采油污水池廢氣回收治理工藝

　　中原油田分公司某采油廠位于京津冀大氣污染傳輸通道城市(簡稱“2+26”城市)的河南省濮陽市和山東省聊城市，由于近年來國家對大氣污染防治工作要求進一步提高，為了避免污水處理站因敞口污水池揮發(fā)氣即惡臭氣體污染造成周邊村民的影響，對兩座敞口污水池密閉改造及氣體回收處理，符合當前國家對大氣污染防治的要求口]。保護環(huán)境質量是關系到企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必要條件，避免對周圍空氣環(huán)境造成影響，并消除存在的環(huán)保隱患和風險，保護了員工職業(yè)健康。

　　1、概述

　　某采油廠明一污水處理站有兩座污水池分別于1992年和2005年建成投產，擔負著衛(wèi)城、文明寨和古云集三個油田的原油分離水即采油污水和施工污水回收處理任務。

　　兩座污水池為鋼筋混凝土敞口池，在運行過程中產生一定的揮發(fā)氣體，散發(fā)出異味，對周圍空氣環(huán)境造成一定影響。另外，崗位工人在污水池區(qū)域操作和巡檢過程中，與揮發(fā)氣體接觸，存在職業(yè)健康危害。同時，在該采油廠2016―2020年度產能建設項目(山東部分)環(huán)境影響報告書評審過程中，專家組到現(xiàn)場查看污水池實際運行狀況后，依據環(huán)保部《揮發(fā)性有機物(VOCs)污染防治技術政策》(公告2013年第31號)，要求對明一污水處理站敞口污水池進行密閉改造，控制揮發(fā)性有機物及異味排放。

　　污水池產生的廢氣主要來自采油采出廢水以及作業(yè)廢水、鉆井廢水，廢水中主要含有H2S、氨、非甲烷總氫、VOCs等污染物，不僅對周邊環(huán)境造成污染，而且對人體有較大的危害。為了保護環(huán)境，使廢氣達到排放標準要求，本著運行管理簡單、技術先進可靠、達標排放的原則，并結合實際情況，于2017年8月至2018年對該敞口污水池進行密閉改造，揮發(fā)廢氣進行了回收，廢氣治理效果顯著。

　　2、廢氣處理工藝技術

　　目前，污水處理站處理廢氣及惡臭氣體的處理工藝有活性炭吸附法、等離子體法、噴淋塔凈化法、光氧凈化法、生物法、焚燒法以及化學吸收法等方法。結合我廠生產現(xiàn)場實際及揮發(fā)廢氣組分情況，污水池密閉及廢氣回收處理采用：噴淋+干燥+低溫等離子+光氧催化+風機凈化法技術路線。

　　2.1 廢氣處理工藝流程

　　污水池揮發(fā)廢氣加蓋密閉后經收集支管進入廢氣總管，在負壓作用下進入噴淋塔(添加堿液)將廢氣中易溶于水的污染物洗滌到水中(主要污染物為VOCs、氨、H2S等)，而廢氣中不溶于水的物質如：甲苯、丙烯晴、二氯甲烷等氣體，進入等離子、光氧催化裝置，經等離子、光氧催化裝置凈化后的廢氣由風機送排氣筒高空排放。廢氣處理工藝流程見圖1。

　　2.2 工藝處理單元

　　2.2.1 噴淋塔

　　廢氣凈化噴淋塔主要的運作方式是廢氣由風管引入凈化塔，經過填料層，廢氣與吸收液進行中和反應，廢氣經過凈化后，再經除霧板脫水除霧后進入干燥箱。吸收液在塔底經水泵增壓后在塔頂噴淋而下，最后回流至塔底循環(huán)使用。噴淋塔工作原理示意見圖2。

　　2.2.2 等離子光氧復合設備

　　利用特制的高能高臭氧UV紫外線光束照射廢氣，裂解工業(yè)廢氣如：氨、三甲胺、H2S、甲硫氫、甲硫醇、甲硫醚、乙酸丁酯、乙酸乙酯、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯，硫化物、VOC類，苯、甲苯、二甲苯的分子鏈結構，使有機或無機高分子惡臭化合物分子鏈，在高能紫外線光束照射下，降解轉變成低分子化合物，如CO2、H2O等。利用高能高臭氧UV紫外線光束分解空氣中的氧分子產生游離氧，即活性氧，因游離氧所攜正負電子不平衡，所以需與氧分子結合，進而產生臭氧。UV紫外線光束分解廢氣見圖3。

　　UV+O2→O-+O*(活性氧)O+O→O3(臭氧)，對工業(yè)廢氣及其他刺激性異味有很好的清除效果。

　　等離子反應區(qū)原理及特點：低溫等離子體是繼固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)之后的物質第四態(tài)，由高能電子、正負離子、自由基(OH、H、O、O3等)和中性粒子等組成。低溫等離子體降解污染物是利用這些高能電子、自由基等活性粒子和廢氣中的污染物作用，使污染物分子在極短的時間內發(fā)生分解，并發(fā)生后續(xù)的各種反應以達到降解污染物的目的。等離子反應原理見圖4。

　　等離子反應區(qū)是采用高壓發(fā)生器產生并形成低溫等離子體，在平均能量大約在5eV的大量電子作用下，使通過凈化器的廢氣成分苯、甲苯、二甲苯等有機廢氣分子轉化成各種活性粒子，與空氣中的O。結合生成H2O、CO2等低分子無害物質，使廢氣得到凈化。

　　3、現(xiàn)場應用及治理效果

　　3.1 現(xiàn)場改造及廢氣回收

　　污水池密閉改造采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆蓋頂，中間預留兩處透光板棚，便于觀察和操作;東側污水池(共兩格)整體增加現(xiàn)澆蓋頂;預留抽氣孔、放水孔并安裝液位計，便于生產。污水池揮發(fā)性氣體密閉回收后采用復合低溫等離子光氧催化裝置處理廢氣，再通過煙囪進行排放。廢氣組分檢測值見表1。

　　3.2 廢氣處理

　　污水池產生的廢氣主要來自采油采出廢水以及作業(yè)廢水、鉆井廢水，廢水中主要含有H2S、氨、非甲烷總氫、VOCs等污染物，采用低溫等離子凈化和UV光氧催化廢氣凈化技術。這種方法主要用于工業(yè)廢氣處理，是利用高電壓放電的形式來獲得大量的高能電子，高能電子激勵產生的氧、氮基等活性離子，并且破壞碳氫結構的化學鍵，使得廢氣中的有機化學成分發(fā)生置換反應，再利用催化劑在光照作用下分解廢氣的治理技術，最終形成沒有危害的其他化合物。

　　3.3 處理指標

　　處理設施各環(huán)節(jié)污染物濃度監(jiān)測結果見表2。

　　由表2可知：

　　1)污水池排放指標達到GB145541993《惡臭污染物排放標準》二級標準和GB16297--1996((大氣污染物綜合排放標準》中二級標準要求，同時滿足山東省地方標準《揮發(fā)性有機物排放標準第7部分：其他行業(yè)(二次征求意見稿)》揮發(fā)性有機物Ⅱ時段<60mg/m3 排放要求。非甲烷總烴處理率為80.29%，H2S處理 率為83.13%，氨處理率為82.8%，廢氣綜合處理效 率達到82.07%。

　　2)治理后VOCs濃度滿足《揮發(fā)性有機物(VOCs)污染防治技術政策》(公告2013年第31號)，即VOCs污染防治應遵循源頭和過程控制與末端治理相結合的綜合防治原則。

　　4、結論與認識

　　1)該項目實施后，污水池周圍無異味散發(fā)，非甲烷總烴、H2S、氨排放濃度滿足GB14554--1993{惡臭污染物排放標準》和GB162971996{大氣污染物綜合排放標準》中二級標準要求。

　　2)原敞口污水池廢氣排放濃度超標，通過治理，改善周邊空氣環(huán)境質量，改善了崗位員工的工作環(huán)境，有利于保護職工健康，消除環(huán)境風險，落實了清潔生產。

　　3)低溫等離子光氧催化復合裝置廢氣處理技術作為一種新型的氣態(tài)污染物的治理技術，是一個集物理學、化學、生物學和環(huán)境科學于一體的交叉綜合性電子化學技術，由于能使污染物分子高效分解且處理能耗低等特點，應用范圍廣，基本不受氣溫和污染物成分的影響，對惡臭異味的臭氣濃度有良好的分解作用，具有處理效果好，運行費用低廉、無二次污染、運行穩(wěn)定、操作管理簡便、即開即用等優(yōu)點，為工業(yè)領域揮發(fā)性有機廢氣及惡臭氣體的治理開辟了一條新的技術路線。（來源：中國石化中原油田分公司文衛(wèi)采油廠）