采油污水池氣體回收處理工藝設(shè)計(jì)建議

張同國(guó) 孫敢闖 馮曉紅

(1.中國(guó)石化中原油田分公司安全環(huán)保處；2.中國(guó)石化中原油田石油工程技術(shù)研究院)

0 引 言

目前，油田采油、作業(yè)產(chǎn)生的廢水經(jīng)過(guò)污水處理站統(tǒng)一處理達(dá)標(biāo)后回注地層進(jìn)行驅(qū)油。油田已進(jìn)入開(kāi)采中后期，采出液含水升高，污水產(chǎn)生量增大，這些污水在處理過(guò)程中會(huì)揮發(fā)出有機(jī)氣體。盡管油田污水處理技術(shù)和工藝已經(jīng)相對(duì)完善，但污水處理站一般都建設(shè)較早，且受當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件等限制，未采取封閉措施，會(huì)有揮發(fā)性有機(jī)氣體和惡臭氣體逸出[1]。

隨著國(guó)家大氣污染治理的深入，油田現(xiàn)有的污水處理設(shè)施已經(jīng)不能完全滿(mǎn)足當(dāng)前環(huán)保要求，因此在某采油廠展開(kāi)了污水池密閉、廢氣回收處理，為油田推廣采油污水池?zé)o組織廢氣處理提供一種有效的解決途徑。

1 污水處理站現(xiàn)狀

某采油廠污水處理站有兩座污水池，分別建于1992年和2005年，設(shè)計(jì)規(guī)模為12 000 m3/d，目前實(shí)際處理水量10 000 m3/d左右。兩座污水池為鋼筋混凝土敞口池，尺寸均為70 m×40 m×3.5 m(長(zhǎng)×寬×深)，中間設(shè)一道隔墻。沒(méi)有無(wú)組織廢氣回收處理設(shè)施，在運(yùn)行過(guò)程中散發(fā)出揮發(fā)性有機(jī)氣體和惡臭氣體，對(duì)環(huán)境空氣造成一定影響。

2 主要工藝路線

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)考察情況，對(duì)廠界進(jìn)行采樣監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)下風(fēng)向臭氣濃度明顯高于上風(fēng)向，且存在超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)，可以確定污水站廠界高濃度惡臭主要是從未密封的污水池?fù)]發(fā)出來(lái)。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行考察研究后，實(shí)施對(duì)污水池進(jìn)行加蓋密閉，將氣體通過(guò)管路收集至廢氣處理設(shè)備處理后，經(jīng)15 m高排氣筒排放。

2.1 廢氣處理工藝流程

收集的氣體在負(fù)壓條件下進(jìn)入噴淋塔，廢氣由噴淋塔下部進(jìn)氣口進(jìn)入，經(jīng)過(guò)填料與堿液接觸，氣體中酸性物質(zhì)溶解于堿液，經(jīng)兩層噴淋后，氣體再經(jīng)除霧器去除大部分水分后進(jìn)入干燥箱，水分在干燥箱中進(jìn)一步去除，然后進(jìn)入等離子光氧復(fù)合設(shè)備對(duì)高分子有機(jī)氣體進(jìn)行分解，后由引風(fēng)機(jī)經(jīng)15 m排氣筒達(dá)標(biāo)排放。采油污水池廢氣處理工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 采油污水池廢氣處理工藝流程

2.2 工藝處理主要單元

2.2.1 噴淋塔

噴淋塔內(nèi)填料層作為氣液兩相間接觸構(gòu)件的傳質(zhì)設(shè)備。填料塔底部裝有填料支承板，樹(shù)脂多孔多面空心球填料(直徑5 cm)以亂堆方式放置在支承板上。填料的上方安裝填料壓板，以防被上升氣流吹動(dòng)。噴淋塔中的噴淋液(堿液)從塔頂經(jīng)液體分布器噴淋到填料上，并沿填料表面流下。氣體從塔底送入，經(jīng)氣體分布裝置分布后，與液體呈逆流連續(xù)通過(guò)填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進(jìn)行傳質(zhì)。當(dāng)液體沿填料層向下流動(dòng)時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)壁流現(xiàn)象，壁流效應(yīng)造成氣液兩相在填料層中分布不均，從而使傳質(zhì)效率下降。因此，噴淋塔內(nèi)的填料層分為兩段，中間設(shè)置帶孔隔板形成再分布裝置，經(jīng)重新分布后噴淋到下層填料上。

優(yōu)點(diǎn)：①凈化效率高，凈化率可達(dá)80%以上；②設(shè)備安裝方便；③耐腐蝕、不磨損，使用壽命長(zhǎng)；④設(shè)備運(yùn)行可靠，維護(hù)簡(jiǎn)單、方便[2-4]。

2.2.2 干燥箱

干燥箱主要采用活性炭吸附加球形填料，共4層，中間兩層使用樹(shù)脂多孔多面空心球填料(每層約10 cm厚)進(jìn)行切水，外面兩層活性炭吸附材料，可將來(lái)氣的含水降至8%以下，為廢氣進(jìn)入等離子光氧復(fù)合設(shè)備進(jìn)一步處理做準(zhǔn)備。

2.2.3 等離子光氧復(fù)合設(shè)備

眾所周知，臭氧對(duì)有機(jī)物具有極強(qiáng)的氧化作用。該設(shè)備運(yùn)用高能UV紫外線光束及臭氧對(duì)廢氣進(jìn)行協(xié)同分解氧化反應(yīng)，去除硫化氫、氨、苯、甲苯、二甲苯、甲醛、乙酸乙酯、乙烷、丙酮、尿烷、樹(shù)脂等氣體，將有機(jī)物變?yōu)闊o(wú)機(jī)物[5-6]。

該技術(shù)應(yīng)用于惡臭氣體治理，具有處理效果好、運(yùn)行費(fèi)用低廉、無(wú)二次污染、運(yùn)行穩(wěn)定、操作管理簡(jiǎn)便、即開(kāi)即用等優(yōu)點(diǎn)。它應(yīng)用范圍廣，基本不受氣溫和污染物成分的影響，對(duì)惡臭異味的臭氣濃度有良好的分解作用，惡臭異味的去除率達(dá)80%～98%。

3 實(shí)施效果

3.1 處理設(shè)施排放口廢氣

項(xiàng)目實(shí)施后，對(duì)處理設(shè)施排放口進(jìn)行了4次取樣監(jiān)測(cè)，非甲烷總烴監(jiān)測(cè)濃度平均值、硫化氫和氨排放速率等統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 治理后廢氣處理效果

*硫化氫和氨執(zhí)行GB 14554—1993《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中15 m排氣筒；非甲烷總烴執(zhí)行GB 16297—1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

由表1可看出，污水站廠界硫化氫、氨的排放速率滿(mǎn)足GB 14554—1993《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中15 m排氣筒高度的要求，且遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)值；廢氣中非甲烷總烴可以滿(mǎn)足GB 16297—1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.2 廠界濃度對(duì)比分析

項(xiàng)目實(shí)施前，對(duì)廠界空氣質(zhì)量進(jìn)行了取樣監(jiān)測(cè)；項(xiàng)目實(shí)施后，對(duì)廠界空氣質(zhì)量進(jìn)行了連續(xù)3 d取樣監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)濃度平均值及去除率見(jiàn)表2。

表2 治理前后臭氣濃度對(duì)比 mg/m3

*GB 14554—1993《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)，新改擴(kuò)建。

由表2可看出，污水站廠界惡臭氣體濃度滿(mǎn)足GB 14554—1993《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。

污水池密閉后，廢氣全部收集進(jìn)入處理裝置，污水池周邊不再有明顯的惡臭和油氣味。由于設(shè)計(jì)缺陷，未考慮到廢氣含水量極大的問(wèn)題，并未設(shè)置導(dǎo)流和回收廢水管線，導(dǎo)致水流溢出，后期安裝了回水管路，問(wèn)題得以解決。

4 結(jié)論與建議

項(xiàng)目實(shí)施后，該采油廠污水站廠界惡臭氣體濃度和排氣筒有組織排放的各項(xiàng)指標(biāo)滿(mǎn)足GB 14554—1993《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》和GB 16297—1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》要求，減小環(huán)保污染風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。

由于是污水池產(chǎn)生的廢氣，其含水率較一般的廢氣高很多，而在設(shè)計(jì)廢水回收設(shè)施時(shí)未能充分考慮，導(dǎo)致運(yùn)行后噴淋塔和干燥箱全部滯留過(guò)量的水溢出，因此設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮解決水導(dǎo)流和水回收的問(wèn)題。