天然气净化厂Cansolv尾气处理装置废水处理_王军.pdf
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1、天然气净化厂 尾气处理装置废水处理王军瞿杨傅适王志功张伟张晓云中国石油西南油气田公司天然气净化总厂摘要:目的 解决 尾气处理装置胺液净化单元()废水高盐、高有机物与还原性硫的高浓水质特征影响水处理系统的稳定运行问题。方法 详细分析了两个天然气净化厂的文丘里和 废水的水质特征,其中,废水成分复杂,是影响水处理系统稳定运行的关键。采用臭氧()、耦合催化剂、臭氧双氧水()种氧化技术处理 废水,通过废水中 值和 值变化来评价有机物降解效果,研究了反渗透膜污堵原因和降解有机物机理。结果氧化技术为去除废水中有机物的最优方法,当 废水中 质量浓度为 、投加量为、反应时间为 时,达到最佳处理效果,去除率为 。
2、结论 采用 协同氧化 废水,能完全去除水中还原性硫,有效降低有机物含量,从而有效解决膜提浓装置污堵和蒸发结晶装置堵塞起泡问题。关键词:天然气净化厂;尾气处理;废水;氧化;耦合催化剂氧化;氧化 :引用格式:王军,瞿杨,傅适,等天然气净化厂 尾气处理装置废水处理石油与天然气化工,():,():,:(),(),(),()(),:;尾气处理装置以高选择性的有机胺溶液去除尾气中的,使之达到超低排放量,已在国内天然气加工、石油化工、冶炼和燃煤电厂等工业领域应用,表现出明显的技术优势和环保效益。系统中预洗涤(文丘里)单元和胺液净化单元()分别产生大量酸性和碱性废水,以某天然气净化厂装置为例,酸性和碱性废水产
3、生量分别约为 和。目前,依托原生产废水处理设施,采用“絮凝软化超滤离子交换两级反渗透”工艺处理污水,淡水用于循环冷却系统补水,盐水进入蒸发结晶装石 油 与 天 然 气 化 工 基金项目:中国石油西南油气田公司科技计划项目“康索夫装置高浓污水处理技术研究”()作者简介:王军,年生,高级工程师,年毕业于西南石油大学化学工程与工艺专业,主要从事天然气净化生产与技术管理工作。:置析盐,最终实现废水零排放。由于废水的水量、水质与水温均超出设计值,造成膜提浓装置污堵,蒸发结晶装置堵塞起泡,实际废水处理量不能达到设计值等问题。经采取临时措施,膜提浓与蒸发结晶装置可恢复到设计产量,但长期运行仍有再次堵塞和起泡
4、的风险,因此,需对废水进一步处理。李丽等采用电催化氧化与生化氧化组合工艺处理 高浓废水,去除率稳定在,但该工艺反应时间长,需要,且需将强碱性的 废水 值调节成的酸性废水,处理过程复杂。臭氧()氧 化 被 广 泛 应 用 于 废 水 深 度 处 理中,是一种成熟的水处理技术。水中会诱导产生羟基自由基(),及其衍生物具有极强的得电子能力,有强氧化性,氧化能力仅次于氟,通过直接氧化或间接氧化生成二次氧化剂,与废水中有机物发生反应。并且,在单一 氧化的基础上已发展了耦合催化剂氧化技术和臭氧过氧化氢()协同氧化技术,前者具有无需向水中投加化学试剂、不产生二次污染和无选择性等特点,在废水深度处理领域有良好
5、的发展前景。耦合催化剂氧化可处理一些常温常压下难以单独氧化或降解的有机物 ,反应过程生成大量强氧化能力的,分解水中有机物,达到水质净化的目的 。协同氧化技术为一种新型高级氧化法,与 耦合催化剂氧化反应机理相似,在反应过程中,分解出大量的,与 协同作用共同降解有机物,最终降解产物为 、水和其他矿物质,无二次污染,降解速度快,反应条件温和。详细分析了两个不同地点天然气净化厂 装置废水的水质特征,获得关键影响因素。研究了 氧化、耦合催化剂氧化和 氧化种氧化技术的处理效果,以期为污水处理装置的安全稳定运行提供理论指导。实验部分 主要试剂及仪器主要试剂:、()、二氯甲烷()、无水硫酸钠()、无水氯化钠(
6、)、活性炭、钛酸丁酯和无水乙醇。主要仪器:臭氧发生器()、值测定仪(日本岛津,)、气相色谱质谱联用仪(,安捷伦,)、酸度计()和恒温磁力搅拌器()等。实验方法 废水水质特征 装置废水取自两个天然气净化厂(以下简称净化厂和净化厂)。废水呈淡黄色透明状,有微弱刺鼻味道,夹带少许悬浊物,文丘里废水无色透明,无明显味道。为研究膜提浓装置污堵和蒸发结晶装置堵塞起泡原因,详细分析了两个净化厂 装置生产的废水水质,结果如表所列。由表可知,两个净化厂的 和文丘里废水的组成差异大,水质差别明显,废水呈碱性,文丘里废水呈酸性,各废水样中金属离子均以高含量钠离子为主,其他金属离子含量均在标准要求范围内,净化厂废水存
7、在少量钙和铁离子。氨氮含量符合 污水综合排放标准 小于 的要求,氨氮来自吸收剂有机胺。硫化物质量浓度均超出 小于 的要 求,废 水 的 值 和 值 均 远 高 于 文表净化厂 装置废水水质特征项目水样净化厂文丘里单元废水净化厂 废水净化厂文丘里单元废水净化厂 废水()()()()()()()()()()()()值 ()()()()浊度()电导率()(氨氮)()(氯化物)()(硫化物)()(亚硫酸盐和硫代硫酸盐)()(硫酸盐)()值()值()第 卷第期王军 等天然气净化厂 尾气处理装置废水处理丘里单元废水,净化厂中 废水 值和 值最高,含量远超国家现行排放标准。有机物和硫化物含量过高可能导致水处
8、理装置的污堵问题。废水中离子化合物含量高于文丘里单元废水,成分更复杂,废水中硫酸盐含量远高于文丘里单元废水,两厂的分别达到 倍和 倍,前者的电导率也更高,与高含盐结果一致。综上,净化厂的 废水中所含物质更复杂且含量更高,本研究将其作为后续废水处理对象。废水中有机物含量超过装置设计要求是导致膜污堵的主要因素,且还原性硫含量远超标准值,应和有机物一起去除,一般将其转化成硫酸盐。氧化实验采用单因素变量法开展实验,取 废水置于烧杯中,连接臭氧发生器气体出口管,密封烧杯口。打开臭氧发生器,设置含量,按上述方法依次进行实验。反应时间分别为 、和 ,对反应后的水样进行硫化物含量、值和 值检测。耦合催化剂氧化
9、实验用 的颗粒状活性炭作催化剂载 体,酸 碱 清 洗,制 备 活 性 炭 负 载 二 氧 化 钛()催化剂。通过溶胶凝胶法,以钛酸丁酯为钛源,活性炭为载体制备催化剂。取 水样置 于 烧 杯 中,加 入 和 制 备 好 的 催化剂,烧杯连接臭氧发生器气体出口管。密封烧杯口,打开臭氧发生器,设置 质量浓度为 ,反应 后测定水样中 值。氧化实验取 加入 废水中,连接臭氧发生器气体出口管,密封烧杯口,打开臭氧发生器,设置 质量浓度为 ,反应 ,按此方法分别加入、和,反应完成后,测定水样的 值和 值。结果与讨论 氧化 氧化过程 值变化 碱性废水未处理前的 值为 ,经 氧化反应 后,值降至。将 废水中大分
10、子有机物分解为简单的中间产物,包括小分子有机酯类和酚类等,致使 值下降,反应后的水样呈现弱酸性(值)。不同 含量对硫化物的处理效果通入不同含量的,在 废水中反应 后,硫化物的变化趋势如图所示。在相同的反应时间下,当 质量浓度为 时,反应后水样中硫化物质量浓度为 ,几乎没有效果。这是因 为 低含 量在水中溶解量少,约为 ,不足以与水中硫化物反应生成自由基氧化硫化物。当质量浓度为 时,其在水中的溶解量为 ,硫化物质量浓度骤降至 。当质量浓度分别为 和 时,硫化物质量浓度分别为 和 。质量浓度增至 以上时,其溶解量大幅上升,质量浓度达到 时,溶解量达到最大值 ,此时,水中 达到饱和。可见,当质量浓度
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