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生物除臭技术在石油化行业污水处理中的应用

2020-03-24 16:36 出处:中国石油锦西石化分公司 人气: 
       【摘要】简述石油石化行业的污水处理中恶臭气体来源及成分,着重介绍中国石油锦西石化分公司污水处理厂的恶臭气体的污染治理实例,阐明生物过滤除臭技术在石油石化业恶臭气体治理应用的合理性、实用性及经济性,并认为该技术有着巨大的推广潜力。
       随着社会经济的飞速发展和人们生活水平的提高,公众环境意识的增强,工业企业、石油化工及市政工程等的污水处理厂的恶臭问题越来越引起人们的关注。污水排放与处理过程中挥发的恶臭(异味气体)作为环境公害之一,直接危害到人们的健康,影响人们的生活质量。除臭技术与系统的开发运用有效地遏止了污染扩大与蔓延的趋势,同污水处理一样,治理恶臭的方法有很多,生物过滤除臭技术当今在国际上被誉为治理恶臭气体污染的绿色解决方案,在国内近年已被越来越多的企业认同和采纳,其处理工艺对环境的亲善性和建造运行的经济性倍受欢迎。它使用纯自然的材料而不使用昂贵且有潜在危害的化学药品及各种添加剂。与其它方法相比能源需求很低,工程的实施安全可靠,因此生物过滤法比化学洗涤、热氧化、活性碳吸附等有更广泛的适用性和影响力,应用空间也更为广阔。下面以中国石油锦西石化分公司污水处理厂的恶臭气体的污染治理为实例,具体加以阐述。
       1 恶臭气体的来源及现状
       锦西石化污水处理厂主要负责生产车间的生产污水、生活污水及污染雨水的处理及排放任务,处理能力1000m/d,实际现处理为600m/d左右。
       进入处理厂的各股污水主要是炼油化工污水,水中含有大量的易挥发的有毒有害有机污染物质,而且水温较高。经取样分析,臭气的主要成份为苯系物,苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯,H2S和少量有机硫气体以及氮氧化物。这些气体挥发性较大,易扩散在大气中,而且部分气体有毒、刺激性气味大。2006年 8月,处理厂的气浮工艺投运,恶臭污染问题更为严重,浮选过程中气流对水的搅拌使水中和浮选出来的浮渣中的有毒有害物质大量挥发到空气中,同时污泥脱水机房为露天的,也加大了臭气的污染程度。因此,无论从对周边的环境影响考虑,还是为员工的身体健康考虑,有效的解决恶臭气体污染都成为迫在眉睫的问题。
       根据现场勘察,确定了浮选池臭气源的基础数据:浮选池2座,一级浮选分2间,二级浮选分6问,每问为4.5m~20m,污染气体分 8条线被收集后,集中处理;污泥脱水机房,2个卸车平台,考虑现场情况,确定采取收集罩加软帘和卸车平台隔断的方法封闭后收集处理。
       考虑到处理气体来源不同,恶臭污染物质的成分和浓度也有差异,决定分两套系统来处理,系统一为二级浮选池,系统二为一级浮选池和污泥脱水机房,两套系统的没计处理气量均为6000m/d。待处理气体的湿度饱和,温度在 O~45°C.
       2 处理工艺的确定
       抽样检测表明,废气污染物主要是苯系物,苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯,H2S和少量有机硫气体以及氮氧化物。根据实验研究和工程实践,生物过滤法对这类废气都有很好的去除效果。从石化行业污水处理厂污染物气体的实际情况和国内外的研究结果,确定了一套技术 上可行、系统安全实用、成本经济且能达到排放要求的解决方案,即 “油气分离器+生物预洗涤器 +生物过滤法”的三级组合净化处理工艺。
       炼油污水中有较高的含油量,其挥发的臭气中含有一定量的胶态油类。具有难降解的特点,对后续处理设施也有危害,影响处理工艺和效率。因此,必须首先进行油气去除处理,即油气分离工艺。
       去除油气后的气体的臭气浓度会相对降低,主要含有苯系物、H2S以及氮氧化物。此时需要进行一系列的预处理,进入生物预洗涤器,调节气体的湿度、温度和浓度等条件,平衡气体,达到适合微生物处理的环境条件后,进入生物过滤器。
       在生物过滤器内,气体经过吸附和生化作用,转化成无毒无害无味的物质,达到除味的目的和效果。经过以上工艺处理后的清洁气体进行高空排放。整个气体的输送处理,采用防爆风机。
       3 工艺流程
       见图1.
工艺流程
图1 工艺流程
       气浮池和污泥脱水机房等挥发、产生的有机污染物和恶臭气体先通 过对构筑物 的封 闭加盖收集系统收集后 ,在风机的负压作用下进入油气分离器。在油气分离器中,经过由根据碰撞原理 和吸附原理制造的油气分离器 的分离 ,去除油后的有机废气进入生物预洗涤系统。在生物预洗涤器中,部分有机废气和含氨类恶臭气体能被去除,并且能调节气体温度、湿度和浓度,然后在风机的作用下进入生物过滤器,将恶臭污染物去除之后排放如图2。
工艺流程
图2 工艺流程
       4 生物过滤除臭系统实例
       处理厂除臭工艺流程为:臭气源一密封一收集一输送一油气分离一预洗涤一风机一生物过滤一排风。
       整个异味去除系统安装在预先建设的设备间内。设备问充分考虑与整个厂区环境的协调和统一,设备间的构建为生物系统的冬季运行提供了良好的环境温度保障,也为各设备的使用维护和操作提供了良好的环境保障。系统主要分为以下五个组成部分:
       4.1收集及输送系统
       收集及输送系统用于把臭气收集并输送至除臭处理装置,保证后面处理空间的换气量和后续处理装置的压力损耗。
       气体收集对2组共8格浮选池进行了封闭加盖,污泥脱水机房的设备进行了简易封闭和收集。由于浮选池的池面有刮泥机设备、溶气设备、和各种阀门、电机,在包封时要考虑到设备的使用和维护,留有进人的空间和设备运行维修空间,并在需要观测的地方留有观察孔。浮选池采用两个池子一组,用玻璃钢盖板封闭,共四个拱形棚。浮选池两间平面尺寸为21m~9.2m,池面两端加平盖板密封,尺寸分别为 2.8mx9.2m,3.5mx9.2m,拱形单棚尺寸为 15mx9.2m,高 2m.
       浮选池的封闭加盖的梁架主要采用玻璃钢型材,原材料采用基体树脂为双酚 A型聚酯不饱和树脂,加强材料为无碱无捻玻纤纱、短切纤维毡与缝编毡。承重檩材为高强度拉挤 100工字型钢。
       气体输送采用的管路系统包括气体收集罩、管道、阀门等。按照最短距离、尽可能减小管径、合理布局的布置原则设计;管道材质采用玻璃钢材料。
       4.2预洗涤处理系统
       预洗涤处理系统是一个加湿保温的过程,用来对不满足温度、湿度处理条件要求的气体进行预处理,使之达到较为理想的温度和湿度,保障微生物能有效地去除臭气物质。
       4.3油气分离系统
       油气分离装置为不锈钢材料,当油气进入分离器后经过折流碰撞,聚合成颗粒,跌落于分离器舱壁和内表面,气体在舱内继续流动,折流进入滤芯内部,未分离的细小部分,经过反复作用和高精度玻璃纤维纸的过滤,成为基本无油的气体。分离后的油滴和积水经过汇流存于舱底,可以定期排出。经过滤芯集液,净化气体由出口排出。隔离腔液体由排污阀排出,滤芯集液沉积到底部集污槽,通过液位计可以显示液体高度,可由排污阀将液体排出。滤芯滤层采用进口高效玻纤,进、出口压力表可显示滤芯前后压差。滤芯为一次性使用,寿命一般在1年左右,过滤精度高,过滤效率高于9O%。
       采用油气分离设备可以有效去除废气中的胶态油类,保护后续处理设施和去除部分难降解油类,降低生物处理负荷,使后续系统能正常运行。
       除油过滤装置还装有两个液位计,分别指示出壳体内两个腔体的废液量的多少,当任意一液位计的液位指示到最大量程,此时应排出此液位计所在腔体的液体,保证出口气体的洁净程度。
       4.4 生物过滤系统
       BF一302生物过滤是在适宜的条件下,利用载体填料表面积上生长的微生物的作用脱臭。输送过来的处理臭气在适宜的条件下通过长满微生物的固体载体(填料),气味物质先被填料吸收,然后被填料上的微生物氧化分解,完成废气的除臭过程,固体载体上生长的微生物承担了物质转换的任务。
       生物滤层将致臭污染物降解成二氧化碳和水,生物降解的反应式是:
污染物 +02一 细胞物质+CO2+H20(在微生物的作用下)
       因为微生物生长需要足够的有机养分所以固体载体必须具有很高的有机成分,还要创造一个适宜的湿度、pH、氧气含量、温度和营养成分的良好条件来保持微生物活性。过滤材料的选择对除臭的效果至关重要,根据配方配料有所不同,滤料更换周期约为 2年,过滤滤料深度 1.2~1.5m。
       生物过滤系统为舱体结构,采用 FRP材料建造,池体形态为长方体,单侧进风,另侧出风。气体从舱体上部进入,自上而下经过过滤介质,经舱底部出舱,再经排气管排出。
       过滤舱内为滤料床,上部为滤料,下部为支撑体,池内有喷淋加湿系统,在必要时可用来对滤料加湿。生物过滤舱包括气流布分装置,过滤介质支撑层,给水和排水装置,过滤舱管道上装有压力、温度等相关检测设备,装有喷淋装置。为方便操作维护,舱壁周围和顶部开有进出料口与检修口等。
       4.5检测控制系统
       除臭系统的运行控制可分为两种控制模式,即手动控制、本身自动控制。本系统本着实用、可靠,高效管理的原则,确定选用PLC控制系统。满足系统管理信息化、自动化的使用需求。
       系统可以根据年季节及设备运行的情况调节风量,一般可手动调节阀门,简单方便;如果需要可根据环境温度,按每天时段调节(温度越高,恶臭气体浓度越高,气量越大,反之亦然),采用变频调节,可自动随时调节风机风量;在配置气体浓度检测仪器的条件下,系统还可根据过滤器出口的浓度情况进行闭环控制调节。既可满足控制需求,又符合节能要求。
       系统配有的常规检测设备,可对装置的温度、压力、pH、浓度、流量等参数进行在线检测。传感变送装置将信号传送到控制柜的显示仪表和 PLC。可以直接显示参数的动态变化情况,系统可以设定检测参数的上下限,进行越限报警。
       生物预洗涤系统主要通过现场 PLC控制 ,检测系统温度调整系统状态,满足系统要求。
       过滤床内的通风情况可以通过压力传感送到 PLC或直接做仪表显示,反映压力的变化情况,监测系统运行状况。
       温度传感器可以检测过滤器内的温度变化情况,从而通过调节风量,或开启喷淋装置,或加湿加温等方法将系统调节到适宜的温度下操作。
       系统根据需要可以配置 H!S检测仪器 ,监视过滤器的处理情况。并根据是否达到预定的处理效率进行系统调节。
       为更好地适应现代化企业建设和管理需求,除臭系统作为净化环境和改善空气质量的必要环节,在本系统控制方案中,使用双绞线缆,遵照 MODBUS传输协议,可将风机运行频率、压力、温度、过载的系统运行状态信号上传到中控室,并在中控室内的服务器上使用组态软件编程,可以通过图形化直观界面和动态参数实时了解和观察系统的运行情况。
       5 结语
       生物过滤除臭系统已于2006年12月底顺利完成安装及各项现场施工,开始调试和试运行。经过运行情况观察,达到了预计的处理效果,恶臭等异味都得到了有效地去除。该装置的投运,有效的解决了长期困扰的厂区及周围环境的污染问题,效果显著。处理后的气体经过初步检测达到国家环保排放标准,系统运行稳定可靠,使用操作简便易行。
       工程的顺利实施,在石油石化行业的异味治理方面是一次有益的成功探索,验证了生物过滤除臭系统在石油石化行业污水处理中应用的有效性,说明了生物过滤方法在石油石化行业污水处理应用中的广泛性,实效性,经济性,并且有着巨大的推广潜力,为建设安全、环保和健康的生产环境,探索出了一条新的途径。

来源:刘春明. 生物过滤除臭技术在石油石化行业污水处理中的应用. 广东化工


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