采油污水池氣體回收處理工藝設計建議

張同國 孫敢闖 馮曉紅

(1.中國石化中原油田分公司安全環保處；2.中國石化中原油田石油工程技術研究院)

0 引 言

目前，油田采油、作業產生的廢水經過污水處理站統一處理達標后回注地層進行驅油。油田已進入開采中后期，采出液含水升高，污水產生量增大，這些污水在處理過程中會揮發出有機氣體。盡管油田污水處理技術和工藝已經相對完善，但污水處理站一般都建設較早，且受當時的技術條件等限制，未采取封閉措施，會有揮發性有機氣體和惡臭氣體逸出[1]。

隨著國家大氣污染治理的深入，油田現有的污水處理設施已經不能完全滿足當前環保要求，因此在某采油廠展開了污水池密閉、廢氣回收處理，為油田推廣采油污水池無組織廢氣處理提供一種有效的解決途徑。

1 污水處理站現狀

某采油廠污水處理站有兩座污水池，分別建于1992年和2005年，設計規模為12 000 m3/d，目前實際處理水量10 000 m3/d左右。兩座污水池為鋼筋混凝土敞口池，尺寸均為70 m×40 m×3.5 m(長×寬×深)，中間設一道隔墻。沒有無組織廢氣回收處理設施，在運行過程中散發出揮發性有機氣體和惡臭氣體，對環境空氣造成一定影響。

2 主要工藝路線

根據現場考察情況，對廠界進行采樣監測，發現下風向臭氣濃度明顯高于上風向，且存在超標風險，可以確定污水站廠界高濃度惡臭主要是從未密封的污水池揮發出來。通過對現場進行考察研究后，實施對污水池進行加蓋密閉，將氣體通過管路收集至廢氣處理設備處理后，經15 m高排氣筒排放。

2.1 廢氣處理工藝流程

收集的氣體在負壓條件下進入噴淋塔，廢氣由噴淋塔下部進氣口進入，經過填料與堿液接觸，氣體中酸性物質溶解于堿液，經兩層噴淋后，氣體再經除霧器去除大部分水分后進入干燥箱，水分在干燥箱中進一步去除，然后進入等離子光氧復合設備對高分子有機氣體進行分解，后由引風機經15 m排氣筒達標排放。采油污水池廢氣處理工藝流程見圖1。

圖1 采油污水池廢氣處理工藝流程

2.2 工藝處理主要單元

2.2.1 噴淋塔

噴淋塔內填料層作為氣液兩相間接觸構件的傳質設備。填料塔底部裝有填料支承板，樹脂多孔多面空心球填料(直徑5 cm)以亂堆方式放置在支承板上。填料的上方安裝填料壓板，以防被上升氣流吹動。噴淋塔中的噴淋液(堿液)從塔頂經液體分布器噴淋到填料上，并沿填料表面流下。氣體從塔底送入，經氣體分布裝置分布后，與液體呈逆流連續通過填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進行傳質。當液體沿填料層向下流動時，有時會出現壁流現象，壁流效應造成氣液兩相在填料層中分布不均，從而使傳質效率下降。因此，噴淋塔內的填料層分為兩段，中間設置帶孔隔板形成再分布裝置，經重新分布后噴淋到下層填料上。

優點：①凈化效率高，凈化率可達80%以上；②設備安裝方便；③耐腐蝕、不磨損，使用壽命長；④設備運行可靠，維護簡單、方便[2-4]。

2.2.2 干燥箱

干燥箱主要采用活性炭吸附加球形填料，共4層，中間兩層使用樹脂多孔多面空心球填料(每層約10 cm厚)進行切水，外面兩層活性炭吸附材料，可將來氣的含水降至8%以下，為廢氣進入等離子光氧復合設備進一步處理做準備。

2.2.3 等離子光氧復合設備

眾所周知，臭氧對有機物具有極強的氧化作用。該設備運用高能UV紫外線光束及臭氧對廢氣進行協同分解氧化反應，去除硫化氫、氨、苯、甲苯、二甲苯、甲醛、乙酸乙酯、乙烷、丙酮、尿烷、樹脂等氣體，將有機物變為無機物[5-6]。

該技術應用于惡臭氣體治理，具有處理效果好、運行費用低廉、無二次污染、運行穩定、操作管理簡便、即開即用等優點。它應用范圍廣，基本不受氣溫和污染物成分的影響，對惡臭異味的臭氣濃度有良好的分解作用，惡臭異味的去除率達80%～98%。

3 實施效果

3.1 處理設施排放口廢氣

項目實施后，對處理設施排放口進行了4次取樣監測，非甲烷總烴監測濃度平均值、硫化氫和氨排放速率等統計見表1。

表1 治理后廢氣處理效果

*硫化氫和氨執行GB 14554—1993《惡臭污染物排放標準》中15 m排氣筒；非甲烷總烴執行GB 16297—1996《大氣污染物綜合排放標準》中二級標準。

由表1可看出，污水站廠界硫化氫、氨的排放速率滿足GB 14554—1993《惡臭污染物排放標準》中15 m排氣筒高度的要求，且遠遠低于標準值；廢氣中非甲烷總烴可以滿足GB 16297—1996《大氣污染物綜合排放標準》中二級標準要求。

3.2 廠界濃度對比分析

項目實施前，對廠界空氣質量進行了取樣監測；項目實施后，對廠界空氣質量進行了連續3 d取樣監測，監測濃度平均值及去除率見表2。

表2 治理前后臭氣濃度對比 mg/m3

*GB 14554—1993《惡臭污染物排放標準》二級，新改擴建。

由表2可看出，污水站廠界惡臭氣體濃度滿足GB 14554—1993《惡臭污染物排放標準》。

污水池密閉后，廢氣全部收集進入處理裝置，污水池周邊不再有明顯的惡臭和油氣味。由于設計缺陷，未考慮到廢氣含水量極大的問題，并未設置導流和回收廢水管線，導致水流溢出，后期安裝了回水管路，問題得以解決。

4 結論與建議

項目實施后，該采油廠污水站廠界惡臭氣體濃度和排氣筒有組織排放的各項指標滿足GB 14554—1993《惡臭污染物排放標準》和GB 16297—1996《大氣污染物綜合排放標準》要求，減小環保污染風險，實現了清潔生產。

由于是污水池產生的廢氣，其含水率較一般的廢氣高很多，而在設計廢水回收設施時未能充分考慮，導致運行后噴淋塔和干燥箱全部滯留過量的水溢出，因此設計時需要考慮解決水導流和水回收的問題。