污水處理無組織廢氣治理的工藝路線選擇及運行總結

張二興, 魏國龍, 王鵬亞

(江西心連心化學工業有限公司, 江西九江 332700)

江西心連心化學工業有限公司2021年2月投入運行的年產60萬t合成氨、52萬t尿素、40萬t二甲醚項目工程裝置,采用四噴嘴水煤漿加壓氣化技術[1]、寬溫耐硫變換技術、CO2汽提工藝技術[2]等,具有工藝流程先進、原料消耗低、能耗指標低的特點。

原料氣經寬溫耐硫變換,進入低溫甲醇洗、液氮洗等工序;對原料氣中的CO、CO2、H2進行分離,一股工藝氣體經壓縮機提壓,合成甲醇及二甲醚產品,另一股工藝氣體經氨合成塔加工成產品液氨,液氨與CO2反應,制成產品尿素。

該項目配套建設公用工程污水處理系統,采用序批式活性污泥法(SBR)[3]、曝氣生物濾池(BAF)、中水回用等技術,各工段排放污水經終端污水處理后送中水裝置進行回收利用后送入園區污水處理廠,外排指標執行GB 13458-2013 《合成氨工業水污染物排放標準》,即化學需氧量(COD)≤200 mg/L、氨氮質量濃度≤50 mg/L、總磷質量濃度≤1.5 mg/L、總氮質量濃度≤60 mg/L。

為滿足日益嚴峻的環保形勢及要求,江西心連心化學工業有限公司對污水處理系統進行了反吊膜全封閉廢氣處理;污水處理廢氣治理裝置采用先進的生物法與物理法聯合脫除工藝,對污水處理系統SBR生物反應池、調節池、事故池、有機污泥儲池中的揮發性廢氣進行治理。經過近2 a的運行,該裝置運行穩定,運行費用較低,各項污染物均能實現穩定達標排放。

1 工藝路線選擇

污水處理系統中SBR生物反應池、調節池、事故池、有機污泥儲池等產生的廢氣,通過風機收集后進入噴淋加濕器,廢氣中有毒、有害、惡臭污染物與水接觸,溶于水中且能夠成為液相中的分子或離子,這一過程是物理過程。同時,噴淋加濕器可調節氣體濕度,使氣體狀態能保證微生物的最大活性,然后進入生物濾床(生物濾床主要將惡臭及揮發性污染物降解成CO2和水,減少二次污染),經微生物的吸收、降解、活性炭吸附之后達標排放。

生物除臭法主要是利用自然界細菌和微生物對臭氣的消化和降解過程來自然除臭的方法。濾料上掛膜(通過培養的活性污泥中的微生物)將收集的臭氣在好氧狀態下的致臭污染物進行分解,從而達標排放。

氣味物質先被濾料吸收,然后被濾料上的微生物氧化分解,完成廢氣的除臭過程,固體載體上生長的微生物承擔了物質轉換的任務。因為微生物生長需要足夠的有機養分,所以濾料表面必須具有很高含量的有機成分,同時創造具有適宜的濕度、pH、氧含量、溫度和營養成分的環境來保持微生物活性。

生物濾料為礦石覆蓋營養膜無機濾料,而不是2種以上物質的簡單混合型濾料,具有統一的性質及外形,典型的濾料尺寸為5～25 mm,比表面積應大于30 m2/g,這有利于吸附及降解污染物。生物濾料使用期間不需要添加任何營養液,濾床高度為1.8～2.0 m,節省占地面積。考慮到化工污水臭氣濃度復雜,確定氣體通過濾床的停留時間不得少于30 s。濾料使用壽命長,正常運行期間不用更換,該系統可間歇停止后(2個月內)再運行,而不需重新培養微生物。

2 工藝運行情況

整個生物過濾除臭系統主要由管道輸送系統、生物濾塔、排放系統,以及輔助整個除臭系統的控制系統、排放系統組成。除臭裝置工藝流程[4]見圖1。

圖1 除臭裝置工藝流程

各單元臭氣通過集氣罩及收集管路系統,由引風機抽至臭氣處理裝置,臭氣處理裝置的工藝路徑為:臭氣預處理-生物處理段-活性炭吸附-達標排放。生物過濾工藝采用了液體吸收和生物處理的組合作用。臭氣首先被液體(吸收劑)洗滌,再通過微生物的作用將其中的污染物降解。在污水處理站設置1 套臭氣處理裝置,處理裝置包括預處理和生物處理系統、活性炭吸附分離和19 m 煙囪。臭氣處理體積流量為65 000 m3/h。

污水處理崗位的廢氣主要為硫化氫、氨氣。除臭裝置通過風機將廢氣先抽至預洗段,預洗段中生產水對廢氣進行噴淋,使廢氣中的部分硫化氫和氨溶于水中,從而除去部分廢氣中的硫化氫和氨。隨著預洗段中生產水對硫化氫和氨的持續吸收,硫化氫和氨在水中的溶解性變差,因此設置預洗段中生產水的pH≤5或運行時間≥120 h,預洗段會自動排污并補充新的生產水,來提高預洗段廢氣的處理效果。

未處理完的廢氣會進入到生物降解段,廢氣會被火山石上吸附的活性污泥轉化成硝酸鹽等易溶于水的物質,生物降解段中水的pH≤5或運行時間≥72 h后,會自動排污并補充新的生產水。

廢氣經生物降解段處理后,進入到活性炭吸附段進行處理,最終達標排放。除臭裝置進出口氣體分析數據見表1。

表1 除臭裝置進出口氣體分析數據

3 結語

該廢氣治理裝置投運后,污水處理系統周圍惡臭味道得以消除;同時對各個產生工段具有揮發性及惡臭性氣體的反應池及配套水池進行了有效集中收集治理,有效杜絕了污水處理系統的環保隱患,保護了周圍環境,達到了環保要求。