BDO廢水VOCs治理的調(diào)試與運(yùn)行

孫本崗, 張富征, 杜道忠 (河南能源化工集團(tuán)鶴壁煤化工有限公司, 河南 鶴壁 458000)

1 成果實(shí)施前的基本情況

在BDO裝置當(dāng)中，關(guān)鍵的水源為脫離子、日常污水、地面清潔用水與故障排水等。日常污水一般是流經(jīng)污水管網(wǎng)到格柵井中，在除去漂浮物與大型固體之后到達(dá)污水改善池，通過(guò)提升泵至1#水解酸化池，與水解酸化菌發(fā)生反應(yīng)，分解許多結(jié)構(gòu)繁瑣的大分子有機(jī)物為簡(jiǎn)單的小分子，將3#水池的溫度調(diào)節(jié)至36±2 ℃，并將中間水池升到HAF反應(yīng)器中處理。首先將廢水當(dāng)中存在降解困難的高分子有機(jī)物實(shí)施酸化水解，產(chǎn)生容易降解的低分子有機(jī)物，把多元酸轉(zhuǎn)化成單元酸，再將其氧化成氨氮、硫化物與CO等，接著進(jìn)入到產(chǎn)氣環(huán)節(jié)，部分單元酸轉(zhuǎn)化成沼氣，采用三相分離裝置實(shí)施氣水泥分離后將其集中到沼氣柜中。厭氧處理法大約在1970年誕生于美國(guó)，起初在處理較高濃度制藥廢水時(shí)獲得了明顯的成就，直到現(xiàn)在，這種方法依舊在各個(gè)國(guó)家處理化工合成制藥廢水中重點(diǎn)運(yùn)用，從而技術(shù)更加完善，使得厭氧流化床處理法、厭氧顆粒污泥膨脹床處理法、厭氧折流板反應(yīng)器處理法等也逐步在處理化工合成制藥廢水時(shí)更加廣泛。厭氧生物處理法的廢水處理方式主要是在無(wú)氧的條件下，將大量的有機(jī)物憑借轉(zhuǎn)性厭氧菌和兼性厭氧菌轉(zhuǎn)化為甲烷等單一性的小分子有機(jī)物與無(wú)機(jī)物，這種方法去除有機(jī)物更有效、產(chǎn)生的污泥量較少、實(shí)施的成本也不高，但是會(huì)由于廢水長(zhǎng)時(shí)間的停留而產(chǎn)生過(guò)多的臭氣。

2 成果實(shí)施存在的問(wèn)題與要達(dá)到的效果目標(biāo)

2.1 存在的問(wèn)題

廢水重點(diǎn)來(lái)源是設(shè)施、工具和地點(diǎn)的清洗廢水，假設(shè)這些環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的廢水未經(jīng)加工直接流進(jìn)下水道，會(huì)導(dǎo)致一連串后果：(1)當(dāng)中的固體會(huì)使得水流變渾濁，將陽(yáng)光隔離起來(lái)無(wú)法照射入水中，從而干擾水中植物進(jìn)行光合作用；(2)固體的涂料流入河水之后，就會(huì)附著在魚(yú)鰓上，以至于魚(yú)類無(wú)法正常呼吸；(3)廢水里的表層活性劑和纖維素增稠劑里需要降解的生物，會(huì)導(dǎo)致氧氣使用量的增加，減少氧氣在水中的比重，進(jìn)而威脅到水中魚(yú)類與其他水生生物的生存。

2.2 效果目標(biāo)

對(duì)污水站VOCs進(jìn)行處理時(shí)效率≥90%，同時(shí)排氣高度不得小于25 m，排放量的標(biāo)準(zhǔn)需要達(dá)到GB14554《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(如表1所示) 條件：臭氣無(wú)量綱＜2000，排氣筒中的 VOCs排放濃度都應(yīng)該≤120 mg/m3。

表1 惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)

3 成果實(shí)施具體方案或措施

3.1 廢氣處理工藝選擇

對(duì)于具有較強(qiáng)揮發(fā)性特點(diǎn)的有機(jī)化合物(VOCs)進(jìn)行加工的措施，重點(diǎn)分為回收和銷毀兩類，其中回收技術(shù)是一種十分普遍的物理方式，也就是運(yùn)用轉(zhuǎn)變溫度與壓力，或是采用部分能夠選擇的吸附劑來(lái)吸附有機(jī)氣相物，普遍使用的包含吸收技術(shù)、膜分離技術(shù)與冷凝技術(shù)。另一種銷毀技術(shù)，關(guān)鍵是運(yùn)用生物科學(xué)反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)再加上光、熱和催化劑來(lái)把有機(jī)元素轉(zhuǎn)化成二氧化碳或水等純凈元素。需要用到的技術(shù)之一是吸附組合技術(shù)，具體的操作方法就是使用固體的吸附劑將有害物質(zhì)吸附上來(lái)。這種操作方法非常容易、能夠廣泛地使用，所以慢慢的變成了我國(guó)目前使用頻率最多的一種治理技術(shù)[1]。對(duì)我國(guó)的有機(jī)廢氣進(jìn)行處理時(shí)，過(guò)半的污染率都是吸附儀器的運(yùn)用所導(dǎo)致的，經(jīng)常使用的吸附工藝有：吸附—初凝技術(shù)、吸附—催化燃燒技術(shù)等等，在使用這些技術(shù)時(shí)可以充分降低VOCs 廢氣成分多樣和風(fēng)量大無(wú)法回收利用的障礙。其二是吸附—冷凝技術(shù)：將廢氣中還相對(duì)有價(jià)值一點(diǎn)的元素，通過(guò)吸附—冷凝技術(shù)進(jìn)行回收利用，再利用分子篩選儀器把有機(jī)物吸附出來(lái)，同時(shí)在高溫空氣中展開(kāi)脫附，把有機(jī)物初凝回收。這種操作技術(shù)和儀器當(dāng)下正處于開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)。其三就是吸附—蓄熱氧化技術(shù)：這種技術(shù)能夠?qū)崃空归_(kāi)處理，其實(shí)現(xiàn)的理論參考是利用對(duì)大風(fēng)量與濃度較低有機(jī)物的吸附，同時(shí)結(jié)合高溫環(huán)境展開(kāi)脫附轉(zhuǎn)化，運(yùn)用這種措施能夠把凈化率優(yōu)化至95%。

3.2 吸收技術(shù)

吸收技術(shù)的運(yùn)行原理就是利用吸收液對(duì)有機(jī)化合物進(jìn)行吸取的一類操作方式，通過(guò)吸收技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)廢氣的加工，需要把廢氣的比例控制在有限的范圍當(dāng)中，這樣加工處理能夠讓效率高達(dá)95%，且此方法適合運(yùn)用在環(huán)境濕度較高的有機(jī)化合物廢氣加工當(dāng)中。水性涂料里的有機(jī)化合物涵蓋了醇類與氨類元素，這種元素具有易溶解在水中的特點(diǎn)，所以能夠?qū)⑺?dāng)成吸收液來(lái)展開(kāi)吸附，有害元素被吸收液吸附之后就能夠多次利用[2]。

3.3 低溫等離子法

低溫等離子技術(shù)是通過(guò)電場(chǎng)具備的加速功能，物質(zhì)內(nèi)部不通電性的粒子由于受到電場(chǎng)力的作用，無(wú)法再集合在一起，成為可以自由運(yùn)動(dòng)的電子，一般能量大于所治理的物分子化學(xué)鍵時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)斷裂，進(jìn)而達(dá)到消除氣態(tài)污染物的目的。將對(duì)給人體造成危害的大氣污染物(HAP)當(dāng)做研究對(duì)象，通過(guò)低溫等離子工藝研究分析金屬氧化物具備的催化活特點(diǎn)，在不運(yùn)用MnO2催化劑的前提下，苯的摩爾轉(zhuǎn)化率為30%；在加入相應(yīng)的MnO2催化劑，就會(huì)明顯增加其轉(zhuǎn)化率，可達(dá) 94%左右。低溫等離子工藝通常運(yùn)用在電子廠的廢氣處理過(guò)程中，然而由于該方法的高壓能量會(huì)造成有機(jī)混合氣體爆炸，存在潛在風(fēng)險(xiǎn)，天津市的相關(guān)部門早就停止該技術(shù)的使用。

3.4 生物處理法

生物處理法對(duì)工業(yè)廢氣較多、濃度較低且污染物大的VOCs來(lái)說(shuō)具有較大價(jià)值，主要?jiǎng)澐殖闪藗髻|(zhì)與生物降解兩個(gè)環(huán)節(jié)，反應(yīng)速率能夠?qū)OCs的凈化造成影響。主要原理就是廢氣先利用增濕塔增加濕氣，接著進(jìn)入反應(yīng)器下方，與附著在填料中的微生物產(chǎn)生反應(yīng)有效降解廢氣[3]。

3.5 UV光解凈化法

在光解凈化裝置中，運(yùn)用高能的UV紫外線分解氧化惡臭的物質(zhì)分子鏈，更改其構(gòu)造，把高分子的污染物質(zhì)分解氧化成低分子的無(wú)害物質(zhì)。

3.6 工藝路線確定

在對(duì)VOCs進(jìn)行處理時(shí)的工藝流程 (如圖1所示) 為：將鐵碳池、pH調(diào)節(jié)池、水解酸化池以及事故池加蓋密封，再把水池當(dāng)中形成的廢氣通過(guò)吸風(fēng)罩集中后，運(yùn)送至酸堿系統(tǒng)洗滌，再把氣體輸送到UV光解系統(tǒng)中進(jìn)行處理，最后通過(guò)25 m的煙囪排放。

圖1 工藝簡(jiǎn)圖

將鹽酸作為酸洗塔的介質(zhì)，液堿作為堿洗塔的介質(zhì)，并在噴淋塔液口主管道上安裝可以自動(dòng)報(bào)警的pH裝置，在塔中的循環(huán)液pH值未滿足標(biāo)準(zhǔn)濃度時(shí)會(huì)發(fā)出響應(yīng)，然后開(kāi)啟加藥泵流入藥液，直到循環(huán)液滿足規(guī)定pH值后關(guān)閉。

4 成果創(chuàng)新點(diǎn)

該裝置的對(duì)VOCs進(jìn)行處理時(shí)，運(yùn)用酸噴淋塔將堿性氣體去除，通過(guò)酸堿中和，維持循環(huán)液的pH值一直在5～6的弱酸性范圍內(nèi)，以保證廢氣當(dāng)中的堿性廢氣可以全部去除，堿噴淋是為了去除酸性氣體，維持pH值弱堿性在8～9之間。而后運(yùn)用UV光解設(shè)備中的波段，切成許多小的有機(jī)分子鏈，紫外光與空氣當(dāng)中的氧產(chǎn)生反應(yīng)出現(xiàn)臭氧，從而產(chǎn)生水與CO2。

5 實(shí)施運(yùn)行情況

在開(kāi)展BDO污水站的VOCs治理項(xiàng)目時(shí)，設(shè)備儀器試啟動(dòng)很長(zhǎng)一段時(shí)間后，能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)刺激性氣味進(jìn)行較好的控制，優(yōu)化工人的施工環(huán)境，再通過(guò)第三方機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)之后，可以取得較好的處理效率并滿足預(yù)期效果。

6 結(jié)語(yǔ)

VOCs治理主要優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在對(duì)社會(huì)環(huán)境的環(huán)保效益上，VOCs能夠給人體健康造成危害，它和大氣層當(dāng)中的NO2發(fā)生反應(yīng)形成O3，產(chǎn)生光化學(xué)煙霧，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的異味、惡臭等，給人的呼吸道造成刺激性傷害，還會(huì)干擾到心臟、肝肺等功能。在該項(xiàng)目進(jìn)行之后，對(duì)VOCs進(jìn)行處理的效率增長(zhǎng)至90%，極大的降低了揮發(fā)性有機(jī)廢氣的排放量與光化學(xué)煙霧的產(chǎn)生。