石化廢水處理中生物除臭技術(shù)應(yīng)用研究

劉　誠，常麗君

(1 大連西中島石化工業(yè)園區(qū)發(fā)展有限公司，遼寧　大連　116317；2 大連西中島水務(wù)有限公司，遼寧　大連　116317)

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石化廢水處理中生物除臭技術(shù)應(yīng)用研究

劉誠1，常麗君2

(1 大連西中島石化工業(yè)園區(qū)發(fā)展有限公司，遼寧大連116317；2 大連西中島水務(wù)有限公司，遼寧大連116317)

惡臭污染物已經(jīng)成為石化行業(yè)產(chǎn)生的氣體污染物中的重要組成部分，石化廢水處理單元的惡臭氣體排放是其中的重要環(huán)節(jié)。采用生物處理技術(shù)對石化廢水處理過程所產(chǎn)生的臭氣進行脫臭效果的試驗研究和工程應(yīng)用測試，結(jié)果表明生物滴濾和生物氧化組合工藝能夠滿足石化廢水處理中惡臭治理的基本要求，并且具有工藝流程短、裝置啟動快、處理成本低、處理效率高等特點。

生物氧化；生物滴濾；揮發(fā)性有機化合物(VOCs)

石化行業(yè)對大氣的污染中惡臭污染日趨嚴重，惡臭物質(zhì)來源中產(chǎn)生于石化廢水處理過程的所占比例較大。由于石化廢水中含有的大量具有揮發(fā)性的有機物(VOCs)，使VOCs成為石化廢水惡臭物質(zhì)的重要成分[1]。國內(nèi)在生物除臭技術(shù)的理論研究、實驗室研究方面開展的工作較多，但在石化行業(yè)廢水處理中的實際應(yīng)用較為缺乏[2]。以某企業(yè)石化混合廢水處理過程為例，對于其產(chǎn)生的VOCs進行生物處理試驗，摸索符合其特點的生物除臭裝置工藝組成并開展工程化應(yīng)用測試研究。

1　生物除臭原理

生物除臭的理論基礎(chǔ)一般認為是由荷蘭科學(xué)家Ottengraf依據(jù)傳統(tǒng)的氣體吸收雙膜理論，在此基礎(chǔ)上進而提出的生物膜除臭理論[3]。

微生物對于致臭物的消除和減少過程大致包括了三個階段：氣態(tài)向液態(tài)擴散的階段、液太向固態(tài)擴散階段和微生物氧化分解階段。通過整個過程，使致臭物轉(zhuǎn)化為水、二氧化碳、無機鹽等，進而取得消除臭味的效果。

對于生物除臭效果有很多影響因素，包括：致臭物的組成(容易生物降解的致臭物對于難生物降解的致臭物有抑制；親水性致臭物對于疏水性致臭物有干擾[4])、溫度控制(較為適宜的反應(yīng)溫度范圍是25～35 ℃)、濕度控制(較為適宜的濕度范圍是在45%～60%[5])、pH值的控制(較為適宜的pH值為7～9)、填料的選擇(填料應(yīng)盡量選取易微生物附著、機械強度高、比表面積大、成本低的材料[6])。

2　實　驗

某石化企業(yè)廢水處理廠為三十余套石化生產(chǎn)裝置提供廢水處理服務(wù)，占地面積38萬m2，實際處理量13萬m3/d，存在較為嚴重的惡臭污染問題[7]。根據(jù)監(jiān)測情況分析，其惡臭污染源主要位于廢水預(yù)處理單元敞開構(gòu)筑物區(qū)域。包括進水調(diào)節(jié)池、格柵間、曝氣沉砂池、水解酸化池等。通過開展試驗研究，針對上述區(qū)域的惡臭污染進行治理。

除臭系統(tǒng)總體上包括氣體收集、氣體輸送、氣體處理三個部分。其中氣體處理部分采用兩級串聯(lián)方法，第一級為生物滴濾塔，第二級為生物氧化塔；前者重點去除可溶解部分，而后者則更注重處理疏水性的組分。處理工藝流程如圖1所示。

圖1　工藝流程圖

生物滴濾塔內(nèi)填裝生物滴濾填料，該填料采用聚乙烯材料加工而成的波紋板式材料，臭氣中少部分的憎水性致臭物和大部分的親水性致臭物被附著在滴濾錯氣填料上的微生物群所捕獲并進一步降解。生物氧化塔內(nèi)填裝生物氧化填料，該填料采用聚丙烯塑料做為骨架，填充包括微生物、黏合物質(zhì)和營養(yǎng)底物為一體的實心球體。來自生物滴濾塔的微溶或難溶于水的VOCs氣體被附著在填料上面的對應(yīng)性菌群所捕獲、進行生物氧化，其最終代謝為CO2、H2O及少量鹽類。

2.1小試

小試是通過引入惡臭氣體在已經(jīng)完成馴化的濾料塔并進行監(jiān)測，考察是否能夠達到凈化要求。此過程為確保生物填料上附著的微生物能夠正常發(fā)揮降解作用，需要對進氣量、溫度、pH等指標進行嚴格控制，盡量避免出現(xiàn)超過控制范圍的波動，之后對填料塔進行監(jiān)測。通過便攜式氣體檢測儀表，每隔4 h對裝置的進氣口、出氣口采樣點的VOCs濃度進行監(jiān)測，并按照每天平均值進行統(tǒng)計，進出口VOCs濃度如圖2所示。

圖2　進出口VOCs濃度

VOCs去除率如圖3所示。

由圖3可見，經(jīng)過預(yù)馴化的生物填料對于VOCs的去除率基本趨于波動上升，經(jīng)過10天左右，VOCs去除率就可以達到70%以上并繼續(xù)穩(wěn)定上升。這種趨勢表明在生物填料塔中以收集到的廢氣成分為主要營養(yǎng)源的微生物菌群已經(jīng)初步適應(yīng)了廢水處理預(yù)處理單元現(xiàn)場實際的惡臭氣體。通過控制填料塔穩(wěn)定運行，并連續(xù)監(jiān)測，裝置的去除效率仍然保持穩(wěn)定。

圖3　VOCs去除率

小試結(jié)果表明，試驗裝置對VOCs的去除率最高可以接近90%，生物除臭技術(shù)對于石化廢水處理過程產(chǎn)生的VOCs臭氣的去除有明顯效果。

2.2中試

在小試的基礎(chǔ)上，通過進一步篩選該石化廢水處理廠廠區(qū)具較為典型的惡臭產(chǎn)生部位，選取了工業(yè)廢水進水調(diào)節(jié)池和提升泵房集水池兩處作為中試試驗地點。通過擴處理大規(guī)模，設(shè)計并加工制造了生物除臭中試裝置，規(guī)格參數(shù)如表1所示。

表1　生物除臭裝置規(guī)格

裝置啟動運行后，對于進出口臭氣濃度進行了持續(xù)監(jiān)測，VOCs處理效果分別如圖4和圖5所示。

圖4　進水調(diào)節(jié)池VOCs處理效果

圖5　提升泵房集水池VOCs處理效果

由圖4和圖5可見，處理裝置對工業(yè)廢水進水調(diào)節(jié)池VOCs的去除率平均為75%，相對于小試中系統(tǒng)達到穩(wěn)定階段后的平均去除率有所降低。經(jīng)分析可以發(fā)現(xiàn)，這是因為中試裝置規(guī)模提高后，VOCs在系統(tǒng)中的傳質(zhì)效率有所變差，而進口的平均VOCs濃度達到180 mg/m3，高于小試過程VOCs的平均濃度，故其去除率也有下降。與此同時，裝置對工業(yè)廢水提升泵房集水池中VOCs的去除率平均為95%。整個中試過程中沒有發(fā)現(xiàn)二次污染物，系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水可重新回到廢水處理系統(tǒng)前端進行處理。

2.3工程應(yīng)用測試

工程應(yīng)用測試的設(shè)計是在中試裝置工藝流程的基礎(chǔ)上進行的，處理規(guī)模進一步擴大，惡臭氣體來源包括廠區(qū)工業(yè)廢水預(yù)處理單元產(chǎn)生的全部臭氣，總密閉空間為22000 m3，氣體總輸量為66000 m3/h。系統(tǒng)采用了PLC控制，以能夠?qū)崿F(xiàn)有效并及時的調(diào)整維持生物滴濾單元和生物氧化單元的pH值、液位等參數(shù)控制。

處理裝置建成并運行后，首先在微生物馴化階段為提高啟動速度，在系統(tǒng)中適當補充了營養(yǎng)鹽，使生物氧化填料和滴濾池中微生物能夠得到充足的營養(yǎng)物質(zhì)，可以加快生長速度，使系統(tǒng)微生物的數(shù)量在短時間得到較大增長。在系統(tǒng)微生物馴化期間對裝置的各項控制參數(shù)進行穩(wěn)定控制，保證裝置的各項運行參數(shù)滿足設(shè)計要求。

馴化階段裝置生物氧化填料監(jiān)測情況如表2所示。

表2　生物氧化填料監(jiān)測數(shù)據(jù)

同期，裝置VOCs去除效果如表3所示。

表3　VOCs去除效果

3　結(jié)　論

通過實踐表明，生物滴濾和生物氧化組合生物除臭技術(shù)具有啟動快、效率高、成本低等優(yōu)點，其對于較低濃度的VOCs也能夠有明顯的去除效果，運行周期內(nèi)無二次污染產(chǎn)生，對VOCs的去除率可以穩(wěn)定保持在88%～98%的范圍內(nèi)，是石化廢水處理中較為適用的一種生物除臭技術(shù)。

[1]S.Mudliar, B.Giri, K.Padoley, et al. Bioreactors fortreatmentof VOCs andodours[J]. A reviewJournal of Environmental Management, 2010,9(5):1039-1054.

[2]何厚波,鄭金偉. 廢水行業(yè)除臭技術(shù)及其應(yīng)用[J].環(huán)境科學(xué)與管理, 2007,32(2):67-69.

[3]石磊. 惡臭污染測試與控制技術(shù)[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004:38-41.

[4]瞿梅. 國內(nèi)煉油廠惡臭污染源及治理技術(shù)[J]. 石油化工安全環(huán)保技術(shù), 2008,24(4):47-51.

[5]王浩英,張成藩. 生物除臭技術(shù)在煉油廢水處理廠臭氣治理中的應(yīng)用[J]. 工業(yè)用水與廢水, 2012,43(3):35-37.

[6]陳和謙.生物除臭技術(shù)在石化廢水處理廠臭氣處理工程中的應(yīng)用[J]. 上海建設(shè)科技, 2012(4):38-40.

[7]劉誠. 石化企業(yè)污水處理廠生物除臭技術(shù)應(yīng)用研究[D]. 上海:華東理工大學(xué),2013.

Application Research of Biological Deodorization Technology in Petrochemical Wastewater Treatment Process

LIUCheng1，CHANGLi-jun2

(1 Dalian Xizhong Island Petrochemical Industrial Park Development Co., Ltd., Liaoning Dalian 116317；2 Dalian Xizhong Island Water Co., Ltd., Liaoning Dalian 116317, China)

Odor pollutants have become an important part of the gas pollutants in the petrochemical industry, in which the waste gas discharge of the petrochemical wastewater treatment unit is an important part. The biological treatment technology was used deodorization effect experimental research and engineering application in petrochemical wastewater treatment process. The results showed that biotrickling filtration and bio oxidation combined process can meet the basic requirements of the treatment of petrochemical wastewater treatment odor, and had short technological process, a device start fast, low treatment cost and higher processing efficiency.

biological oxidation; biological filter; volatile organic compounds(VOCs)

劉誠(1979-)，男，工程師，主要從事污水處理廠建設(shè)、運營和技術(shù)管理工作。

X512

A

1001-9677(2016)010-0102-03