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  石油化工和煤化工污水廠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,如不進行治理,將導致嚴重的環境污染。寧新環保帶您來了解一下揮發性有機物VOCs的定義和煤化工、石油化工排放現狀以及國家環保要求。

VOCS(volatile organic compounds),是指常溫下飽和蒸汽壓大于70 Pa、常壓下沸點在260℃以下的有機化合物,或在20℃條件下蒸汽壓大于或者等于10 Pa具有相應揮發性的全部有機化合物。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。

 環保部規定煤化工要遵循更嚴格的廢氣排放標準
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:
1、 VOCs治理企業數量多,規模小,技術良莠不齊,企業研發能力有待提高;
2、 VOCs種類多、來源復雜,工況多變;
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、 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;
5、 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;
6、 品牌企業較少,高端產能不足,低端產能過剩
7、 國家對VOCs治理缺少統一的、長遠的規劃。


另外我們再來看看石油化工和煤化工污水廠除臭和VOCs治理技術
現有石油化工和煤化工污水除臭VOCs治理技術的不足
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。而相對主流的焚燒技術如蓄熱式焚燒爐來說,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。天津某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。


此前應用最多的污水廠廢氣治理工藝主要是生物濾池。生物濾池工藝具有以下特點:
1)廢氣中各類物資的含量和選擇的濾料性質。微生物干細胞的組成一般為:C:50%、N:2%-6%、P:1%和S等元素,為了使生物濾池中濾料介質含有足夠的廢氣凈化所需的N和P的元素,需添加牲畜的糞便、富有腐質的木材等,在凈化工程中,濾料中的物資也不斷被生物降解和損耗,一般3-5年需更換一次濾料。
2)水分的影響,微生物生長繁殖需一定量的水分,所以在濾料上生物菌落的含水率一般為40%以上。但廢氣中的濕度>95%。
3)溫度和pH的影響,廢氣生物凈化的一般溫度為中溫(20-37℃)和高溫(50-65℃)。冬季或北方冷涼地區其治理效果難盡如人意。如果加上保溫系統的話,能耗和運行費用會大大提高。在廢氣凈化過程中,含氯有機物、NH3、H2S的氧化分解會導致凈化環境中的pH下降,它將影響微生物的生化作用。
4)廢氣中的化合物應是溶于水和可生物降解的,煤化工污水臭氣中含大量不可生化降解的惰性有機物,單純的采用微生物凈化工藝并不能完全滿足目前環保要求。


生物法的不足之處:
生物洗滌器對凈化含水溶性揮發性有機物的空氣非常有效,但對含難溶化合物的廢氣,如芳香族化合物(苯、甲苯、二甲苯)等則無特別效果。生物洗滌器對有機廢氣的凈化必須滿足以下條件:1)廢氣中的有機物能溶解于水;2)有機物是可以降解的;3)廢氣的溫度在5—60度;4)廢氣中不含有毒成分。生物法對于難生物降解、高濃度的VOCs去除效果較差,有研究提出采用紫外+生物過濾聯合工藝。其原理是先運用紫外單元去除部分VOCs,降低生物過濾單元的負荷,同時提高了VOCs的可生化性。


煤化工污水處理廠除臭和VOCs治理新技術
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。
多元多相段為安居樂新研發設計的,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。

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