污水处理无组织废气治理的工艺路线选择及运行总结

2024-01-27张二兴魏国龙王鹏亚

氮肥与合成气 2023年12期

张二兴, 魏国龙, 王鹏亚

(江西心连心化学工业有限公司, 江西九江 332700)

江西心连心化学工业有限公司2021年2月投入运行的年产60万t合成氨、52万t尿素、40万t二甲醚项目工程装置,采用四喷嘴水煤浆加压气化技术[1]、宽温耐硫变换技术、CO2汽提工艺技术[2]等,具有工艺流程先进、原料消耗低、能耗指标低的特点。

原料气经宽温耐硫变换,进入低温甲醇洗、液氮洗等工序;对原料气中的CO、CO2、H2进行分离,一股工艺气体经压缩机提压,合成甲醇及二甲醚产品,另一股工艺气体经氨合成塔加工成产品液氨,液氨与CO2反应,制成产品尿素。

该项目配套建设公用工程污水处理系统,采用序批式活性污泥法(SBR)[3]、曝气生物滤池(BAF)、中水回用等技术,各工段排放污水经终端污水处理后送中水装置进行回收利用后送入园区污水处理厂,外排指标执行GB 13458-2013 《合成氨工业水污染物排放标准》,即化学需氧量(COD)≤200 mg/L、氨氮质量浓度≤50 mg/L、总磷质量浓度≤1.5 mg/L、总氮质量浓度≤60 mg/L。

为满足日益严峻的环保形势及要求,江西心连心化学工业有限公司对污水处理系统进行了反吊膜全封闭废气处理;污水处理废气治理装置采用先进的生物法与物理法联合脱除工艺,对污水处理系统SBR生物反应池、调节池、事故池、有机污泥储池中的挥发性废气进行治理。经过近2 a的运行,该装置运行稳定,运行费用较低,各项污染物均能实现稳定达标排放。

1 工艺路线选择

污水处理系统中SBR生物反应池、调节池、事故池、有机污泥储池等产生的废气,通过风机收集后进入喷淋加湿器,废气中有毒、有害、恶臭污染物与水接触,溶于水中且能够成为液相中的分子或离子,这一过程是物理过程。同时,喷淋加湿器可调节气体湿度,使气体状态能保证微生物的最大活性,然后进入生物滤床(生物滤床主要将恶臭及挥发性污染物降解成CO2和水,减少二次污染),经微生物的吸收、降解、活性炭吸附之后达标排放。

生物除臭法主要是利用自然界细菌和微生物对臭气的消化和降解过程来自然除臭的方法。滤料上挂膜(通过培养的活性污泥中的微生物)将收集的臭气在好氧状态下的致臭污染物进行分解,从而达标排放。

气味物质先被滤料吸收,然后被滤料上的微生物氧化分解,完成废气的除臭过程,固体载体上生长的微生物承担了物质转换的任务。因为微生物生长需要足够的有机养分,所以滤料表面必须具有很高含量的有机成分,同时创造具有适宜的湿度、pH、氧含量、温度和营养成分的环境来保持微生物活性。

生物滤料为矿石覆盖营养膜无机滤料,而不是2种以上物质的简单混合型滤料,具有统一的性质及外形,典型的滤料尺寸为5～25 mm,比表面积应大于30 m2/g,这有利于吸附及降解污染物。生物滤料使用期间不需要添加任何营养液,滤床高度为1.8～2.0 m,节省占地面积。考虑到化工污水臭气浓度复杂,确定气体通过滤床的停留时间不得少于30 s。滤料使用寿命长,正常运行期间不用更换,该系统可间歇停止后(2个月内)再运行,而不需重新培养微生物。

2 工艺运行情况

整个生物过滤除臭系统主要由管道输送系统、生物滤塔、排放系统,以及辅助整个除臭系统的控制系统、排放系统组成。除臭装置工艺流程[4]见图1。

图1 除臭装置工艺流程

各单元臭气通过集气罩及收集管路系统,由引风机抽至臭气处理装置,臭气处理装置的工艺路径为:臭气预处理-生物处理段-活性炭吸附-达标排放。生物过滤工艺采用了液体吸收和生物处理的组合作用。臭气首先被液体(吸收剂)洗涤,再通过微生物的作用将其中的污染物降解。在污水处理站设置1 套臭气处理装置,处理装置包括预处理和生物处理系统、活性炭吸附分离和19 m 烟囱。臭气处理体积流量为65 000 m3/h。

污水处理岗位的废气主要为硫化氢、氨气。除臭装置通过风机将废气先抽至预洗段,预洗段中生产水对废气进行喷淋,使废气中的部分硫化氢和氨溶于水中,从而除去部分废气中的硫化氢和氨。随着预洗段中生产水对硫化氢和氨的持续吸收,硫化氢和氨在水中的溶解性变差,因此设置预洗段中生产水的pH≤5或运行时间≥120 h,预洗段会自动排污并补充新的生产水,来提高预洗段废气的处理效果。

未处理完的废气会进入到生物降解段,废气会被火山石上吸附的活性污泥转化成硝酸盐等易溶于水的物质,生物降解段中水的pH≤5或运行时间≥72 h后,会自动排污并补充新的生产水。

废气经生物降解段处理后,进入到活性炭吸附段进行处理,最终达标排放。除臭装置进出口气体分析数据见表1。