PTA污水處理過(guò)程中的VOC治理

蔡俊紅

(中國(guó)石化揚(yáng)子石化分公司水廠，江蘇 南京 210048)

中國(guó)石化揚(yáng)子分公司水廠凈二車(chē)間負(fù)責(zé)化工廠PTA廢水的處理工作。主要設(shè)施包括酸化沉淀池、調(diào)節(jié)池、厭氧池、接觸氧化池等，其中部分污水池為敞口式布置，污水臨時(shí)存儲(chǔ)及生化處理過(guò)程中有VOC氣體擴(kuò)散，產(chǎn)生惡臭氣味，影響環(huán)境空氣質(zhì)量。2014年，揚(yáng)子公司對(duì)這些敞開(kāi)式箱池進(jìn)行加蓋密封，采用堿洗、生物濾池等工藝治理這些有機(jī)廢氣，取得了良好的運(yùn)行效果。

1 PTA污水處理中VOC氣體特點(diǎn)及危害

VOC是揮發(fā)性有機(jī)化合物的英文縮寫(xiě)，環(huán)保意義上的定義是指活潑的一類(lèi)揮發(fā)性有機(jī)物，即會(huì)產(chǎn)生危害的那一類(lèi)揮發(fā)性有機(jī)物。PTA廢水成分比較復(fù)雜，含有醋酸、苯甲酸、對(duì)苯二甲酸、對(duì)甲基苯甲酸等雜質(zhì)，可生化系數(shù)一般不高于0.3，是大型化學(xué)工程中相對(duì)典型的難處理有機(jī)廢水。

在PTA污水處理過(guò)程中，VOC來(lái)源包括：(1)污水中易揮發(fā)性苯系有機(jī)物和無(wú)機(jī)物，(2)廢水處理過(guò)程中添加的藥劑以及污泥脫水、TA脫水等輔助過(guò)程中的揮發(fā)性氣體。其主要成分為碳?xì)浠衔?、硫化物、苯系物，具體為硫化氫(H2S)、對(duì)二甲苯、對(duì)苯二甲酸(TA)、甲基苯甲酸、醋酸甲醛、醋酸及溴化物等。

PTA廢水及其處理過(guò)程中所產(chǎn)生的VOC氣體對(duì)生態(tài)環(huán)境有一定的危害性，混雜在大氣中有復(fù)雜的惡臭味影響空氣質(zhì)量，與空氣中其他顆粒形成氣溶膠落到水體里面后會(huì)污染水質(zhì)，與空氣中其他顆粒形成氣溶膠等落到土壤后難以降解可能污染土壤及地下水。

2 PTA污水處理VOC氣體治理工藝選擇

PTA污水處理VOC氣體治理[1-3]，常用填料塔稀堿液洗滌凈化除塵+低溫等離子的處理工藝，用稀堿液循環(huán)噴淋填料塔去除一部分VOC廢氣中的醋酸、苯甲酸和對(duì)苯二甲酸等，還有一部分VOC不能被洗滌，須進(jìn)入低低溫等離子(DDBD)氧化設(shè)備，由于VOC廢氣具有一定的腐蝕性，為此DDBD設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后，處理效果急劇下降，凈化效果不穩(wěn)定。如堿液夾帶嚴(yán)重，進(jìn)入DDBD設(shè)備，還存在爆炸危險(xiǎn)。也有采用生化曝氣池、射流曝氣原理，將VOC氣體中的污染物，經(jīng)好氧生化曝氣處理，但其對(duì)苯系處理效果不太理想，排放污染物濃度時(shí)有超過(guò)標(biāo)現(xiàn)象。

2014年，水廠凈二車(chē)間根據(jù)江蘇省發(fā)改委有關(guān)批復(fù)，啟動(dòng)VOC治理工作。公司經(jīng)過(guò)充分調(diào)研和技術(shù)論證，采用堿液噴淋塔+三級(jí)生物濾池工藝技術(shù)治理PTA廢水所產(chǎn)生的VOC氣體。主要工藝子系統(tǒng)包括加蓋密封系統(tǒng)、臭氣輸送系統(tǒng)、臭氣處理系統(tǒng)、高空集中排放系統(tǒng)四個(gè)部分，分為二個(gè)系列：(1)一系列以預(yù)處理單元散發(fā)的臭氣作為處理氣源，建設(shè)堿洗除臭處理系統(tǒng)，(2)二系列以生化處理單元散發(fā)的臭氣作為處理氣源，建設(shè)三級(jí)生物濾池除臭處理系統(tǒng)。

2.1 PTA污水處理VOC尾氣成分

凈二車(chē)間PTA污水處理中，有2只一段接觸氧化池、5只二段接觸氧化池、4只中沉池及二沉池、8只TA沉降罐、4只酸沉池，各池產(chǎn)生的的VOC氣體總處理量為80000Nm3/h。經(jīng)分析VOC中各種污染物源見(jiàn)表1。

表1 VOC中各種污染物源

2.2 VOC尾氣處理流程

圖1是PTA污水處理中VOC尾氣處理工藝流程圖。酸性VOC尾氣經(jīng)抽風(fēng)機(jī)增壓后，進(jìn)入堿洗噴淋洗滌塔，去除尾氣中部分可溶解于堿和水的污染物，如醋酸、對(duì)苯二甲酸、硫化氫等，達(dá)標(biāo)后空高排放。苯環(huán)類(lèi)等復(fù)雜成分有機(jī)氣體VOC氣體進(jìn)入三級(jí)行物濾池，經(jīng)微生物凈化處理，達(dá)標(biāo)后的尾氣經(jīng)煙囪排放。

圖1 VOC尾氣處理工藝流程圖

2.3 三級(jí)生物濾池

生物濾池[4]是指由碎石、塑料制品土壤等填料構(gòu)成的生物處理構(gòu)筑物，污水與填料表面上生長(zhǎng)的微生物膜間隙接觸，使污水得到凈化。生物濾池是在污水灌溉的實(shí)踐基礎(chǔ)上，經(jīng)較原始的間歇砂濾池和接觸濾池而發(fā)展起來(lái)的人工生物處理技術(shù)。

根據(jù)生物濾池的級(jí)數(shù)可分為一級(jí)生物濾池和多級(jí)生物濾池，生物濾池級(jí)數(shù)的選擇與污染物的種類(lèi)、濃度、污染物降分解的難易程度確定。生物濾池具有①適合高、中、低濃度臭氣處理，包括硫系物、氨以及烴類(lèi)有機(jī)物。流程簡(jiǎn)單、操作方便、成本低廉、無(wú)二次污染；②選用填料易得，節(jié)約資源消耗；③處理負(fù)荷和處理效率高。

圖2是三級(jí)生物濾池結(jié)構(gòu)圖，生物濾池內(nèi)分為三級(jí)，經(jīng)風(fēng)機(jī)增壓后的VOC尾氣首先進(jìn)入生物濾池一級(jí)的下部，尾氣從下部向上經(jīng)過(guò)填料層，在填料層內(nèi)在微生物作用下有機(jī)物降解，然后從一級(jí)上部管引出再進(jìn)入生物濾池二級(jí)下部，尾氣從下部向上經(jīng)過(guò)填料層，在填料層內(nèi)微生物作用下進(jìn)一步降解，然后再?gòu)亩?jí)上部引出最后進(jìn)入三級(jí)下部，尾氣從下部向上經(jīng)脫水除霧并吸附解析層，除去未被生物濾池吸收的惡臭氣體。三級(jí)主要針對(duì)生物除臭系統(tǒng)無(wú)法處理完全的烴類(lèi)惡臭物質(zhì)，進(jìn)行脫水除霧并吸附解析，處理以后的尾氣污染物濃度達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。分離出的水及廢液排入PTA生化單元。

圖2 三級(jí)生物濾池結(jié)構(gòu)圖

2.4 VOC尾氣處理主要設(shè)備清單

本工程主要工藝設(shè)備配置見(jiàn)表2。

表2 主要工藝設(shè)備表

3 VOC處理裝置運(yùn)行測(cè)數(shù)據(jù)

裝置建成投運(yùn)后經(jīng)第三方檢測(cè)，尾氣中各種污染物檢測(cè)結(jié)果表3。

表3 三級(jí)行物濾池出口污染物檢測(cè)數(shù)據(jù)表

從表3可以看出，VOC尾氣經(jīng)堿洗塔+三級(jí)生物濾池處理后，尾氣中的H2S、苯、甲苯、二甲苯、有機(jī)酸和非甲烷總烴等都滿足《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB14554-93)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到了預(yù)期治理效果。

4 結(jié)論

(1)本文通過(guò)對(duì)PTA污水處理過(guò)程中VOC的產(chǎn)生、主要成分分析、危害以及采取堿洗塔+三級(jí)生物濾池進(jìn)行處理，達(dá)到了預(yù)期的效果。

(2)三級(jí)生物濾池在處理高濃度污染方面有安全穩(wěn)定運(yùn)行優(yōu)勢(shì)。