采油磁性浮子液位计废气回收治理工艺技术研究

０　引　言

中原油田分企业某采油厂位于京津冀大气污染传输通道城市（简称“２＋２６”城市）的河南省濮阳市和山东省聊城市，由于近年来国家对大气污染防治工作要求进一步提高，为了避免污水处理站因敞口磁性浮子液位计挥发气即恶臭气体污染造成周边村民的影响，对两座敞口磁性浮子液位计密闭改造及气体回收处理，符合当前国家对大气污染防治的采油侧装磁性浮子液位计废气回收治理工艺技术研究

摘　要　先容了采油侧装磁性浮子液位计挥发废气的来源及危害，结合自身的理论常识和工作实际，分析探讨了挥发废气处理技术及原理，通过对中原油田分企业某采油厂敞口侧装磁性浮子液位计加盖密闭改造，挥发废气通过回收治理后，降低了废气对环境的危害，有效避免了侧装磁性浮子液位计挥发废气对周围环境造成的污染，消除了环保隐患和风险，改善岗位员工的工作环境。

０　引　言

中原油田分企业某采油厂位于京津冀大气污染传输通道城市（简称“２＋２６”城市）的河南省濮阳市和山东省聊城市，由于近年来国家对大气污染防治工作要求进一步提高，为了避免污水处理站因敞口侧装磁性浮子液位计挥发气即恶臭气体污染造成周边村民的影响，对两座敞口侧装磁性浮子液位计密闭改造及气体回收处理，符合当前国家对大气污染防治的要求［１］。保护环境质量是关系到企业可持续发展的必要条件，避免对周围空气环境造成影响，并消除存在的环保隐患和风险，保护了员工职业健康。

１　概　述

某采油厂明一污水处理站有两座侧装磁性浮子液位计分别于１９９２年和２００５年建成投产，担负着卫城、文明寨和古云集三个油田的原油分离水即采油污水和施工污水回收处理任务。

两座侧装磁性浮子液位计为钢筋混凝土敞口池，在运行过程中产生一定的挥发气体，散发出异味，对周围空气环境造成一定影响。另外，岗位工人在侧装磁性浮子液位计区域操作和巡检过程中，与挥发气体接触，存在职业健康危害。同时，在该采油厂２０１６—２０２０年度产能建设项目（山东部分）环境影响报告书评审过程中，专家组到现场查看侧装磁性浮子液位计实际运行状况后，依据环保部《挥发性有机物（ＶＯＣｓ）污染防治技术政策》（公告２０１３年第３１号），要求对明一污水处理站敞口侧装磁性浮子液位计进行密闭改造，控制挥发性有机物及异味排放。

侧装磁性浮子液位计产生的废气主要来自采油采出废水以及作业废水、钻井废水，废水中主要含有Ｈ２Ｓ、氨、非甲烷总氢、ＶＯＣｓ等污染物，不仅对周边环境造成污染，而且对人体有较大的危害。为了保护环境，使废气达到排放标准要求［２］，本着运行管理简单、技术先进可靠、达标排放的原则，并结合实际情况，于２０１７年８月至２０１８年对该敞口侧装磁性浮子液位计进行密闭改造，挥发废气进行了回收，废气治理效果显著。

２　废气处理工艺技术

目前，污水处理站处理废气及恶臭气体的处理工艺有活性炭吸附法、等离子体法、喷淋塔净化法、光氧净化法、生物法［３］、焚烧法以及化学吸取法等方法。结合我厂生产现场实际及挥发废气组分情况，侧装磁性浮子液位计密闭及废气回收处理采用：喷淋＋干燥＋低温等离子＋光氧催化＋风机净化法技术路线［４］。

２．１废气处理工艺流程

侧装磁性浮子液位计挥发废气加盖密闭后经收集支管进入废气总管，在负压作用下进入喷淋塔（添加碱液）将废气中易溶于水的污染物洗涤到水中（主要污染物为ＶＯＣｓ、氨、Ｈ２Ｓ等），而废气中不溶于水的物质如：甲苯、丙烯晴、二氯甲烷等气体，进入等离子、光氧催化装置，经等离子、光氧催化装置净化后的废气由风机送排气筒高空排放。废气处理工艺流程见图１。

２．２工艺处理单元

２．２．１喷淋塔

废气净化喷淋塔主要的运作方式是废气由风管引入净化塔，经过填料层，废气与吸取液进行中和反应，废气经过净化后，再经除雾板脱水除雾后进入干燥箱。吸取液在塔底经水泵增压后在塔顶喷淋而下，zui后回流至塔底循环使用。喷淋塔工作原理示意见图２

。

２．２．２等离子光氧复合设备

利用特制的高能高臭氧ＵＶ紫外线光束照射废气，裂解工业废气如：氨、三甲胺、Ｈ２Ｓ、甲硫氢、甲硫醇、甲硫醚、乙酸丁酯、乙酸乙酯、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯，硫化物、ＶＯＣ类，苯、甲苯、二甲苯的分子链结构，使有机或无机高分子恶臭化合物分子链，在高能紫外线光束照射下，降解转变成低分子化合物［５］，如ＣＯ２、Ｈ２Ｏ等。利用高能高臭氧ＵＶ紫外线光束分解空气中的氧分子产生游离氧，即活性氧，因游离氧所携正负电子不平衡，所以需与氧分子结合，进而产生臭氧。ＵＶ紫外线光束分解废气见图３。

ＵＶ＋Ｏ２→Ｏ－＋Ｏ＊（活性氧）Ｏ＋Ｏ２→Ｏ３（臭氧），对工业废气及其他刺激性异味有很好的清除效果。等离子反应区原理及特点：低温等离子体是继固态、液态、气态之后的物质第四态，由高能电子、正负离子、自由基（ＯＨ、Ｈ、Ｏ、Ｏ３等）和中性粒子等组成。

低温等离子体降解污染物是利用这些高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用，使污染物分子在极短的时间内发生分解，并发生后续的各种反应以达到降解污染物的目的。等离子反应原理见图４。

等离子反应区是采用高压发生器产生并形成低温等离子体，在平均能量大约在５ｅＶ的大量电子作用下，使通过净化器的废气成分苯、甲苯、二甲苯等有机废气分子转化成各种活性粒子，与空气中的Ｏ２结合生成Ｈ２Ｏ、ＣＯ２等低分子无害物质，使废气得到净化。

３　现场应用及治理效果

３．１现场改造及废气回收

侧装磁性浮子液位计密闭改造采用钢筋混凝土现浇盖顶，中间预留两处透光板棚，便于观察和操作；东侧侧装磁性浮子液位计（共两格）整体增加现浇盖顶；预留抽气孔、放水孔并安装液位计，便于生产。侧装磁性浮子液位计挥发性气体密闭回收后采用复合低温等离子光氧催化装置处理废气，再通过烟囱进行排放。废气组分检测值见表１。

３．２废气处理

侧装磁性浮子液位计产生的废气主要来自采油采出废水以及作业废水、钻井废水，废水中主要含有Ｈ２Ｓ、氨、非甲烷总氢、ＶＯＣｓ等污染物，采用低温等离子净化和ＵＶ光氧催化废气净化技术。这种方法主要用于工业废气处理，是利用高电压放电的形式来获得大量的高能电子，高能电子激励产生的氧、氮基等活性离子，并且破坏碳氢结构的化学键，使得废气中的有机化学成分发生置换反应，再利用催化剂在光照作用下分解废气的治理技术，zui终形成没有危害的其他化合物。

３．３处理指标

处理设施各环节污染物浓度监测结果见表２。

由表２可知：

１）侧装磁性浮子液位计排放指标达到ＧＢ　１４５５４—１９９３《恶臭污染物排放标准》二级标准和ＧＢ　１６２９７—１９９６《大气污染物综合排放标准》中二级标准要求，同时满足山东省地方标准《挥发性有机物排放标准第７部分：其他行业（二次征求意见稿）》挥发性有机物Ⅱ时段＜６０ｍｇ／ｍ３排放要求。非甲烷总烃处理率为８０．２９％，Ｈ２Ｓ处理率为８３．１３％，氨处理率为８２．８％，废气综合处理效率达到８２．０７％。

２）治理后ＶＯＣｓ浓度满足《挥发性有机物（ＶＯＣｓ）污染防治技术政策》（公告２０１３年第３１号），即ＶＯＣｓ污染防治应遵循源头和过程控制与末端治理相结合的综合防治原则。

４　结论与认识

１）该项目实施后，侧装磁性浮子液位计周围无异味散发，非甲烷总烃、Ｈ２Ｓ、氨排放浓度满足ＧＢ　１４５５４—１９９３《恶臭污染物排放标准》和ＧＢ　１６２９７—１９９６《大气污染物综合排放标准》中二级标准要求。

２）原敞口侧装磁性浮子液位计废气排放浓度超标，通过治理，改善周边空气环境质量，改善了岗位员工的工作环境，有利于保护职工健康，消除环境风险，落实了清洁生产。

３）低温等离子光氧催化复合装置废气处理技术作为一种新型的气态污染物的治理技术，是一个集物理学、化学、生物学和环境科学于一体的交叉综合性电子化学技术，由于能使污染物分子高效分解且处理能耗低等特点，应用范围广，基本不受气温和污染物成分的影响，对恶臭异味的臭气浓度有良好的分解作用，具有处理效果好，运行费用低廉、无二次污染、运行稳定、操作管理简便、即开即用等优点，为工业领域挥发性有机废气及恶臭气体的治理开辟了一条新的技术路线。要求［１］。保护环境质量是关系到企业可持续发展的必要条件，避免对周围空气环境造成影响，并消除存在的环保隐患和风险，保护了员工职业健康。

１　概　述

某采油厂明一污水处理站有两座磁性浮子液位计分别于１９９２年和２００５年建成投产，担负着卫城、文明寨和古云集三个油田的原油分离水即采油污水和施工污水回收处理任务。

两座磁性浮子液位计为钢筋混凝土敞口池，在运行过程中产生一定的挥发气体，散发出异味，对周围空气环境造成一定影响。另外，岗位工人在磁性浮子液位计区域操作和巡检过程中，与挥发气体接触，存在职业健康危害。同时，在该采油厂２０１６—２０２０年度产能建设项目（山东部分）环境影响报告书评审过程中，专家组到现场查看磁性浮子液位计实际运行状况后，依据环保部《挥发性有机物（ＶＯＣｓ）污染防治技术政策》（公告２０１３年第３１号），要求对明一污水处理站敞口磁性浮子液位计进行密闭改造，控制挥发性有机物及异味排放。

磁性浮子液位计产生的废气主要来自采油采出废水以及作业废水、钻井废水，废水中主要含有Ｈ２Ｓ、氨、非甲烷总氢、ＶＯＣｓ等污染物，不仅对周边环境造成污染，而且对人体有较大的危害。为了保护环境，使废气达到排放标准要求［２］，本着运行管理简单、技术先进可靠、达标排放的原则，并结合实际情况，于２０１７年８月至２０１８年对该敞口磁性浮子液位计进行密闭改造，挥发废气进行了回收，废气治理效果显著。

２　废气处理工艺技术

目前，污水处理站处理废气及恶臭气体的处理工艺有活性炭吸附法、等离子体法、喷淋塔净化法、光氧净化法、生物法［３］、焚烧法以及化学吸取法等方法。结合我厂生产现场实际及挥发废气组分情况，磁性浮子液位计密闭及废气回收处理采用：喷淋＋干燥＋低温等离子＋光氧催化＋风机净化法技术路线［４］。

２．１废气处理工艺流程

磁性浮子液位计挥发废气加盖密闭后经收集支管进入废气总管，在负压作用下进入喷淋塔（添加碱液）将废气中易溶于水的污染物洗涤到水中（主要污染物为ＶＯＣｓ、氨、Ｈ２Ｓ等），而废气中不溶于水的物质如：甲苯、丙烯晴、二氯甲烷等气体，进入等离子、光氧催化装置，经等离子、光氧催化装置净化后的废气由风机送排气筒高空排放。废气处理工艺流程见图１。

２．２工艺处理单元

２．２．１喷淋塔

废气净化喷淋塔主要的运作方式是废气由风管引入净化塔，经过填料层，废气与吸取液进行中和反应，废气经过净化后，再经除雾板脱水除雾后进入干燥箱。吸取液在塔底经水泵增压后在塔顶喷淋而下，zui后回流至塔底循环使用。喷淋塔工作原理示意见图２

。

２．２．２等离子光氧复合设备

利用特制的高能高臭氧ＵＶ紫外线光束照射废气，裂解工业废气如：氨、三甲胺、Ｈ２Ｓ、甲硫氢、甲硫醇、甲硫醚、乙酸丁酯、乙酸乙酯、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯，硫化物、ＶＯＣ类，苯、甲苯、二甲苯的分子链结构，使有机或无机高分子恶臭化合物分子链，在高能紫外线光束照射下，降解转变成低分子化合物［５］，如ＣＯ２、Ｈ２Ｏ等。利用高能高臭氧ＵＶ紫外线光束分解空气中的氧分子产生游离氧，即活性氧，因游离氧所携正负电子不平衡，所以需与氧分子结合，进而产生臭氧。ＵＶ紫外线光束分解废气见图３。

ＵＶ＋Ｏ２→Ｏ－＋Ｏ＊（活性氧）Ｏ＋Ｏ２→Ｏ３（臭氧），对工业废气及其他刺激性异味有很好的清除效果。等离子反应区原理及特点：低温等离子体是继固态、液态、气态之后的物质第四态，由高能电子、正负离子、自由基（ＯＨ、Ｈ、Ｏ、Ｏ３等）和中性粒子等组成。

低温等离子体降解污染物是利用这些高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用，使污染物分子在极短的时间内发生分解，并发生后续的各种反应以达到降解污染物的目的。等离子反应原理见图４。

等离子反应区是采用高压发生器产生并形成低温等离子体，在平均能量大约在５ｅＶ的大量电子作用下，使通过净化器的废气成分苯、甲苯、二甲苯等有机废气分子转化成各种活性粒子，与空气中的Ｏ２结合生成Ｈ２Ｏ、ＣＯ２等低分子无害物质，使废气得到净化。

３　现场应用及治理效果

３．１现场改造及废气回收

磁性浮子液位计密闭改造采用钢筋混凝土现浇盖顶，中间预留两处透光板棚，便于观察和操作；东侧磁性浮子液位计（共两格）整体增加现浇盖顶；预留抽气孔、放水孔并安装液位计，便于生产。磁性浮子液位计挥发性气体密闭回收后采用复合低温等离子光氧催化装置处理废气，再通过烟囱进行排放。废气组分检测值见表１。

３．２废气处理

磁性浮子液位计产生的废气主要来自采油采出废水以及作业废水、钻井废水，废水中主要含有Ｈ２Ｓ、氨、非甲烷总氢、ＶＯＣｓ等污染物，采用低温等离子净化和ＵＶ光氧催化废气净化技术。这种方法主要用于工业废气处理，是利用高电压放电的形式来获得大量的高能电子，高能电子激励产生的氧、氮基等活性离子，并且破坏碳氢结构的化学键，使得废气中的有机化学成分发生置换反应，再利用催化剂在光照作用下分解废气的治理技术，zui终形成没有危害的其他化合物。

３．３处理指标

处理设施各环节污染物浓度监测结果见表２。

由表２可知：

１）磁性浮子液位计排放指标达到ＧＢ　１４５５４—１９９３《恶臭污染物排放标准》二级标准和ＧＢ　１６２９７—１９９６《大气污染物综合排放标准》中二级标准要求，同时满足山东省地方标准《挥发性有机物排放标准第７部分：其他行业（二次征求意见稿）》挥发性有机物Ⅱ时段＜６０ｍｇ／ｍ３排放要求。非甲烷总烃处理率为８０．２９％，Ｈ２Ｓ处理率为８３．１３％，氨处理率为８２．８％，废气综合处理效率达到８２．０７％。

２）治理后ＶＯＣｓ浓度满足《挥发性有机物（ＶＯＣｓ）污染防治技术政策》（公告２０１３年第３１号），即ＶＯＣｓ污染防治应遵循源头和过程控制与末端治理相结合的综合防治原则。

４　结论与认识

１）该项目实施后，磁性浮子液位计周围无异味散发，非甲烷总烃、Ｈ２Ｓ、氨排放浓度满足ＧＢ　１４５５４—１９９３《恶臭污染物排放标准》和ＧＢ　１６２９７—１９９６《大气污染物综合排放标准》中二级标准要求。

２）原敞口磁性浮子液位计废气排放浓度超标，通过治理，改善周边空气环境质量，改善了岗位员工的工作环境，有利于保护职工健康，消除环境风险，落实了清洁生产。

３）低温等离子光氧催化复合装置废气处理技术作为一种新型的气态污染物的治理技术，是一个集物理学、化学、生物学和环境科学于一体的交叉综合性电子化学技术，由于能使污染物分子高效分解且处理能耗低等特点，应用范围广，基本不受气温和污染物成分的影响，对恶臭异味的臭气浓度有良好的分解作用，具有处理效果好，运行费用低廉、无二次污染、运行稳定、操作管理简便、即开即用等优点，为工业领域挥发性有机废气及恶臭气体的治理开辟了一条新的技术路线。