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关于恶臭污染治理的工艺研究实例
摘要:以中石化股份公司九江分公司炼油厂排水车间污水处理场表曝池逸散的恶臭污染气体为研究对象,采用固定床式活性炭吸附工艺对其治理。采用实验室研究筛选出的脱除硫化物(H2S、甲硫醇等)的IVP活性炭,并结合吸附挥发性有机物(VOC)类(苯、甲苯、二甲苯)的BPL活性炭进行现场中试研究,制定了对污染气体进行脱除恶臭的工艺路线。
关键词:恶臭 活性炭 吸附
炼油工业是产生恶臭污染的重点行业[1]。据调查[2,3],含硫原油加工过程的恶臭污染来源包括:装置各种临时放空口、设备吹扫口、工艺气体排放口、敞口污水池挥发、污水喷溅口、贮罐呼吸口、采样口、脱水排凝口以及设备跑、冒、滴、漏等。恶臭源数量比加工低硫原油明显增多。并以无机硫(硫化氢)和有机硫(硫醇和硫醚)为主,且多数为连续排放;主要恶臭污染源相对集中于碱渣处理和污水处理场等部分装置。
中石化股份有限公司九江分公司排水车间污水处理场因污水水质差,硫、氮、油、COD含量高,使隔油、生化、A/O去除效率低、污水处理综合效果下降,从而敞口污水池挥发、A/O曝气引起的恶臭污染较为严重。据调查,该处的恶臭污染为非单一恶臭物质所引起的,具有多种恶臭物质共同作用的复合恶臭源的特点,其主要恶臭污染物为H2S、甲硫醇、苯、甲苯及二甲苯等。由调查结果及所查标准分析,以硫化氢、甲硫醇为代表的恶臭气体,不但有毒,而且臭阈浓度低,少量的排放就会引起严重的恶臭污染。这类恶臭物质连续散发到大气中,既对厂区环境造成污染,也对操作人员的身心健康产生不良影响,还对设备产生腐蚀性危害,其易燃易爆性尤为突出,在石化厂是一项不容忽视的安全隐患。按照《恶臭污染物排放标准》GB 14554-93的有关规定及加工含硫原油的恶臭污染现状,石化企业迫切要求进行治理。
据不完全统计[4],目前我国炼油企业各污水处理场挥发逸散的含恶臭污染物废气绝大多数都处于自由排放状态,未加任何处理设施,只有少数炼油企业的污水处理场部分设施进行了简单的密封。这虽然在一定程度上减少了局部环境的恶臭污染,但并没有从根本上解决恶臭污染问题,而且又给污水处理场的管理、维护和操作带来诸多不便。因此该课题的恶臭气体吸附工艺的开发有助于填补国内炼油企业在恶臭污染防治领域的空白,采用该工艺处理污水场恶臭气体,具有主体装置投资少、运行成本低、操作维护简单和脱臭效果显著等特点,有着较为广阔的市场推广应用前景。为消除国内加工中东高含硫原油工作中恶臭污染的问题提供环保技术保障,具有较高的技术进步价值和社会环境效益,促进企业技术进步。
1 恶臭治理的方法选择
对目前采用的恶臭处理技术,表1在适用范围、所需费用等几个方面作简要比较介绍。
?表1 脱臭方法的特征与经济性
脱臭方法
直接燃烧
催化氧化
臭氧
吸附
药液洗净
处理气量
小
小
中
范围广
范围广
恶臭浓度
高
高
中
低
中
脱臭效率
高
高
中
高
中
运行管理
难
难
难
易
中
设备费
高
高
高
低
中
运转费
高
高
高
高
低
选择治理方法时应从治理性能与治理费用两方面来分析,即达到消除恶臭气体,又要尽量减少治理费用。对于恶臭污染的治理,高浓度的恶臭污染,通常可以采用直接燃烧、催化氧化及臭氧氧化等方法进行治理,中等浓度的恶臭物质可采用吸收法治理,而对于低浓度的恶臭污染、特别是50×10-6(体积分数)以下恶臭物,如硫化氢、甲硫醇等,在用上述方法的处理中,通常存在反应难进行、催化剂易中毒和脱除成本高等缺点。吸附法适用于中、低浓度的排气处理[5]。由于大多数恶臭物质都具有可吸附性,采用吸附法可以方便地将这些恶臭物质进行收集。活性炭是种优良的吸附剂。对于石化企业如污水处理厂等逸散型低浓度多组分且具有可吸附性的恶臭污染源,应用活性炭吸附技术治理,具有设备简单、脱除效率高、运行管理容易、维护费用低和无二次污染等优点。如日本很多污水处理厂都采用活性炭吸附法治理恶臭。纽约一家污水处理厂采用4个串联的活性炭吸附塔处理恶臭污染,使排放达标。另外,从炼厂、化工厂一些装置中排放的有机溶剂废气,采用活性炭吸附法脱除,不仅能有效地消除有害气体对环境的污染,而且还可以回收能够再利用的有机溶剂[6]。从中石化九江分公司污水场现场调查情况来看,恶臭组分浓度低,排放量大,比较适合于采用固定床活性炭吸附法加以处理,以使恶臭污染问题逐步得到解决。
2 活性炭吸附恶臭性能现场中试研究
2.1 前期研究概况
抚顺石油化工研究院与日本国际协力事业团(JICA)合作,开展了“活性炭吸附脱臭”项目的研究开发,从1996年开始,针对以硫化物及挥发性有机物为主的低浓度多组分恶臭气体进行了一系列研究工作[7,8],并在实验室和抚顺石油一厂的中试中取得良好结果[7],日方分别提供了IVP、Centaur、及Xtr.sorb HP系列活性炭。由于现场条件的限制,在抚顺石油一厂仅考察了IVP活性炭吸附硫化氢的性能[6]。对于脱硫用IVP活性炭与吸附挥发性有机物(VOC)的Xtrusorb或BPL活性炭联合使用的效果,在九江分公司现场试验中进一步考察。
2.2 现场装置工艺流程
本试验将发生源污水场表曝池产生的恶臭气体引入活性炭填充塔,去处理对象物质,进行恶臭气体的吸附试验。
现场试验装置安装工艺流程如图1所示。
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SUSA、SUSB—不锈钢塔;FRPA、FRPB—玻璃钢塔;碳种—BPL活性炭、IVP活性炭、市售国产碳。
活性炭填充塔设置有2个不锈钢SUS塔和2个FRP塔。不锈钢SUS(A、B)塔中填充BPL活性炭,吸附脱除烃类溶剂型有机物质和硫化物,玻璃钢A(FRPA)装入市售国产炭(区别于抚研院的国产化炭),玻璃钢塔B(FRPB)塔中填日本IVP活性炭,吸附脱除硫化物恶臭物质。
废气由风机逆流先分别通过SUSA和SUSB,然后分别通过FRPA和FRPB,经净化后排出。四个塔分别设有再生接口和管路。市售国产炭和IVP炭采用碱液再生,BPL炭用蒸气再生。
2.3 试验条件
?BPL炭吸附性能好又廉价,可吸附烃类;IVP和市售国产炭对硫的选择性吸附能力强,故先由用BPL再用IVP和市售国产炭,以期获得较好的脱臭效果。
试验对象物:含H2S、硫醇类、苯和甲苯类恶臭物质的排气。活性炭:去除H2S、硫醇类,使用IVP、市售国产炭;去除苯、甲苯等,使用BPL。处理气量:SUS塔,12 m3/h;FRP塔,12 m3/h。使用温度:活性炭吸附的温度范围较宽,为-35~60 ℃都可以应用。使用压力:大气压。空速:1500 h-1。再生条件:处理H2S等的活性炭,IVP用碱液再生;处理苯等的活性炭,蒸气再生。
2.4 目 标
废气经净化后基本消除恶臭,H2S、甲硫醇等恶臭污染物排放低于《恶臭污染物排放标准》GB 14554-93的限值。
2.5 测试方法
根据现场调查结果,把处理对象定为硫化物、苯系物。分析项目为硫化物(H2S、甲硫醇、甲硫醚和二甲二硫),苯系物(苯、甲苯、邻二甲苯和间二甲苯)等。采样点为SUSA、SUSB、FRPA、FRPB的入口和出口共8个采样点,频率为每周三次。恶臭物质分析方法:GC仪器分析法。
2.6试验结果及讨论
通过大量实验工作,研究了固定床活性炭吸附法对炼厂表曝池恶臭污染治理的实际效果,得出如下结论:
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(1)IVP活性炭对恶臭气体吸附适应范围广,吸附量大,在多种组分共存的试验条件下,装置对主要致臭物质硫化物的饱和硫容为116.77 g/L以上,市售国产活性炭饱和硫容可达108.93 g/L。穿透脱臭率可达95.18%;装置对苯系物的穿透脱臭率可达98.9%