气田水池恶臭现状及治理技术

吴建祥，宋文明，冯小波，熊方利，罗 倩，庞 飙

引言

气田水作为天然气生产的副产品，是完全无法避免的产物，气田水组成复杂，化学成分差异很大。随着天然气开采产生的气田水，或直接排入气田水池、或通过管输注入气田水池、或罐车拉运灌入气田水池进行临时贮存。由于气田水池并非处于完全封闭的状态，随着温度、压力等变化，溶解在气田水中的硫类、氨类、烃类、酚类等恶臭物质逸散出来，影响井站员工和周边居民的正常生产生活和身体健康。因而气田水池恶臭治理是一项必要且紧迫的工作。

1 气田水恶臭现状

1.1 恶臭气体的组分

为了解气田水逸散恶臭气体组分，选取一口气田水池开展逸散气体恶臭物质监测，并根据《恶臭污染物排放标准》（GB 14554-93）作出评价。气田水池有封盖，气田水池逸散的恶臭气体并不是直接与环境空气接触，而是先在水池内聚集后再通过未密封完全的位置逸散到空气中污染环境。本次主要监测气田水池盖上和厂界处的恶臭物质浓度，监测结果如表1所示。

表1 气田水池恶臭气体监测结果表

从表1可以看出，气田水池逸散出气体中主要的恶臭物质为硫化氢、甲硫醇等，在厂界处硫化氢浓度超标达30倍，甲硫醇浓度略有超标，臭气浓度超标24倍。

1.2 恶臭的危害及其影响

气田水恶臭与其它工业恶臭具有相同特点，主要从心理和生理两个方面对人产生影响。在心理方面主要是通过刺激人的感觉器官，使人心情烦躁、压抑。在生理方面主要是影响人的呼吸系统、循环系统、神经系统、内分泌系统等，危害人的身体健康[1]。

随着新环保法的出台和人们环保意识的逐步加强，气田水池持续逸散恶臭气体而得不到治理经常引起周边居民的投诉和地方环保部门的介入，影响天然气站场的正常生产。

1.3 恶臭的治理现状

目前，气田水池的恶臭治理大多采用了以上三种方法，这些治理方法虽然起到一定效果，但恶臭排放仍未达到《恶臭污染物排放标准》（GB 14554-93）相关要求。

（1）直接排放法

部分含硫量低的天然气生产井及经过脱硫处理的输配气站，气田水产生量少、恶臭浓度低，无环境敏感点，适合此类方法。由于该方法仅需要对气田水池设置雨棚和围堰、无其它设备设施，施工费用极低，对无环境敏感点的生产场所有较好的适应性。缺点是对气田水的组分要求高，适应性差。

（2）燃烧法

燃烧法是将恶臭气体收集后进入放空管与燃料气充分混和，实现完全燃烧的处理方法，净化效率高。该技术工艺简单，操作方便，但恶臭气体排放量小，需加入辅助燃料或预热，造成能源浪费，同时由于恶臭气体组分复杂，燃料后可能对大气造成二次污染，因此应用实例少。

（3）稀释扩散法

气田水池用水泥板或玻璃钢材料进行密封，设置高度为15m以上的立管排出恶臭气体。通过大气的扩散稀释以及氧化反应，降低落地浓度，以减少上风向和臭气发生源附近工作和生活的人们免受恶臭的危害[2]。该类技术主要针对含硫量较低、恶臭影响不大的气田水池，具有费用低、设备简单的优点，缺点是呼吸管高存在安全风险，易受气象条件限制，排放未减量，不能从根本消除恶臭气体。

2 恶臭的治理技术

现有的恶臭治理技术大致分为三大类:物理除臭技术、化学除臭技术和生物除臭技术[2]。

物理处理过程并不改变恶臭物质的化学性质，而是用一种物质将恶臭物质的臭味掩蔽、稀释或者将恶臭物质由气相转移至液相或者固相。常见的方法有掩蔽法、稀释法、吸附法等。物理除臭法通常作为除臭处理工艺的前处理从经济上比较适合国情，但是其应用局限性大，现在一般很少采用。常用的物理除臭法中，效果比较好的是大气稀释法和吸附法。吸附法是最常用的适用于中、低浓度的恶臭处理方法。物理吸附法是用活性炭或分子筛等做吸附剂，在常温上进行吸附，将废气浓集后再脱附，适用于能回收利用废气物质的场合。由于吸附剂往往具有高的吸附选择性，因而具有高的分离效果，能脱除痕量物质（10-6kg·m-3），但吸附容量一般不高（约40%左右，甚至更低）。吸附分离过程适宜于低浓度高要求的混合物的分离。

化学除臭法主要是利用化学药剂，或其化学方法本身与恶臭物质起化学反应，生成无臭物质而达到除臭的目的。因恶臭物质大多呈现酸性（或碱性），因此，行之有效的方法是用氢氧化钠、碳酸钠（或硫酸、盐酸）等酸碱中和反应除臭，因此现行各种处理工艺中，大多采用湿法化学吸收法、燃烧处理法。现在的天然气净化厂多采用醇胺法、砜胺法脱除天然气中的含硫物质。由于化学吸收法需要消耗额外的燃料或是饱和后的溶剂处置困难，因此对于偶发性和低浓度的气田水池适用性不强。

生物脱臭法是指利用微生物降解恶臭物质以达到去除臭味目的的方法。生物法处理恶臭气体主要有生物滤池、生物滴滤塔和生物洗涤器等3种形式，目前应用最广泛的是生物滤池和生物滴滤塔。生物脱臭技术是20世纪50年代在土壤脱臭法的基础上发展起来的，它利用微生物的降解作用，把恶臭物质分解为CO2、H2O、N2、硫酸盐等无害的气体与可溶性的物质，此法对于可溶性与可生物降解的恶臭物质特别适用。影响生物脱臭效率的因素主要有:恶臭气体的组成、各组分的浓度、恶臭气体在生物滤池内的停留时间、生物反应器的大小及其构造、接种的微生物的活性、处理污染物的疏水性强弱、营养循环水的流量、填料种类、pH值、温度、湿度等。

三大类恶臭治理技术各有局限:物理法只适宜处理低浓度、范围小的恶臭，且成本较高；化学法除臭不持久，除臭设施投资和运行费用高；生物法虽成本低廉，效果好，但菌种的筛选培养较为困难，见效稍慢。结合气田水池恶臭气体放散量受工艺或其它因素的影响较大，产生量不均衡，造成目前的通用恶臭治理技术适应性不强，有必要提出一种更合理的低成本治理技术。

3 隔绝法在气田水恶臭治理中的应用

气田水恶臭与其它工业恶臭相比既有相同的特点，也有其个性特点，如以含硫恶臭气体为主。因此，在进行恶臭治理技术设计时，既要结合常用恶臭治理技术的优势，更要结合气田水恶臭的独有特征。加之气田开发过程中涉及易燃易爆等危险性，因此在进行技术设计时需要结合安全等要素，以保证在实现环境保护的同时，实现技术实施过程中的本质安全。由此，提出一种适用于气田水池恶臭治理的治理方法-隔绝法，如图1所示。

图1 隔绝法原理示意图

该方法创建了封闭池体、液面覆盖减少逸散量、使用吸收装置吸收恶臭物质的一套完整的防恶臭气体逸散系统。用封盖将气田水池的开口封闭，可以在一定程度上避免池内的恶臭气体逸散到空气中；通过在封盖上设置进气孔和放散管，可以使池内空气与外界空气流通，防止池体在池体内液面升降时出现较大正压或负压，延长了封盖的使用寿命；通过侧壁上设置进液管和出液管，可以使池内的液体流通；挡水板能够抵消部分水的冲击，减少气田水中恶臭气体的逸出；涂有表明活性剂的泡沫覆盖能够有效减小气田水与外界的接触面积，从而进一步减少气田水中恶臭气体的逸出；通过放散管加装的脱硫装置，能够有效的除去气田水中逸散出的硫化氢气体，从而使得排放至外部环境的气体中恶臭物质浓度大大降低，达到恶臭治理的目的。

4 结束语

针对气田水池恶臭治理，目前成熟的恶臭治理技术或投资成本高、或维护困难、或达不到恶臭气体排放标准，不适合推广使用，隔绝法从抑制气田水中恶臭气体逸出、吸收逸出气体中的主要恶臭物质等多方面出发，形成一套完整的防恶臭气体逸散系统。同时投资成本低，维护简单，治理效果好，适用范围广，特别是无人值守的天然气站场气田水池恶臭治理。