新环保工艺对石油化工、煤化工及污水处理厂VOCs治理的影响

石油化工和煤化工污水厂生产过程中产生的废气VOCs成分复杂，有毒有害物质种类多，含量高，如不进行治理，将导致严重的环境污染。宁新环保带您来了解一下挥发性有机物VOCs的定义和煤化工、石油化工排放现状以及环保要求。

VOCS(volatile organic compounds)，是指常温下饱和蒸汽压大于70 Pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物，或在20℃条件下蒸汽压大于或者等于10 Pa具有相应挥发性的全部有机化合物。煤化工和石油化工生产过程，不论是在正常工况还是在非正常工况都不可避免会产生VOCs 。在煤化工行业VOCs的排放源主要包括以下几个方面：
正常工况排放：有组织排放源包括工艺装置排气(化工装置、低温甲醇洗)、车间通风;无组织排放源包括设备与管线组件泄露、挥发性有机液体储运(储罐、装载设备)、废水挥发(收集、处理、贮存设施)
煤化工主要有煤制焦、煤制气、煤制油、煤制醇，和燃烧过程都可以有VOCs废气产生。由于不同的生产过程和工艺特点，煤化工不同生产类型废气中的成分有很大差异。石油化工和煤化工的废气主要有多环芳烃、焦油、苯系物(如苯并芘)、酚、氰、硫氧化物以及碳氢化合物，粉尘与烟雾、SO2为主的硫化物、N2O、 NO、NO2、N2O3、N2O4等氮氧化物、Hg、Cd、Pb、Cr、As、Se、F等有害微量元素、产生温室效应的CO2等。
以低温甲醇洗制天然气为例，废气的主要成分除氮气、二氧化碳、氧气外，主要的是有害成分包括甲烷、甲醇、氢气、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、硫化氢等。废气中VOCs含量高，可燃气体浓度高。
 环保部规定煤化工要遵循更严格的废气排放标准
在煤化工企业的生产过程中，散发出的VOCs气味是影响企业与地方居民关系的重要因素。2014年12月，环境保护部印发《石化行业挥发性有机物综合整治方案》，要求煤化工等其他化工相关企业可参照本方案有关要求开展工作。因此，落实《石化行业挥发性有机物综合整治方案》，根据《石油炼制工业污染物排放标准》GB 31570)和《石油化学工业污染物排放标准》(GB 31571)相关要求进行控制，高度重视煤化工项目挥发性有机物(VOCs)排放控制。环保部2013年第31号文规定，从2013年5月24日起实施《挥发性有机物(VOCs)污染防治技术政策》 。此政策中明确要求：在煤炭加工与转化行业，鼓励采用先进的清洁技术、实现煤炭高效、清洁转化、并重点识别、排查工艺装置和管线中VOCs泄露的易发位置，制定预防VOCs泄露和处置紧急事件的措施。煤化工行业对污水处理厂、废液和废渣等应采取密闭、加盖、收集处理。

当前国内VOCs和恶臭异味治理存在的问题：
1、 VOCs治理企业数量多，规模小，技术良莠不齐，企业研发能力有待提高;
2、 VOCs种类多、来源复杂，工况多变;
3、 VOCs治理设施的设计和生产车间的通排风系统是相辅相成的，在进行废气治理时，必须将二者一并考虑才能达到理想的治理效果;
4、 由于单项VOCs治理设施的规模一般较小，目前尚未形成有效的运营管理机制;
5、 相关部门和企业的政策和经济投入相对较少，在一定程度上限制了VOCs废气治理技术的进步和提高;
6、 品牌企业较少，高端产能不足，低端产能过剩
7、 对VOCs治理缺少统一的、长远的规划。

另外我们再来看看石油化工和煤化工污水厂除臭和VOCs治理技术
现有石油化工和煤化工污水除臭VOCs治理技术的不足
煤化工污水除臭和VOCs治理技术不同于一般的废气治理，因其含有难溶化合物，治理难度大。而相对主流的焚烧技术如蓄热式焚烧炉来说，污水厂VOCs的浓度偏低，需要补充天然气或柴油，运行费用较高。而对于蓄热式催化氧化器来说，由于污水厂废气存有硫化物、酸性气体，可能对催化剂使用寿命产生重大影响。天津某石化污水厂采用了蓄热式催化燃烧器，使用三年，催化剂必须要更换，而更换的价格为600多万元，使用成本较高。活性炭则由于使用成本较高，也不合适。

此前应用最多的污水厂废气治理工艺主要是生物滤池。生物滤池工艺具有以下特点：
1)废气中各类物资的含量和选择的滤料性质。微生物干细胞的组成一般为：C：50%、N：2%-6%、P：1%和S等元素，为了使生物滤池中滤料介质含有足够的废气净化所需的N和P的元素，需添加牲畜的粪便、富有腐质的木材等，在净化工程中，滤料中的物资也不断被生物降解和损耗，一般3-5年需更换一次滤料。
2)水分的影响，微生物生长繁殖需一定量的水分，所以在滤料上生物菌落的含水率一般为40%以上。但废气中的湿度>95%。
3)温度和pH的影响，废气生物净化的一般温度为中温(20-37℃)和高温(50-65℃)。冬季或北方冷凉地区其治理效果难尽如人意。如果加上保温系统的话，能耗和运行费用会大大提高。在废气净化过程中，含氯有机物、NH3、H2S的氧化分解会导致净化环境中的pH下降，它将影响微生物的生化作用。
4)废气中的化合物应是溶于水和可生物降解的，煤化工污水臭气中含大量不可生化降解的惰性有机物，单纯的采用微生物净化工艺并不能完全满足目前环保要求。

生物法的不足之处：
生物洗涤器对净化含水溶性挥发性有机物的空气非常有效，但对含难溶化合物的废气，如芳香族化合物(苯、甲苯、二甲苯)等则无特别效果。生物洗涤器对有机废气的净化必须满足以下条件：1)废气中的有机物能溶解于水;2)有机物是可以降解的;3)废气的温度在5—60度;4)废气中不含有毒成分。生物法对于难生物降解、高浓度的VOCs去除效果较差，有研究提出采用紫外+生物过滤联合工艺。其原理是先运用紫外单元去除部分VOCs，降低生物过滤单元的负荷，同时提高了VOCs的可生化性。

煤化工污水处理厂除臭和VOCs治理新技术
针对煤化工废气的特点和传统治理技术的不足，上海安居乐环保科技股份有限公司开发出纳米级的角柱状光催化剂，独创了“生物法+多元多相角柱状光催化氧化”工艺。当二氧化钛超微粒子接受波长为253.7nm以下的紫外线照射时，其内部由于吸收光能而激发产生电子及空穴对，即光生载流子，然后迅速迁移到其表面并激活被吸附的氧和水分，产生活性自由氢氧基(˙OH)和活性氧(˙O)。活性自由基˙OH、˙O等具有极强的氧化能力，可氧化分解各种有机化合物和部分无机物，把有机污染物分解成无污染的水(H2O)和二氧化碳(CO2)。此种方法强氧化性自由基产生的条件温和。主要特点有：对低浓度VOCs净化效率高，运行稳定，维护便捷，使用成本较低。
多元多相段为安居乐新研发设计的，在不同质物质共同“复合”成一种催化元，该材料因为不同质而具有相界面，主要有固-固、固-液、液-液、气-固、气-液等相界面。这个多相式的催化告别了单一品类效率低的缺点，多相的组合在分布上均匀的,有规则的。利用纳米材料的工艺技术,从尺度上的缩小，在宏观上的相对均匀，多相的界面使其更易接触，在纳米的工艺技术中往往很多是采用在液相或气相下进行。
废气经过其中，接触、碰撞，废气趋于同质化。理化性质变得更为活泼，各层电子云处于激发态，原子多光子离化效应变得简单。在后续光离子效应下废气分解更为快捷彻底。多元多相段作为光触媒催化(氧化)塔的深度氧化处理设施，角柱状催化剂的比表面积比锐钛型的催化剂更大，可大大提高光解其效率，增加催化剂的使用寿命，同时降低能耗，也是目前光催化氧化发展的方向。

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