PTA污水處理過程中的VOC治理

蔡俊紅

(中國石化揚子石化分公司水廠，江蘇 南京 210048)

中國石化揚子分公司水廠凈二車間負責化工廠PTA廢水的處理工作。主要設施包括酸化沉淀池、調節池、厭氧池、接觸氧化池等，其中部分污水池為敞口式布置，污水臨時存儲及生化處理過程中有VOC氣體擴散，產生惡臭氣味，影響環境空氣質量。2014年，揚子公司對這些敞開式箱池進行加蓋密封，采用堿洗、生物濾池等工藝治理這些有機廢氣，取得了良好的運行效果。

1 PTA污水處理中VOC氣體特點及危害

VOC是揮發性有機化合物的英文縮寫，環保意義上的定義是指活潑的一類揮發性有機物，即會產生危害的那一類揮發性有機物。PTA廢水成分比較復雜，含有醋酸、苯甲酸、對苯二甲酸、對甲基苯甲酸等雜質，可生化系數一般不高于0.3，是大型化學工程中相對典型的難處理有機廢水。

在PTA污水處理過程中，VOC來源包括：(1)污水中易揮發性苯系有機物和無機物，(2)廢水處理過程中添加的藥劑以及污泥脫水、TA脫水等輔助過程中的揮發性氣體。其主要成分為碳氫化合物、硫化物、苯系物，具體為硫化氫(H2S)、對二甲苯、對苯二甲酸(TA)、甲基苯甲酸、醋酸甲醛、醋酸及溴化物等。

PTA廢水及其處理過程中所產生的VOC氣體對生態環境有一定的危害性，混雜在大氣中有復雜的惡臭味影響空氣質量，與空氣中其他顆粒形成氣溶膠落到水體里面后會污染水質，與空氣中其他顆粒形成氣溶膠等落到土壤后難以降解可能污染土壤及地下水。

2 PTA污水處理VOC氣體治理工藝選擇

PTA污水處理VOC氣體治理[1-3]，常用填料塔稀堿液洗滌凈化除塵+低溫等離子的處理工藝，用稀堿液循環噴淋填料塔去除一部分VOC廢氣中的醋酸、苯甲酸和對苯二甲酸等，還有一部分VOC不能被洗滌，須進入低低溫等離子(DDBD)氧化設備，由于VOC廢氣具有一定的腐蝕性，為此DDBD設備運行一段時間后，處理效果急劇下降，凈化效果不穩定。如堿液夾帶嚴重，進入DDBD設備，還存在爆炸危險。也有采用生化曝氣池、射流曝氣原理，將VOC氣體中的污染物，經好氧生化曝氣處理，但其對苯系處理效果不太理想，排放污染物濃度時有超過標現象。

2014年，水廠凈二車間根據江蘇省發改委有關批復，啟動VOC治理工作。公司經過充分調研和技術論證，采用堿液噴淋塔+三級生物濾池工藝技術治理PTA廢水所產生的VOC氣體。主要工藝子系統包括加蓋密封系統、臭氣輸送系統、臭氣處理系統、高空集中排放系統四個部分，分為二個系列：(1)一系列以預處理單元散發的臭氣作為處理氣源，建設堿洗除臭處理系統，(2)二系列以生化處理單元散發的臭氣作為處理氣源，建設三級生物濾池除臭處理系統。

2.1 PTA污水處理VOC尾氣成分

凈二車間PTA污水處理中，有2只一段接觸氧化池、5只二段接觸氧化池、4只中沉池及二沉池、8只TA沉降罐、4只酸沉池，各池產生的的VOC氣體總處理量為80000Nm3/h。經分析VOC中各種污染物源見表1。

表1 VOC中各種污染物源

2.2 VOC尾氣處理流程

圖1是PTA污水處理中VOC尾氣處理工藝流程圖。酸性VOC尾氣經抽風機增壓后，進入堿洗噴淋洗滌塔，去除尾氣中部分可溶解于堿和水的污染物，如醋酸、對苯二甲酸、硫化氫等，達標后空高排放。苯環類等復雜成分有機氣體VOC氣體進入三級行物濾池，經微生物凈化處理，達標后的尾氣經煙囪排放。

圖1 VOC尾氣處理工藝流程圖

2.3 三級生物濾池

生物濾池[4]是指由碎石、塑料制品土壤等填料構成的生物處理構筑物，污水與填料表面上生長的微生物膜間隙接觸，使污水得到凈化。生物濾池是在污水灌溉的實踐基礎上，經較原始的間歇砂濾池和接觸濾池而發展起來的人工生物處理技術。

根據生物濾池的級數可分為一級生物濾池和多級生物濾池，生物濾池級數的選擇與污染物的種類、濃度、污染物降分解的難易程度確定。生物濾池具有①適合高、中、低濃度臭氣處理，包括硫系物、氨以及烴類有機物。流程簡單、操作方便、成本低廉、無二次污染；②選用填料易得，節約資源消耗；③處理負荷和處理效率高。

圖2是三級生物濾池結構圖，生物濾池內分為三級，經風機增壓后的VOC尾氣首先進入生物濾池一級的下部，尾氣從下部向上經過填料層，在填料層內在微生物作用下有機物降解，然后從一級上部管引出再進入生物濾池二級下部，尾氣從下部向上經過填料層，在填料層內微生物作用下進一步降解，然后再從二級上部引出最后進入三級下部，尾氣從下部向上經脫水除霧并吸附解析層，除去未被生物濾池吸收的惡臭氣體。三級主要針對生物除臭系統無法處理完全的烴類惡臭物質，進行脫水除霧并吸附解析，處理以后的尾氣污染物濃度達到排放標準。分離出的水及廢液排入PTA生化單元。

圖2 三級生物濾池結構圖

2.4 VOC尾氣處理主要設備清單

本工程主要工藝設備配置見表2。

表2 主要工藝設備表

3 VOC處理裝置運行測數據

裝置建成投運后經第三方檢測，尾氣中各種污染物檢測結果表3。

表3 三級行物濾池出口污染物檢測數據表

從表3可以看出，VOC尾氣經堿洗塔+三級生物濾池處理后，尾氣中的H2S、苯、甲苯、二甲苯、有機酸和非甲烷總烴等都滿足《惡臭污染物排放標準》(GB14554-93)二級標準和《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)二級標準，達到了預期治理效果。

4 結論

(1)本文通過對PTA污水處理過程中VOC的產生、主要成分分析、危害以及采取堿洗塔+三級生物濾池進行處理，達到了預期的效果。

(2)三級生物濾池在處理高濃度污染方面有安全穩定運行優勢。