污水预处理站VOCs 治理及效果评价

马 超，崔国华，何莉军，阮家峰

（中国石油宁夏石化公司，宁夏银川 750026）

VOCs 是指常温下饱和蒸汽压大于70.91 Pa、常压下沸点在50～260 ℃且初馏点等于25 ℃的有机化合物或在常温常压下任何能挥发的有机固体或液体。VOCs是常见的大气污染物，种类繁多、成分复杂，大多具有较强的刺激性和毒性，而且VOCs 光化学活性较强，是臭氧和二次气溶胶的重要前提，在大气中会引发光化学烟雾，对人体和环境造成严重危害[1-2]。石化行业是VOCs 的主要来源之一，在工业生产中，如果不重视挥发性有机物的治理，就会对环境造成非常严重的污染，还会危害人的身心健康[3]。

近年来，随着大气污染问题的日趋严峻，国家先后发布了多项大气污染整治规范、规定，要求对石化企业VOCs 进行综合治理。2019 年5 月环保部发布GB37822—2019 《挥发性有机物无组织排放控制标准》，要求对废水储存、处理设施VOCs 检测浓度大于100 μmol/mol 的废气进行收集处理。部门污水预处理站存在无组织油气排放，VOCs 治理势在必行。

1 运行现状

407 单元污水预处理站主要功能是将炼油二部原料油及各容器的脱水等排放的含油污水进行收集、存蓄，除油后经提升外送至污水处理厂。污水预处理站含油污水排放量约0.5 t/h。由于预处理站设计目的为缓存池，含油污水池存储液位到达一定高度后，顶部油层溢流至污油池，在污油池撇去表面浮油后再外送。这样就会导致预处理站污水、污油储存周期较长，挥发出的油气多；污水预处理站各池顶原设计有部分观察口，但观察口为无密封、无油气回收系统的敞口，在储存过程中，含油污水、污油挥发的油气由观察口对空排放，造成VOCs 无组织排放，污染环境。

经第三方环境检测公司（华正检测）检测，污水池非甲烷总烃最高浓度达3 120 mg/m3，超出了国家对挥发性有机物排放的规定，不仅造成环境污染，而且还带来一定安全隐患，雷雨天气可能会造成火灾。为促进清洁生产，加强生产全过程环境保护和安全，提高污染防控能力，促进现场管理规范化和设备设施本质环保化，部门积极响应公司号召，开展了污水预处理站VOCs的无组织排放治理。

2 VOCs 治理工艺的选定

VOCs 有毒空气污染物的排放源难以确定，成分结构复杂，处理方法的不同也将造成排放控制效果存在差异[4]。表1 为目前主要的VOCs 废气处理技术。

表1 现有VOCs 废气处理的主要技术比较

部门407 单元油气特点为浓度较高但气量少，组分杂，异味大。2020 年12 月，委托第三方检测机构对407 单元含油污水提升池挥发气进行检测分析，检测结果见表2。经检测污水预处理池挥发物主要为含苯、甲苯的有机挥发烃类，其中苯浓度最高达118 mg/m3，非甲烷总烃均值超过1 000 mg/m3，此类物质不仅污染环境，长期吸入会直接影响员工身体健康。

表2 污水池挥发气检测结果

对于目前常用的几种VOCs 处理技术，综合比较，燃烧法、氧化法等技术投资及运行费用相对较高，且对占地有一定要求，需要动力输送，不利于污水预处理单元的现场施工及运行。而活性炭吸附法，其操作简单，投资及占地相对适中，此外，属无动力吸附，依靠挥发油气密闭收集后产生的压力自吸附，不仅因油气微正压抑制油气继续挥发，而且不会因采用有动力抽吸产生过度挥发，结合现场实际，最终确定采用活性炭吸附法对407 单元污水预处理站VOCs 进行治理。

3 VOCs 吸附工艺流程

407 污水预处理站各池产生的废气通过密闭收集后，经管道输送至无动力型高效吸附设施。正常运行时，废气进入吸附罐，其中的有机物被活性炭及活性炭纤维吸附下来，净化后的洁净气体从吸附罐顶部输送至15 m 高烟囱达标后排放。吸附填料采用煤质柱状活性炭及活性炭纤维组合形式，同时满足对小分子物质和大分子物质的吸附需求。活性炭比表面积大于800 m2/g，活性炭纤维比表面积大于1 300 m2/g。吸附填料再生周期约为半年，使用寿命不低于5 年，工艺流程见图1。

图1 污水预处理站工艺流程示意图

4 运行效果

本项目主要对407 污水预处理单元各提升池废气进行汇聚，活性炭吸附净化后排放，避免油气对大气造成污染，VOCs 治理项目自2021 年11 月进行施工建设，于12 月初完工并投用，从运行数据可以看出，VOCs 处理效果良好，达到项目预期目标。

（1）吸附压力稳定，不会产生过度吸附。吸附罐入口负压均值为-14 Pa，抽力相对稳定，未产生气阻或过度挥发，运行平稳。

（2）吸附温度正常，无超温突升现象。吸附罐出入口温度先上升后降低，温升最高为5.6 ℃，根据活性炭罐的温升情况可以断定，大量油气被活性炭吸附从而放出热量，由于环境气温逐渐降低，各池油气挥发量逐渐减小，从而温升逐渐降低。

（3）检测分析结果合格。自VOCs 吸附设施投用后，污水预处理单元现场异味基本消失，环境面貌得到明显改善，委托华正检测对排放气进行了检测，检测结果见表3。

表3 407 单元VOCs 吸附设施排放气检测

检测结果显示，407 单元VOCs 治理设施排放气基本达标，其中1 月排放气苯检测浓度偏高，是由于苯抽提装置部分设备检修排放及部分含苯介质脱水操作不规范，污水苯浓度升高所致，截至3 月已得到有效控制。

5 结语

对407 污水预处理站各提升池废气进行汇聚吸附净化后排放，通过对VOCs 废气的有效治理，进一步降低了部门生产装置的挥发性有害气体浓度，并消除了现场异味，避免了有毒油气对大气造成污染，对人体造成伤害，实现了绿色清洁生产。针对VOCs 废气进行治理是一项长期工作，需要公司各个部门进行有效配合，力争从源头入手，控制各类无组织VOCs 废气的排放，在掌握关键处理技术的基础上，进一步优化治理方案，确保VOCs 废气治理达到理想效果。