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炼油污水处理场挥发性有机物和恶臭废气处理技

  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500~40000mg/m3,总气量为1000~10000m3/h(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10~300mg/m3,总气量为20000~50000m3/h(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-1、SWAT-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)。

  (VOCs)和恶臭排放源,国内外标准都有严格的排放要求。中国石化抚顺石油化工研究院(FRIPP)通过长期研究,查清了废气散发机理,对废气组成进行了大量采样分析,建立了污水处理场废气排放量估算方法,开发的废气处理技术获得广泛应用并不断进步,研究成果被GB 3150—2015《石油炼制工业污染物排放标准》、《石油石化企业环境保护技术》、《中国石化炼化企业VOCs综合治理技术指南(试行)》(2017)、环保部《石油炼制工业废气治理工程技术规范》(征求意见稿)等采用。本文将介绍FRIPP在废气处理方面的研究成果、特别是近两年开发应用的新技术。

  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。

  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。

  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)底泥厌氧发酵产生的沼气等;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。

  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见表1所示。

  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表2和表3估算。

  美国EPA 40CFR-60-QQQ《炼油厂污水系统VOC排放标准》的主要内容有:

  60.692-2独立排水系统:每根排水管都要安装水封控制器;连接井应安装一个盖子并且可以有一个开放式的通风管,盖子应有边缘密封圈,通风管长度不小于3ft(1ft≈0.304 8m)、直径不大于4in(1in≈2.54cm);污水管线不应向大气敞开并且应盖上或以某种方式封上。作为替代方案(60.693-1),企业可以选择建造完全封闭的排水系统,并安装排气系统和废气控制设备。

  60.692-3油水分离器等:每个油水分离器、废油罐、储罐或其它辅助设备都应安装固定顶,顶与壁之间无缝隙;不应吹扫固定顶下的气体空间,除非气体被引到控制设备;如果顶上有检修门或开口,检修门或开口应安装密封垫、用锁锁上且在分离器操作期间保持封闭,检查或维修时打开。每个污水处理量250gal?min(1gal≈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。

  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见表4。

  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GB 31570要求VOCs排放浓度不大于120mg/m3;由计算可知,当废气NMHC浓度大于2400mg/m3 时GB 31570严于美国标准,当废气非甲烷总烃浓度小于2 400mg/m3 时美国标准严于GB 31570;我国天津、河北等省(市)标准严于GB 31570和美国国家标准。

  (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。1/3

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