煤化工污水處理廠VOCs治理及除臭

煤化工和石油化工生產過程，不論是在正常工況還是在非正常工況都不可避免會產生VOCs 。在煤化工和石油化工行業VOCs的排放源主要包括以下幾個方面：

正常工況排放：有組織排放源包括工藝裝置排氣（化工裝置、低溫甲醇洗）、車間通風；無組織排放源包括設備與管線組件泄露、揮發性有機液體儲運（儲罐、裝載設備）、廢水揮發（收集、處理、貯存設施）

煤化工主要有煤制焦、煤制氣、煤制油、煤制醇，和燃燒過程都可以有VOCs廢氣產生。由于不同的生產過程和工藝特點，煤化工不同生產類型廢氣中的成分有很大差異。石油化工和煤化工的廢氣主要有多環芳烴、焦油、苯系物（如苯并芘）、酚、氰、硫氧化物以及碳氫化合物，粉塵與煙霧、SO₂為主的硫化物、N₂O、 NO、NO₂、N₂O₃、N₂O₄等氮氧化物、Hg、Cd、Pb、Cr、As、Se、F等有害微量元素、產生溫室效應的CO₂等。

以低溫甲醇洗制天然氣為例，廢氣的主要成分除氮氣、二氧化碳、氧氣外，主要的是有害成分包括甲烷、甲醇、氫氣、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、硫化氫等。廢氣中VOCs含量高，可燃氣體濃度高。

綜上所述，石油化工和煤化工生產過程中產生的廢氣VOCs成分復雜，有毒有害物質種類多，含量高，污水廠的生物池無法完全處理，直接從空氣中揮發出來，如不進行治理，將導致嚴重的環境污染。

在煤化工企業的生產過程中，散發出的VOCs氣味是影響企業與地方居民關系的重要因素。2014年12月，環境保護部印發《石化行業揮發性有機物綜合整治方案》，要求煤化工等其他化工相關企業可參照本方案有關要求開展工作。因此，落實《石化行業揮發性有機物綜合整治方案》，根據《石油煉制工業污染物排放標準》GB 31570）和《石油化學工業污染物排放標準》（GB 31571）相關要求進行控制，高度重視煤化工項目揮發性有機物（VOCs）排放控制。國家環保部2013年第31號文規定，從2013年5月24日起實施《揮發性有機物（VOCs）污染防治技術政策》 。此政策中明確要求：在煤炭加工與轉化行業，鼓勵采用先進的清潔技術、實現煤炭高效、清潔轉化、并重點識別、排查工藝裝置和管線中VOCs泄露的易發位置，制定預防VOCs泄露和處置緊急事件的措施。煤化工行業對污水處理廠、廢液和廢渣等應采取密閉、加蓋、收集處理。

當前國內VOCs和惡臭異味治理存在的問題主要有：

1.    VOCs治理企業數量多，規模小，技術良莠不齊，企業研發能力差， 技術水平落后；

2.     VOCs種類多、來源復雜，處理工況多變，嚴重考驗治理技術的有機組合和人員的工程經驗；

3.     VOCs治理設施的設計和生產車間的通排風系統是相輔相成的，在進行廢氣治理時，必須將二者一并考慮才能達到理想的治理效果；

4.     國內企業售后服務差：在完成驗收后，出現的技術和設備問題都難以得到及時解決，造成治理設施的效率較低；

5.     由于單項VOCs治理設施的規模一般較小，目前尚未形成有效的運營管理機制；

6.     國家相關部門和企業的政策和經濟投入相對較少，在一定程度上限制了VOCs廢氣治理技術的進步和提高；

7.     品牌企業較少，高端產能不足，低端產能過剩

8.     國家對VOCs治理缺少統一的、長遠的規劃。

煤化工污水除臭和VOCs治理技術不同于一般的廢氣治理，因其含有難溶化合物，治理難度大。而主流的焚燒技術如蓄熱式焚燒爐，污水廠VOCs的濃度偏低，需要補充天然氣或柴油，運行費用較高。而對于蓄熱式催化氧化器來說，由于污水廠廢氣存有硫化物、酸性氣體，可能對催化劑使用壽命產生重大影響。天津*石化污水廠采用了蓄熱式催化燃燒器，使用三年，催化劑必須要更換，而更換的價格為600多萬元，使用成本較高。活性炭則由于使用成本較高，也不合適。

針對煤化工廢氣的特點和傳統治理技術的不足，上海安居樂環保科技股份有限公司開發出納米級的角柱狀光催化劑，獨創了“生物法+多元多相角柱狀光催化氧化”工藝。當二氧化鈦超微粒子接受波長為253.7nm以下的紫外線照射時，其內部由于吸收光能而激發產生電子及空穴對，即光生載流子，然后迅速遷移到其表面并激活被吸附的氧和水分，產生活性自由氫氧基(·OH)和活性氧(·O)。活性自由基·OH、·O等具有極強的氧化能力，可氧化分解各種有機化合物和部分無機物，把有機污染物分解成無污染的水（H₂O）和二氧化碳（CO₂）。此種方法強氧化性自由基產生的條件溫和。主要特點有：對低濃度VOCs凈化效率高，運行穩定，維護便捷，使用成本較低。

多元多相段為新研發設計的，在不同質物質共同“復合”成一種催化元，該材料因為不同質而具有相界面，主要有固-固、固-液、液-液、氣-固、氣-液等相界面。這個多相式的催化告別了單一品類效率低的缺點，多相的組合在分布上均勻的,有規則的。利用納米材料的工藝技術,從尺度上的縮小，在宏觀上的相對均勻，多相的界面使其更易接觸，在納米的工藝技術中往往很多是采用在液相或氣相下進行。

廢氣經過其中，接觸、碰撞，廢氣趨于同質化。理化性質變得更為活潑，各層電子云處于激發態，原子多光子離化效應變得簡單。 在后續光離子效應下廢氣分解更為快捷徹底。多元多相段作為光觸媒催化（氧化）塔的深度氧化處理設施，角柱狀催化劑的比表面積比銳鈦型的催化劑更大，可大大提高光解其效率，增加催化劑的使用壽命，同時降低能耗，也是目前光催化氧化發展的方向。

工藝流程圖：

工藝流程如下圖:

廢氣收集 渦流凈化洗滌塔 生物噴淋吸收塔 多元多相角柱狀光催化氧化設備 相轉移催化凈化設備 風機 25米排氣筒排放

以下以常規有機廢氣苯類為例來說明廢氣凈化的反應原理：

與傳統的生物濾池技術相比，“生物法+多元多相角柱狀光催化氧化”工藝具有顯著的優勢（表1）。

表1 生物法+多元多相角柱狀光催化氧化與傳統生物濾池對比

實例分析：**國有特大煤化工企業污水廠生物法+多元多相角柱狀光催化廢氣處理

廢氣源強調查表：

本工藝處理污水廠廢氣的優勢

1、適用性

該項目所采用的技術應與污水廠的需處理廢氣規模、需要去除的廢氣污染物，地區特點以及管理水平相適應。體現在：

1）采用的技術應與需去除污水廠的污染物相適應；

2）采用的技術應與需要的設備相適應，包括國內設備和國外設備，主要設備和輔助設備；

3）采用的技術應與污水廠所在地區特點、員工素質和管理水平相適應；

4）采用的技術應對污水廠污染物的排放廢氣處理的能力相適應。

2、可靠性

該廢氣處理工藝成熟可靠，能保證處理效果、性能和處理能力，避免了資源浪費、二次污染和安全危害，經驗豐富、工藝成熟可靠。

3、經濟性

該工藝充分考慮了一次性投資費用和將來可能發生的運行費用。

4、安全性

充分考慮了消防、防爆等安全因素，運行穩定，安全可靠。

5、廣譜性。

該工藝比較適合石油化工、醫藥、涂料樹脂、精細化工、噴漆、生物發酵等行業，特別是大風量、低濃度、濃度忽高忽低、粉塵含量高、有粘性化合物的行業。

因此，綜合以上因素，該工藝凈化系統對于大風量、低濃度的石油化工和煤化工污水廠廢氣處理，無論是在技術合理性、先進性，還是經濟可行性方面都相對有優勢。建設費用及運行費用相對合理，采用的技術原理是合理、可行的，項目實施是安全的。

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