元素光子理化反应也就显得比较容易。在后续光能的持续作用下，废气污染物降解处理的过程比较的迅速完全。多元多相段的光鲜多媒像催化（氧化）塔的深度氧化处理设备，角林型催业剂的比曲面积要比经饮型的催化剂面积要更大，改善提高了光鲜的氧化品质，也有效增加了催化剂的循环使用寿命，并有效降低催化剂了能量消耗，这也是我国目前发展光催化深度氧化处理技术研究的重点。2.2 工艺特点和传统的化学工艺方式比较，“生物法+多元多相角柱状光催化氧化”的工艺可以处理石油化工15第 39 卷张生 等.石油化工和煤化工污水处理厂 VOCs 治理及除臭技术与煤化工污水处理厂废气。VOCs 主要有以下优点：（1）适用范围：该方法要与污水处理厂的所需处理度气容量，要求除去的废气物质，环境特征以及技术水平等相适应。主要体现在所应用的方法要与城市污水处理厂的主要污染物类型相适应；选用的设备应与所需要的环境装备水平相对应，包括境内装备和境外设备，也包括装置和附属设施；选用的工艺应与污水处理厂所在区域环境、人员能力和技术水平相对应；选用的工艺与应对污水处理厂污染物的排放及废气治理的技术水平相对应。（2）安全性：该废物处置技术完善有效，能提高处置效率，稳定性和处置质量，减少了能源损耗、二级环境污染和安全风险，经验、工艺完善安全。（3）经济效益：本方法充分考虑到一次性投入的以及将来所产生的运营费用。（4）工作稳定性：充分考虑了消防、防爆等安全因素，工作状态平稳，质量可靠。3 对石油化工和煤化工中 VOCs 和恶臭废气等异味防治问题的对策建议（1）加强设备运行管理人员的培训，做好设施日常运行和维护管理，确保设施稳定运行。罐区VOCs 装置每小时巡检一次，加大对冷凝机组、吸附设备和风机等的监控，保证长周期稳定运行。装车栈台油气回收装置在装车时启动，确保装车油气有效回收。装车结束后，及时停止运行，减少装置自身消耗和废气排放。（2）跟踪罐区及装车区 VOCs 装置活性炭吸附效果和冷凝机组冷凝效果，以及污水处理厂 VOCs装置生物滤料及填料使用周期，适时对其进行更换。（3）持续抓好 VOCs 在线设施的维护管理，委托第三方对在线监测仪表进行维护保养，确保在线监测设施的稳定运行；根据环保部门要求，适时完成在线监测设施联网工作，实现数据实时上传，提高自动化监管水平。4 煤化工和石油化工企业 vOCs 城市污水处理厂排放情况4.1 挥发性有机物 VOCs 的概念和煤化工、石油等化工污染企业的排放状况VOCs（volatileoraaniccompounds）是 指 常 温下的饱和蒸汽压大于 70 Pa，常压下沸点温度在 260 以下的有机物质，如在 20 条件下蒸气压值大于或者等于 10 Pa 含有一定挥发性的甚至全部化学物质，对于煤化工或者石油化工类的产品，无论在一般状态下或者是非正常情况下都必然会生成大量 VOCs。落实石油化工产业挥发性有机质全面整改实施方案，按照石油炼制工业排污准则GB31570）重点识别、排除工艺设施和管道内VOCs 泄漏的易发部位，建立防止 VOCs 泄漏和处置紧急事件的保护措施。煤化工企业对污泥处理厂和废弃物等要进行封闭、覆盖、回收处理。4.2 现有石油化工和煤化工污水处奥 VOCs 治理技术的不足煤化工污水和 VOCs 处理技术都不同于传统一般的康气处理技术，因其含难溶物质，故处理困难度较大，而主流的装料技术如加热式焚烧炉污水处理厂 VOCs 的含量非常低，必须提供煤气或汽油，运行费用很高，但就散热型催化装置而言，因为城市污水处理存在硫代物、碱式物质，所以对催化运行时间造成很大干扰。5 结语综上所述，建设 VOCs 尾气处理设备第三方管理体系，防止形式主义，真正掌握了 VOCs 处理流程的处理技术、能耗和处理效果等有关的技术参数，为 VOCs 废物末端再处理工艺的引进与使用提供了基础。参考文献：1 常城，王艳军.对石油化工污水处理技术及其应用的探析 J.化工管理，2017(17):209.2 张祖玲，张晓阁，侯智勇.对石油化工污水处理技术的优化研究 J.化工管理，2017(32):185-186.3 李伟.石油化工污水处理技术现状及发展趋势 J.化工设计通讯，2018,44(12):210.4 杨尊建.石油化工污水处理技术及进展 J.化工管理，2018(13):124-125.5 张博，王云，徐志清，等.煤化工项目污水处理厂除臭系统的选择和思考 J.内蒙古科技与经济，2020(02):90-91.6 王浩英，张成藩.生物除臭技术在炼油污水处理厂臭气治理中的应用 J.工业用水与废水，2012,43(3):3.