PTA污水处理过程中的VOC治理
2020-10-12蔡俊红
蔡俊红
(中国石化扬子石化分公司水厂,江苏 南京 210048)
中国石化扬子分公司水厂净二车间负责化工厂PTA废水的处理工作。主要设施包括酸化沉淀池、调节池、厌氧池、接触氧化池等,其中部分污水池为敞口式布置,污水临时存储及生化处理过程中有VOC气体扩散,产生恶臭气味,影响环境空气质量。2014年,扬子公司对这些敞开式箱池进行加盖密封,采用碱洗、生物滤池等工艺治理这些有机废气,取得了良好的运行效果。
1 PTA污水处理中VOC气体特点及危害
VOC是挥发性有机化合物的英文缩写,环保意义上的定义是指活泼的一类挥发性有机物,即会产生危害的那一类挥发性有机物。PTA废水成分比较复杂,含有醋酸、苯甲酸、对苯二甲酸、对甲基苯甲酸等杂质,可生化系数一般不高于0.3,是大型化学工程中相对典型的难处理有机废水。
在PTA污水处理过程中,VOC来源包括:(1)污水中易挥发性苯系有机物和无机物,(2)废水处理过程中添加的药剂以及污泥脱水、TA脱水等辅助过程中的挥发性气体。其主要成分为碳氢化合物、硫化物、苯系物,具体为硫化氢(H2S)、对二甲苯、对苯二甲酸(TA)、甲基苯甲酸、醋酸甲醛、醋酸及溴化物等。
PTA废水及其处理过程中所产生的VOC气体对生态环境有一定的危害性,混杂在大气中有复杂的恶臭味影响空气质量,与空气中其他颗粒形成气溶胶落到水体里面后会污染水质,与空气中其他颗粒形成气溶胶等落到土壤后难以降解可能污染土壤及地下水。
2 PTA污水处理VOC气体治理工艺选择
PTA污水处理VOC气体治理[1-3],常用填料塔稀碱液洗涤净化除尘+低温等离子的处理工艺,用稀碱液循环喷淋填料塔去除一部分VOC废气中的醋酸、苯甲酸和对苯二甲酸等,还有一部分VOC不能被洗涤,须进入低低温等离子(DDBD)氧化设备,由于VOC废气具有一定的腐蚀性,为此DDBD设备运行一段时间后,处理效果急剧下降,净化效果不稳定。如碱液夹带严重,进入DDBD设备,还存在爆炸危险。也有采用生化曝气池、射流曝气原理,将VOC气体中的污染物,经好氧生化曝气处理,但其对苯系处理效果不太理想,排放污染物浓度时有超过标现象。
2014年,水厂净二车间根据江苏省发改委有关批复,启动VOC治理工作。公司经过充分调研和技术论证,采用碱液喷淋塔+三级生物滤池工艺技术治理PTA废水所产生的VOC气体。主要工艺子系统包括加盖密封系统、臭气输送系统、臭气处理系统、高空集中排放系统四个部分,分为二个系列:(1)一系列以预处理单元散发的臭气作为处理气源,建设碱洗除臭处理系统,(2)二系列以生化处理单元散发的臭气作为处理气源,建设三级生物滤池除臭处理系统。
2.1 PTA污水处理VOC尾气成分
净二车间PTA污水处理中,有2只一段接触氧化池、5只二段接触氧化池、4只中沉池及二沉池、8只TA沉降罐、4只酸沉池,各池产生的的VOC气体总处理量为80000Nm3/h。经分析VOC中各种污染物源见表1。
表1 VOC中各种污染物源
2.2 VOC尾气处理流程
图1是PTA污水处理中VOC尾气处理工艺流程图。酸性VOC尾气经抽风机增压后,进入碱洗喷淋洗涤塔,去除尾气中部分可溶解于碱和水的污染物,如醋酸、对苯二甲酸、硫化氢等,达标后空高排放。苯环类等复杂成分有机气体VOC气体进入三级行物滤池,经微生物净化处理,达标后的尾气经烟囱排放。
图1 VOC尾气处理工艺流程图
2.3 三级生物滤池
生物滤池[4]是指由碎石、塑料制品土壤等填料构成的生物处理构筑物,污水与填料表面上生长的微生物膜间隙接触,使污水得到净化。生物滤池是在污水灌溉的实践基础上,经较原始的间歇砂滤池和接触滤池而发展起来的人工生物处理技术。
根据生物滤池的级数可分为一级生物滤池和多级生物滤池,生物滤池级数的选择与污染物的种类、浓度、污染物降分解的难易程度确定。生物滤池具有①适合高、中、低浓度臭气处理,包括硫系物、氨以及烃类有机物。流程简单、操作方便、成本低廉、无二次污染;②选用填料易得,节约资源消耗;③处理负荷和处理效率高。
图2是三级生物滤池结构图,生物滤池内分为三级,经风机增压后的VOC尾气首先进入生物滤池一级的下部,尾气从下部向上经过填料层,在填料层内在微生物作用下有机物降解,然后从一级上部管引出再进入生物滤池二级下部,尾气从下部向上经过填料层,在填料层内微生物作用下进一步降解,然后再从二级上部引出最后进入三级下部,尾气从下部向上经脱水除雾并吸附解析层,除去未被生物滤池吸收的恶臭气体。三级主要针对生物除臭系统无法处理完全的烃类恶臭物质,进行脱水除雾并吸附解析,处理以后的尾气污染物浓度达到排放标准。分离出的水及废液排入PTA生化单元。
图2 三级生物滤池结构图
2.4 VOC尾气处理主要设备清单
本工程主要工艺设备配置见表2。
表2 主要工艺设备表
3 VOC处理装置运行测数据
装置建成投运后经第三方检测,尾气中各种污染物检测结果表3。
表3 三级行物滤池出口污染物检测数据表
从表3可以看出,VOC尾气经碱洗塔+三级生物滤池处理后,尾气中的H2S、苯、甲苯、二甲苯、有机酸和非甲烷总烃等都满足《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)二级标准和《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)二级标准,达到了预期治理效果。
4 结论
(1)本文通过对PTA污水处理过程中VOC的产生、主要成分分析、危害以及采取碱洗塔+三级生物滤池进行处理,达到了预期的效果。
(2)三级生物滤池在处理高浓度污染方面有安全稳定运行优势。