炼油污水处理场挥发性有机物和恶臭废气处理技术

浏览:74 发表时间:2020-08-13 11:25:01

炼油污水处理场挥发性有机物和恶臭废气处理技术

摘 要:炼油污水处理场挥发性有机物(VOCs)和恶臭废气可分为高浓度、低浓度两类:高浓度废气来自提升池、均质罐、隔油池、气浮池(浮选池)、污油罐(池)等,非甲烷总烃浓度为500~40000mgm3,总气量为1000~10000m3h(标准状态);低浓度废气来自曝气池、氧化沟、污泥脱水间,非甲烷总烃浓度为10~300mgm3,总气量为20000~50000m3h(标准状态)。中国石化抚顺石油化工研究院开发了适用于炼油污水处理场高浓度与低浓度废气联合处理的sWAT-1SWAT-2工艺技术,在SWAT-1工艺中,高浓度废气采用“脱硫及总烃浓度均化-催化燃烧(氧化)”工艺处理,曝气池等低浓度废气采用“洗涤-吸附”工艺处理,低浓度废气饱和吸附剂用催化氧化排放的热气再生并返回催化氧化处理系统;而在SWAT-2工艺中,高浓度废气采用“低温柴油吸收-脱硫及总烃浓度均化-催化氧化”工艺处理。应用SWAT-1、SWAT-2工艺处理污水处理场废气,净化气非甲烷总烃浓度可小于50mg?m3,最低小于10mg?m3,苯、甲苯、二甲苯浓度低于检出限,臭气浓度小于20(无量纲)。


关键词:炼油厂 污水处理场 挥发性有机物 恶臭 洗涤 吸附 均化 催化氧化


1 污水处理场和污水集输系统废气排放概况炼油厂污水系统可分为污水处理场和污水集输系统,是炼油厂重要的VOCs和恶臭废气排放源。

1.1 主要构筑物

炼油污水处理场的主要构筑物有提升池(又称格栅井或总进口)、均质罐(池)、隔油池(包括斜板、平流)、气浮池(包括溶气浮选、涡凹气浮)、厌(缺)氧池、鼓风曝气池[含膜生物反应器(MBR)、曝气生物滤池(BAF)、氧化沟、污油罐(池)、污泥池、污泥脱水设备等。污水集输系统用于炼油装置和罐区排放污水的收集、储存以及向污水处理场的输送,包括地漏、管道、沟渠、连接井、集水池、罐等。


1.2 废气散发机理

提升池、均质罐、污油罐、隔油池等的废气散发机理与油罐有相似之处,主要是大、小呼吸排气,但还有污水夹带的气体释放、罐(池)底泥厌氧产生的沼气等;气浮池主要是用于气浮的空气释放;曝气池、氧化沟、厌(缺)氧池和污泥处理单元散发的废气主要来自生化曝气供氧(空气)、生物(好氧、厌氧)降解产生的释放气以及大、小呼吸排气等。


1.3 废气组成

炼油污水处理场VOCs和恶臭废气可按污染物浓度高低分两类,高浓度废气来自提升池、均质罐、隔油池、气浮池(浮选池)、污油罐(池)等,低浓度废气来自曝气池、氧化沟、污泥脱水间。污水集输系统位于污水处理场上游,通常其散发的污染物的量高于污水处理场。各种废气的主要组分和污染物浓度。


1.4 污水处理场废气排放量

污水处理场废气排放量宜按典型工况实测,无实测数据时可参考3.785L)以上的油水分离罐或辅助设备除满足上述要求外,还应安装并使用符合60.692-5要求的封闭式排气系统和控制设备。作为替代

(60.693-2),操作者可以选择建设和使用满足技术要求的浮顶式油水分离器、废油罐、储罐或其它辅助设备。60.692-5封闭式排气系统和控制设备:封闭式燃烧设备应使排入的气体的VOCs,排放量减少95%或更高,或者在最低温度816 ℃下达到停留时间至少0.75s;采用催化焚烧炉应在催化剂床层前后安装温度在线记录仪;蒸汽回收系统(如冷凝器或吸附剂)应使排入的气体的VOCs,排放回收率达95%或更高;为达到本标准要求而使用的火炬应执行40CFR 60.18要求。


2.2 国内标准

我国国家和地方标准中有关炼油厂污水系统VOCs和恶臭排放控制主要指标。对比美国标准与表4可知,美国标准要求VOC,去除率不小于95%,我国GB31570要求VOCs排放浓度不大于120mgm3;由计算可知,当废气NMHC浓度大于2400mgm3 时GB31570严于美国标准,当废气非甲烷总烃浓度小于2400mg?m3 时美国标准严于GB31570;我国天津、河北等省(市)标准严于GB31570和美国国家标准。


3 污水处理场废气处理技术

3.1 废气收集和引气

              根据《中国石化炼化企业VOCs综合治理技术指南》(试行)和实践,建议:


      (1)对污水处理场隔油池、气浮池、曝气池等设施进行封闭处理,封闭材料应选用具有防腐性能的水泥板、玻璃钢、篷布、金属材料等,封闭盖板应接近液面。在夏季,盖板覆盖保温材料可减少小呼吸排气量。以河北某炼油厂为例,2017年6月17日,隔油池污水温度32℃,池外气温36℃,池内气温42℃,池子盖板表面温度57℃;池内气温升高,会促进油气蒸发,气体膨胀,导致排气量大,油气浓度高。反之,在冬季,池外气温低于池内水温,没有保温性能的盖板会减少废气排放和油气浓度。

     (2)有内部设备和部件的污水处理设施,应在封闭时安装观察口和用于检维修的活动盖板。

     (3)污水均质罐、污油罐、浮渣罐(池)的废气减排、封闭、引气等可参照有机液体储罐。

     (4)在隔油池、气浮池、曝气池等的输气管道上应安装流量计和调节阀,按核算气量引气。

     (5)隔油池、气浮池、曝气池等非罐类设施的封闭盖板允许有缝隙或安装通气孔,在引风机抽吸废气时,以隔油池、气浮池、曝气池等盖板内气相微负压、基本没有废气逸散到周围环境中为宜。

 

3.2 FRIPP污水处理场废气处理技术概况FRIPP在国内最早研究炼油污水处理场废气治理,做过许多开创性工作,1999年率先完成隔油池废气“高温脱硫-催化燃烧(氧化)”现场中型试验;2000年率先完成生化曝气池废气特种活性炭吸附处理中型试验;2001年在中国石化镇海炼化分公司完成A?O生化池臭气生物填料塔脱臭中型试验;2003年建成首套隔油池等高浓度废气“脱硫及总烃浓度均化-催化燃烧(氧化)”工业装置,2005 年实现了催化燃烧催化剂国产化,净化气NMHC浓度小于120mg?m3;2012年在中国石化金陵分公司完成曝气池和MBR废气“洗涤-吸附”工业化试验,装置入口废气臭气浓度为2000~3000(无量纲),出口浓度约600(无量纲)。上述中型试验和工业应用中,净化气均符合排放标准,通过了中国石化科技部组织的技术鉴定;FRIPP在十多年的推广应用过程中,不断进行研

究和取得技术进步,目前已有20多套高浓度废气“脱硫及总烃浓度均化-催化燃烧(氧化)”装置建成投产,在中国石化青岛石油化工有限责任公司(简称青岛石化)、中国石油华北石化(简称华北石化)等建成投产高浓度废气与低浓度废气联合处理(SWAT)装置,形成了系列化污水处理场废气处理专利技术。


3.3污水处理场高浓度与低浓度废气联合处理

          SWAT技术SWAT 取自污水处理场(sewagetreatmentplant)、洗涤(wash)、吸附(adsorption)、热氧化(thermal oxidation)词组的首个英文字母,目前有SWAT-1与SWAT-2两种工艺。在SWAT-1中污水处理场隔油池、气浮池等高浓度废气采用“脱硫及总烃浓度均化-催化燃烧(氧化)”工艺处理,曝气池等低浓度废气采用“洗涤-吸附”工艺处理,低浓度废气吸附剂用催化氧化排放的热气再生并返回催化氧化处理;SWAT-2的区别在于高浓度废气采用“低温柴油吸收-脱硫及总烃浓度均化-催化氧化”工艺,优点是可回收油气和将废气有机物浓度稳定控制在爆炸下限(L.E.L)以下,缺点是投资大。为SWAT-1工艺流程。低浓度废气进入水洗塔脱除废气中的污泥飞沫、硫化氢、氨等水溶性组分,洗涤废水去污水处理场进行生化处理;洗涤净化气进特种活性炭吸附罐,吸附脱除有机物,净化气达标后排放;饱和炭用催化氧化装置排放的热气再生,再生气返回催化氧化处理;两个吸附罐切换使用;吸附罐有蒸汽再生系统,定期对吸附剂进行深度再生处理。高浓度废气依次经过碱洗塔、脱硫及总烃浓度均化罐、换热器(冷物流侧)、加热器、反应器、换热器(热物流侧),然后达标排放。其中,碱洗塔用氢氧化钠溶液脱除废气中的硫化氢和硫醇。


4 污水集输系统排放气控制技术

         根据国内外标准和实践,炼油污水应密闭输送,企业宜尽可能减少连接井、集水池数量,尽可能将污水沟渠管道化,污水泵送,管道高架。地漏安装水封、集水井或无移动部件集水池安装浮动盖板(浮盘),减少废气排放;井、池、罐排放废气就近送VOCs废气管道或装置处理。例如,某炼油在连接井上安装活性炭吸附罐,VOCs去除率可达97%,但活性炭使用寿命较短,需要定期再生;一般情况下,活性炭吸附净化气VOCs浓度大于120mg?m3,有企业将活性炭吸附尾气按无组织源直接排放,也有企业则送附近加热炉焚烧处理。


5 结 论

        (1)炼油污水处理场VOCs和恶臭废气可分为高浓度、低浓度两类,高浓度废气来自提升池、质罐、隔油池、气浮池(浮选池)、污油罐(池)等,NMHC浓度为500~40000mgm3、臭气浓度为5000~30000(无量纲),总气量约为1000~10000m3?h(标准状态);低浓度气体来自曝气池、氧化沟、污泥脱水间,NMHC浓度为10~300mg?m3、臭气浓度为2000~8000(无量纲),总气量约为20000~50000m3?h(标准状态)。


       (2)FRIPP开发了适用于炼油污水处理场高浓度与低浓度废气联合处理的SWAT-1、SWAT-2工艺技术。在SWAT-1中,隔油池、气浮池等高浓度废气采用“脱硫及总烃浓度均化-催化燃烧(氧化)”工艺处理,曝气池等低浓度废气采用“洗涤-吸附”工艺处理,低浓度废气饱和吸附剂用催化氧化排放的热气再生并返回催化氧化处理;而在SWAT-2中,高浓度废气采用“低温柴油吸收-脱硫及总烃浓度均化-催化氧化”工艺处理。应用SWAT-1SWAT-2工艺处理高、低浓度废气,净化气NMHC浓度均可小于50mgm3,最低小于10mgm3,苯、甲苯、二甲苯浓度小于检出限,臭气浓度小于20(无量纲)。


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