苏炼
（中国中煤能源集团有限公司，北京100120）
［摘 要］大型煤化工项目污水中均有挥发性有机化合物（VOCs），而据最新环境保护管理要求，煤化工企业须对污水处理设施进行密闭改造,并将污水处理装置的VOCs废气收集后进行处理，减少VOCs总量，以满足国家和地方对VOCs排放浓度的相关要求。通过对几类VOCs处理技术的分析和研究，并对多家在运装置进行实地调研后，据某大型煤制烯烃项目污水处理装置VOCs废气组成复杂、浓度低、处理量大的特点，创新性地选用了“多重生物氧化+光催化”组合工艺对其VOCs废气进行处理。运行实践表明，本VOCs处理系统非甲烷总烃去除率达91.6%、苯类物去除率达97.1%，实现了废气的达标排放；同时，在运行实践的基础上，对VOCs处理系统的设计、管道选材等提出了建议。
［关键词］煤制烯烃项目；污水处理装置；VOCs处理系统；“多重生物氧化+光催化”组合工艺；运行情况；总结评价；建议
［中图分类号］X703.1 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2020）05-0043-04
0 引 言
VOCs即挥发性有机化合物，是指常温下饱和蒸气压大于70 Pa、常压下沸点在50～260 ℃的各种有机化合物。按其化学结构可以进一步分为烷类、芳烃类、酯类、醛类等，目前已鉴定出的有300多种，最常见的有苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷、三氯乙烷、二异氰甲苯酯等。空气中VOCs浓度过高时，很容易引起急性中毒，长期生活在VOCs浓度较高的环境下会引起慢性中毒，损害人的肝脏和神经系统。大型煤化工项目污水中含有各种上游系统生产中带来的原料、中间产物和产品，其组成十分复杂，主要有甲醇、芳香烃、氨氮、硫化物、含硫有机物等污染物，其中部分物质易挥发，导致现场存在一定的异味；污水处理装置在污水收集、储存和处理过程中均有VOCs及恶臭气味挥发到大气环境中，污染环境。
据最新环境保护管理要求，煤化工企业须对污水处理设施进行密闭改造，并将污水处理装置的VOCs废气收集后送入专门的VOCs处理系统进行处理，减少VOCs总量，满足国家和地方对VOCs排放浓度的相关要求后达标排放。
1 VOCs处理工艺简介
目前，国内VOCs处理工艺比较常用的主要有生物除臭法、化学洗涤法、活性炭吸附法、低温等离子法、臭氧氧化法、燃烧除臭法、光催化法等。近年来，国内多家企业在污水处理装置VOCs治理方面开展了大量的研究和工程实践，具体情况见表1。
由表1可以看出，城市生活污水处理厂对于VOCs废气处理大多选用生物除臭工艺，主要原因是生活污水成分相对简单，生物除臭工艺即可满足排放要求；但化工企业和石化企业VOCs废气处理大多选用生物法与其他技术的组合处理工艺，主要原因是其污水中的VOCs成分比较复杂，单一的处理技术难以达到很好的处理效果。
1.1 生物除臭技术
生物除臭技术，利用微生物的新陈代谢活动将恶臭物质分解为CO2、H2O、N2、CH4等；生物除臭技术据其使用的工艺设备不同可分为生物洗涤法和生物滤池法等。
（1）生物洗涤法主要是针对大气量、低浓度VOCs废气除臭开发的工艺路线，优点是设备简单，且同曝气槽除臭相比其处理量大，可达60 m3/（m2·min）［曝气除臭处理量通常为1～3 m3/（m2·min）］，填料可以是聚丙烯小球、陶瓷、木炭、盐化维纶等，一般要求填料比表面积在100～300 m2/m3之间。
（2）生物滤池法是目前研究与应用最多的生物除臭工艺，含恶臭物质的气体经除尘增湿或降温等预处理后，从滤床底部自下而上穿过滤床，恶臭物质由气相转移至水-微生物的混合相，通过附着于滤料上的微生物的代谢作用而被分解掉。生物滤池法的除臭效率受滤料中的含水率、pH、温度、布气均匀性和自然条件等因素的影响。优点是运行费用低，操作管理简单，处理效率高；缺点是占地面积大，池面积过大时容易出现短流，滤料因营养物质耗竭和不断被压紧而需定期更换，除臭过程不易控制。目前，生物滤池法最新的研究主要在于选择更优的滤料、改善现有滤料的性能、改进生物滤池的构造。
1.2 光催化技术
光催化技术因其对苯环类物质有较强的处理能力而被广泛关注，近年才被应用于VOCs废气的处理。光催化技术主要是通过高能紫外线（UV）使空气中的氧气发生分化，推进氧分子分化成游离态的氧，由于游离态氧上的正负电子处于不平衡状态，极易与氧分子联系生成臭氧，而臭氧的强氧化性可使VOCs分子被氧化分解成CO2和水等小分子物质，从而起到VOCs治理的作用。光催化技术氧化过程中无任何添加剂，不会产生二次污染，运行过程中仅需耗电和替换紫外灯管，操作简单，运行成本相对较低。
2 某大型煤制烯烃项目及其污水处理装置简介
2.1 烯烃项目简况
某煤制烯烃项目设计规模为1 800 kt/a甲醇、600 kt/a烯烃、300 kt/a聚乙烯和300 kt/a聚丙烯。项目主产品为聚烯烃，副产品有MTBE、丁烯-1、抽余碳四、碳五和硫磺等，中间产品为甲醇、乙烯、丙烯。主要生产装置包括空分、煤气化、耐硫变换、净化、甲醇合成、甲醇制烯烃（DMTO）、烯烃分离、聚乙烯、聚丙烯、硫回收等。煤气化采用GE水煤浆加压气化工艺，变换系统采用耐硫宽温变换工艺，净化系统采用林德低温甲醇洗工艺，甲醇合成采用Davy等温水冷甲醇合成技术，甲醇制烯烃采用大连化物所DMTO技术，烯烃分离采用美国LUMMUS乙烯分离技术，聚乙烯采用Univation公司的UNIPOL PE技术，聚丙烯采用陶氏化学 UNIPOL的聚丙烯工艺，硫回收采用超级克劳斯工艺。
2.2 烯烃项目污水处理装置VOCs产生情况
本烯烃项目污水处理装置中产生VOCs废气的主要有高效澄清池、SBR反应池、污泥浓缩池、生产污水池、事故水池等设施，各污水池均已加盖收集废气。各污水池规格及VOCs废气排放量见表2，VOCs浓度实测情况见表3。
更多内容详见《中氮肥》2020年第5期