氣田水池惡臭現狀及治理技術

吳建祥，宋文明，馮小波，熊方利，羅 倩，龐 飆

引言

氣田水作為天然氣生產的副產品，是完全無法避免的產物，氣田水組成復雜，化學成分差異很大。隨著天然氣開采產生的氣田水，或直接排入氣田水池、或通過管輸注入氣田水池、或罐車拉運灌入氣田水池進行臨時貯存。由于氣田水池并非處于完全封閉的狀態，隨著溫度、壓力等變化，溶解在氣田水中的硫類、氨類、烴類、酚類等惡臭物質逸散出來，影響井站員工和周邊居民的正常生產生活和身體健康。因而氣田水池惡臭治理是一項必要且緊迫的工作。

1 氣田水惡臭現狀

1.1 惡臭氣體的組分

為了解氣田水逸散惡臭氣體組分，選取一口氣田水池開展逸散氣體惡臭物質監測，并根據《惡臭污染物排放標準》（GB 14554-93）作出評價。氣田水池有封蓋，氣田水池逸散的惡臭氣體并不是直接與環境空氣接觸，而是先在水池內聚集后再通過未密封完全的位置逸散到空氣中污染環境。本次主要監測氣田水池蓋上和廠界處的惡臭物質濃度，監測結果如表1所示。

表1 氣田水池惡臭氣體監測結果表

從表1可以看出，氣田水池逸散出氣體中主要的惡臭物質為硫化氫、甲硫醇等，在廠界處硫化氫濃度超標達30倍，甲硫醇濃度略有超標，臭氣濃度超標24倍。

1.2 惡臭的危害及其影響

氣田水惡臭與其它工業惡臭具有相同特點，主要從心理和生理兩個方面對人產生影響。在心理方面主要是通過刺激人的感覺器官，使人心情煩躁、壓抑。在生理方面主要是影響人的呼吸系統、循環系統、神經系統、內分泌系統等，危害人的身體健康[1]。

隨著新環保法的出臺和人們環保意識的逐步加強，氣田水池持續逸散惡臭氣體而得不到治理經常引起周邊居民的投訴和地方環保部門的介入，影響天然氣站場的正常生產。

1.3 惡臭的治理現狀

目前，氣田水池的惡臭治理大多采用了以上三種方法，這些治理方法雖然起到一定效果，但惡臭排放仍未達到《惡臭污染物排放標準》（GB 14554-93）相關要求。

（1）直接排放法

部分含硫量低的天然氣生產井及經過脫硫處理的輸配氣站，氣田水產生量少、惡臭濃度低，無環境敏感點，適合此類方法。由于該方法僅需要對氣田水池設置雨棚和圍堰、無其它設備設施，施工費用極低，對無環境敏感點的生產場所有較好的適應性。缺點是對氣田水的組分要求高，適應性差。

（2）燃燒法

燃燒法是將惡臭氣體收集后進入放空管與燃料氣充分混和，實現完全燃燒的處理方法，凈化效率高。該技術工藝簡單，操作方便，但惡臭氣體排放量小，需加入輔助燃料或預熱，造成能源浪費，同時由于惡臭氣體組分復雜，燃料后可能對大氣造成二次污染，因此應用實例少。

（3）稀釋擴散法

氣田水池用水泥板或玻璃鋼材料進行密封，設置高度為15m以上的立管排出惡臭氣體。通過大氣的擴散稀釋以及氧化反應，降低落地濃度，以減少上風向和臭氣發生源附近工作和生活的人們免受惡臭的危害[2]。該類技術主要針對含硫量較低、惡臭影響不大的氣田水池，具有費用低、設備簡單的優點，缺點是呼吸管高存在安全風險，易受氣象條件限制，排放未減量，不能從根本消除惡臭氣體。

2 惡臭的治理技術

現有的惡臭治理技術大致分為三大類:物理除臭技術、化學除臭技術和生物除臭技術[2]。

物理處理過程并不改變惡臭物質的化學性質，而是用一種物質將惡臭物質的臭味掩蔽、稀釋或者將惡臭物質由氣相轉移至液相或者固相。常見的方法有掩蔽法、稀釋法、吸附法等。物理除臭法通常作為除臭處理工藝的前處理從經濟上比較適合國情，但是其應用局限性大，現在一般很少采用。常用的物理除臭法中，效果比較好的是大氣稀釋法和吸附法。吸附法是最常用的適用于中、低濃度的惡臭處理方法。物理吸附法是用活性炭或分子篩等做吸附劑，在常溫上進行吸附，將廢氣濃集后再脫附，適用于能回收利用廢氣物質的場合。由于吸附劑往往具有高的吸附選擇性，因而具有高的分離效果，能脫除痕量物質（10-6kg·m-3），但吸附容量一般不高（約40%左右，甚至更低）。吸附分離過程適宜于低濃度高要求的混合物的分離。

化學除臭法主要是利用化學藥劑，或其化學方法本身與惡臭物質起化學反應，生成無臭物質而達到除臭的目的。因惡臭物質大多呈現酸性（或堿性），因此，行之有效的方法是用氫氧化鈉、碳酸鈉（或硫酸、鹽酸）等酸堿中和反應除臭，因此現行各種處理工藝中，大多采用濕法化學吸收法、燃燒處理法。現在的天然氣凈化廠多采用醇胺法、砜胺法脫除天然氣中的含硫物質。由于化學吸收法需要消耗額外的燃料或是飽和后的溶劑處置困難，因此對于偶發性和低濃度的氣田水池適用性不強。

生物脫臭法是指利用微生物降解惡臭物質以達到去除臭味目的的方法。生物法處理惡臭氣體主要有生物濾池、生物滴濾塔和生物洗滌器等3種形式，目前應用最廣泛的是生物濾池和生物滴濾塔。生物脫臭技術是20世紀50年代在土壤脫臭法的基礎上發展起來的，它利用微生物的降解作用，把惡臭物質分解為CO2、H2O、N2、硫酸鹽等無害的氣體與可溶性的物質，此法對于可溶性與可生物降解的惡臭物質特別適用。影響生物脫臭效率的因素主要有:惡臭氣體的組成、各組分的濃度、惡臭氣體在生物濾池內的停留時間、生物反應器的大小及其構造、接種的微生物的活性、處理污染物的疏水性強弱、營養循環水的流量、填料種類、pH值、溫度、濕度等。

三大類惡臭治理技術各有局限:物理法只適宜處理低濃度、范圍小的惡臭，且成本較高；化學法除臭不持久，除臭設施投資和運行費用高；生物法雖成本低廉，效果好，但菌種的篩選培養較為困難，見效稍慢。結合氣田水池惡臭氣體放散量受工藝或其它因素的影響較大，產生量不均衡，造成目前的通用惡臭治理技術適應性不強，有必要提出一種更合理的低成本治理技術。

3 隔絕法在氣田水惡臭治理中的應用

氣田水惡臭與其它工業惡臭相比既有相同的特點，也有其個性特點，如以含硫惡臭氣體為主。因此，在進行惡臭治理技術設計時，既要結合常用惡臭治理技術的優勢，更要結合氣田水惡臭的獨有特征。加之氣田開發過程中涉及易燃易爆等危險性，因此在進行技術設計時需要結合安全等要素，以保證在實現環境保護的同時，實現技術實施過程中的本質安全。由此，提出一種適用于氣田水池惡臭治理的治理方法-隔絕法，如圖1所示。

圖1 隔絕法原理示意圖

該方法創建了封閉池體、液面覆蓋減少逸散量、使用吸收裝置吸收惡臭物質的一套完整的防惡臭氣體逸散系統。用封蓋將氣田水池的開口封閉，可以在一定程度上避免池內的惡臭氣體逸散到空氣中；通過在封蓋上設置進氣孔和放散管，可以使池內空氣與外界空氣流通，防止池體在池體內液面升降時出現較大正壓或負壓，延長了封蓋的使用壽命；通過側壁上設置進液管和出液管，可以使池內的液體流通；擋水板能夠抵消部分水的沖擊，減少氣田水中惡臭氣體的逸出；涂有表明活性劑的泡沫覆蓋能夠有效減小氣田水與外界的接觸面積，從而進一步減少氣田水中惡臭氣體的逸出；通過放散管加裝的脫硫裝置，能夠有效的除去氣田水中逸散出的硫化氫氣體，從而使得排放至外部環境的氣體中惡臭物質濃度大大降低，達到惡臭治理的目的。

4 結束語

針對氣田水池惡臭治理，目前成熟的惡臭治理技術或投資成本高、或維護困難、或達不到惡臭氣體排放標準，不適合推廣使用，隔絕法從抑制氣田水中惡臭氣體逸出、吸收逸出氣體中的主要惡臭物質等多方面出發，形成一套完整的防惡臭氣體逸散系統。同時投資成本低，維護簡單，治理效果好，適用范圍廣，特別是無人值守的天然氣站場氣田水池惡臭治理。