氣田水池惡臭現(xiàn)狀及治理技術(shù)

吳建祥，宋文明，馮小波，熊方利，羅 倩，龐 飆

引言

氣田水作為天然氣生產(chǎn)的副產(chǎn)品，是完全無法避免的產(chǎn)物，氣田水組成復(fù)雜，化學(xué)成分差異很大。隨著天然氣開采產(chǎn)生的氣田水，或直接排入氣田水池、或通過管輸注入氣田水池、或罐車?yán)\(yùn)灌入氣田水池進(jìn)行臨時貯存。由于氣田水池并非處于完全封閉的狀態(tài)，隨著溫度、壓力等變化，溶解在氣田水中的硫類、氨類、烴類、酚類等惡臭物質(zhì)逸散出來，影響井站員工和周邊居民的正常生產(chǎn)生活和身體健康。因而氣田水池惡臭治理是一項(xiàng)必要且緊迫的工作。

1 氣田水惡臭現(xiàn)狀

1.1 惡臭氣體的組分

為了解氣田水逸散惡臭氣體組分，選取一口氣田水池開展逸散氣體惡臭物質(zhì)監(jiān)測，并根據(jù)《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14554-93）作出評價。氣田水池有封蓋，氣田水池逸散的惡臭氣體并不是直接與環(huán)境空氣接觸，而是先在水池內(nèi)聚集后再通過未密封完全的位置逸散到空氣中污染環(huán)境。本次主要監(jiān)測氣田水池蓋上和廠界處的惡臭物質(zhì)濃度，監(jiān)測結(jié)果如表1所示。

表1 氣田水池惡臭氣體監(jiān)測結(jié)果表

從表1可以看出，氣田水池逸散出氣體中主要的惡臭物質(zhì)為硫化氫、甲硫醇等，在廠界處硫化氫濃度超標(biāo)達(dá)30倍，甲硫醇濃度略有超標(biāo)，臭氣濃度超標(biāo)24倍。

1.2 惡臭的危害及其影響

氣田水惡臭與其它工業(yè)惡臭具有相同特點(diǎn)，主要從心理和生理兩個方面對人產(chǎn)生影響。在心理方面主要是通過刺激人的感覺器官，使人心情煩躁、壓抑。在生理方面主要是影響人的呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)等，危害人的身體健康[1]。

隨著新環(huán)保法的出臺和人們環(huán)保意識的逐步加強(qiáng)，氣田水池持續(xù)逸散惡臭氣體而得不到治理經(jīng)常引起周邊居民的投訴和地方環(huán)保部門的介入，影響天然氣站場的正常生產(chǎn)。

1.3 惡臭的治理現(xiàn)狀

目前，氣田水池的惡臭治理大多采用了以上三種方法，這些治理方法雖然起到一定效果，但惡臭排放仍未達(dá)到《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14554-93）相關(guān)要求。

（1）直接排放法

部分含硫量低的天然氣生產(chǎn)井及經(jīng)過脫硫處理的輸配氣站，氣田水產(chǎn)生量少、惡臭濃度低，無環(huán)境敏感點(diǎn)，適合此類方法。由于該方法僅需要對氣田水池設(shè)置雨棚和圍堰、無其它設(shè)備設(shè)施，施工費(fèi)用極低，對無環(huán)境敏感點(diǎn)的生產(chǎn)場所有較好的適應(yīng)性。缺點(diǎn)是對氣田水的組分要求高，適應(yīng)性差。

（2）燃燒法

燃燒法是將惡臭氣體收集后進(jìn)入放空管與燃料氣充分混和，實(shí)現(xiàn)完全燃燒的處理方法，凈化效率高。該技術(shù)工藝簡單，操作方便，但惡臭氣體排放量小，需加入輔助燃料或預(yù)熱，造成能源浪費(fèi)，同時由于惡臭氣體組分復(fù)雜，燃料后可能對大氣造成二次污染，因此應(yīng)用實(shí)例少。

（3）稀釋擴(kuò)散法

氣田水池用水泥板或玻璃鋼材料進(jìn)行密封，設(shè)置高度為15m以上的立管排出惡臭氣體。通過大氣的擴(kuò)散稀釋以及氧化反應(yīng)，降低落地濃度，以減少上風(fēng)向和臭氣發(fā)生源附近工作和生活的人們免受惡臭的危害[2]。該類技術(shù)主要針對含硫量較低、惡臭影響不大的氣田水池，具有費(fèi)用低、設(shè)備簡單的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是呼吸管高存在安全風(fēng)險，易受氣象條件限制，排放未減量，不能從根本消除惡臭氣體。

2 惡臭的治理技術(shù)

現(xiàn)有的惡臭治理技術(shù)大致分為三大類:物理除臭技術(shù)、化學(xué)除臭技術(shù)和生物除臭技術(shù)[2]。

物理處理過程并不改變惡臭物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，而是用一種物質(zhì)將惡臭物質(zhì)的臭味掩蔽、稀釋或者將惡臭物質(zhì)由氣相轉(zhuǎn)移至液相或者固相。常見的方法有掩蔽法、稀釋法、吸附法等。物理除臭法通常作為除臭處理工藝的前處理從經(jīng)濟(jì)上比較適合國情，但是其應(yīng)用局限性大，現(xiàn)在一般很少采用。常用的物理除臭法中，效果比較好的是大氣稀釋法和吸附法。吸附法是最常用的適用于中、低濃度的惡臭處理方法。物理吸附法是用活性炭或分子篩等做吸附劑，在常溫上進(jìn)行吸附，將廢氣濃集后再脫附，適用于能回收利用廢氣物質(zhì)的場合。由于吸附劑往往具有高的吸附選擇性，因而具有高的分離效果，能脫除痕量物質(zhì)（10-6kg·m-3），但吸附容量一般不高（約40%左右，甚至更低）。吸附分離過程適宜于低濃度高要求的混合物的分離。

化學(xué)除臭法主要是利用化學(xué)藥劑，或其化學(xué)方法本身與惡臭物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)，生成無臭物質(zhì)而達(dá)到除臭的目的。因惡臭物質(zhì)大多呈現(xiàn)酸性（或堿性），因此，行之有效的方法是用氫氧化鈉、碳酸鈉（或硫酸、鹽酸）等酸堿中和反應(yīng)除臭，因此現(xiàn)行各種處理工藝中，大多采用濕法化學(xué)吸收法、燃燒處理法?，F(xiàn)在的天然氣凈化廠多采用醇胺法、砜胺法脫除天然氣中的含硫物質(zhì)。由于化學(xué)吸收法需要消耗額外的燃料或是飽和后的溶劑處置困難，因此對于偶發(fā)性和低濃度的氣田水池適用性不強(qiáng)。

生物脫臭法是指利用微生物降解惡臭物質(zhì)以達(dá)到去除臭味目的的方法。生物法處理惡臭氣體主要有生物濾池、生物滴濾塔和生物洗滌器等3種形式，目前應(yīng)用最廣泛的是生物濾池和生物滴濾塔。生物脫臭技術(shù)是20世紀(jì)50年代在土壤脫臭法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它利用微生物的降解作用，把惡臭物質(zhì)分解為CO2、H2O、N2、硫酸鹽等無害的氣體與可溶性的物質(zhì)，此法對于可溶性與可生物降解的惡臭物質(zhì)特別適用。影響生物脫臭效率的因素主要有:惡臭氣體的組成、各組分的濃度、惡臭氣體在生物濾池內(nèi)的停留時間、生物反應(yīng)器的大小及其構(gòu)造、接種的微生物的活性、處理污染物的疏水性強(qiáng)弱、營養(yǎng)循環(huán)水的流量、填料種類、pH值、溫度、濕度等。

三大類惡臭治理技術(shù)各有局限:物理法只適宜處理低濃度、范圍小的惡臭，且成本較高；化學(xué)法除臭不持久，除臭設(shè)施投資和運(yùn)行費(fèi)用高；生物法雖成本低廉，效果好，但菌種的篩選培養(yǎng)較為困難，見效稍慢。結(jié)合氣田水池惡臭氣體放散量受工藝或其它因素的影響較大，產(chǎn)生量不均衡，造成目前的通用惡臭治理技術(shù)適應(yīng)性不強(qiáng)，有必要提出一種更合理的低成本治理技術(shù)。

3 隔絕法在氣田水惡臭治理中的應(yīng)用

氣田水惡臭與其它工業(yè)惡臭相比既有相同的特點(diǎn)，也有其個性特點(diǎn)，如以含硫惡臭氣體為主。因此，在進(jìn)行惡臭治理技術(shù)設(shè)計時，既要結(jié)合常用惡臭治理技術(shù)的優(yōu)勢，更要結(jié)合氣田水惡臭的獨(dú)有特征。加之氣田開發(fā)過程中涉及易燃易爆等危險性，因此在進(jìn)行技術(shù)設(shè)計時需要結(jié)合安全等要素，以保證在實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)的同時，實(shí)現(xiàn)技術(shù)實(shí)施過程中的本質(zhì)安全。由此，提出一種適用于氣田水池惡臭治理的治理方法-隔絕法，如圖1所示。

圖1 隔絕法原理示意圖

該方法創(chuàng)建了封閉池體、液面覆蓋減少逸散量、使用吸收裝置吸收惡臭物質(zhì)的一套完整的防惡臭氣體逸散系統(tǒng)。用封蓋將氣田水池的開口封閉，可以在一定程度上避免池內(nèi)的惡臭氣體逸散到空氣中；通過在封蓋上設(shè)置進(jìn)氣孔和放散管，可以使池內(nèi)空氣與外界空氣流通，防止池體在池體內(nèi)液面升降時出現(xiàn)較大正壓或負(fù)壓，延長了封蓋的使用壽命；通過側(cè)壁上設(shè)置進(jìn)液管和出液管，可以使池內(nèi)的液體流通；擋水板能夠抵消部分水的沖擊，減少氣田水中惡臭氣體的逸出；涂有表明活性劑的泡沫覆蓋能夠有效減小氣田水與外界的接觸面積，從而進(jìn)一步減少氣田水中惡臭氣體的逸出；通過放散管加裝的脫硫裝置，能夠有效的除去氣田水中逸散出的硫化氫氣體，從而使得排放至外部環(huán)境的氣體中惡臭物質(zhì)濃度大大降低，達(dá)到惡臭治理的目的。

4 結(jié)束語

針對氣田水池惡臭治理，目前成熟的惡臭治理技術(shù)或投資成本高、或維護(hù)困難、或達(dá)不到惡臭氣體排放標(biāo)準(zhǔn)，不適合推廣使用，隔絕法從抑制氣田水中惡臭氣體逸出、吸收逸出氣體中的主要惡臭物質(zhì)等多方面出發(fā)，形成一套完整的防惡臭氣體逸散系統(tǒng)。同時投資成本低，維護(hù)簡單，治理效果好，適用范圍廣，特別是無人值守的天然氣站場氣田水池惡臭治理。