厭氧過(guò)濾器技術(shù)在PTA廢水中的運用

1 前言

        儀征化纖股份有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)儀化公司)是我國主要的化纖生產(chǎn)基地。為了擴大生產(chǎn)，降低成本，提高生產(chǎn)效益，積極發(fā)展化纖原料PTA裝置的生產(chǎn)。其又新建了一套450kt/a的PTA裝置，PTA裝置產(chǎn)生的廢水具有流量大、水質(zhì)波動(dòng)大、有機物濃度高、pH低等特點(diǎn)。

2 廢水的來(lái)源

        儀化公司的450kt/aP TA裝置采用的是美國杜邦公司的工藝技術(shù)。

        由于PTA裝置的生產(chǎn)特點(diǎn)，其生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水中含有多種有機物，主要含對苯二甲酸、對甲基苯甲酸、苯甲酸、醋酸等污染物。

        裝置排出的廢水主要由連續廢水和間斷廢水組成，pH呈酸性，約2-4。在化工廠(chǎng)內的預處理站經(jīng)酸沉去除水中部分TA殘渣，為防止遠距離輸送TA渣造成管線(xiàn)堵塞，初步調整pH值后送入污水處理場(chǎng)。

        污水場(chǎng)來(lái)水水質(zhì)水量：
        設計水量：400m3/h
        水質(zhì)：COD8500mg/L
        pH>4
        溫度：80-100’C

3 工藝流程

        PTA廢水中有機物濃度較高，B/C比值在0.6- 0.5 ，其具有較好的可生化性。因此，長(cháng)期以來(lái)，對此種廢水的處理都以好氧活性污泥法為主。隨著(zhù)厭氧技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的成功應用，在對PTA廢水的處理中，厭氧處理技術(shù)得到高度重視，并進(jìn)行了研究和摸索。目前，國內外采用厭氧技術(shù)處理PTA廢水的越來(lái)越多，效果越來(lái)越明顯。根據儀征化纖的具體情況，又經(jīng)過(guò)方案比較和論證，確定采用厭氧+好氧處理工藝。其中，厭氧采用AF(厭氧過(guò)濾器)處理技術(shù)，好氧部分采用空氣曝氣。工藝流程如圖1。

        在儀化公司化工廠(chǎng)廢水預處理站先經(jīng)酸沉罐去除部分TA殘渣，再初步調整pH值后，提升至新建的PTA污水場(chǎng)。

        來(lái)水先進(jìn)入均質(zhì)池。均質(zhì)池內設置了液下攪拌器以實(shí)現廢水的均勻混合。均質(zhì)池出水送入中和池。中和池內投入堿、N,P 營(yíng)養物和微量元素，以保證后續厭氧反應的正常進(jìn)行。為防止事故時(shí)污水對生化處理單元的沖擊，另設事故池。

        厭氧過(guò)濾器為帶填料的升流式反應器，共2座。反應器的設計負荷5kgCOD/m3，COD去除器率80%，每個(gè)反應器的有效容積8000m3。厭氧過(guò)濾器內安裝有高比表面積的塑料填料供微生物附著(zhù)，以保證反應器內的污泥濃度，從而達到較高的有機物去除率。在反應器內，沿著(zhù)反應器的高度，有機物根據其生化降解的難易程度分別被去除，并最終分解為甲烷和二氧化碳。

        厭氧過(guò)濾器出水進(jìn)入曝氣池。曝氣池內微生物的供氧采用氧利用率高的微孔曝氣器，曝氣池出水溢流至沉淀池進(jìn)行泥水分離。沉淀池出水流至監護池。監測合格后外排。

4 工程特點(diǎn)

4.1 預處理技術(shù)

        進(jìn)水水質(zhì)的穩定，是生化處理達到滿(mǎn)意去除率的條件。

        (1) 為保證AF的處理溫度，采用溫度聯(lián)鎖控制循環(huán)冷卻水的水量，經(jīng)過(guò)裂管式換熱器的降溫，保證AF的處理溫度。
        (2)均質(zhì)池為減少水質(zhì)、水量的波動(dòng)，池內安裝了潛水攪拌器，并設置了足夠的容積。
        (3) 在均質(zhì)以后中和池調整生俗左水的pH值。

        從運行結果看，這些預處理措施取得了較為理想的效果，為厭氧處理創(chuàng )造了一個(gè)良好的運行條件。

4.2 AF反應器

        (1) 在填滿(mǎn)填料的反應器內，大量微生物以生物膜的形式附著(zhù)在填料表面，降低了微生物流失的可能。填料的孔隙間，培養了一定量的厭氧污泥。生物膜和厭氧污泥在反應器中共存，反應器內的生物體總量大，因此有機負荷率較高，
啟動(dòng)快。
        (2) 厭氧過(guò)濾器內的水流狀態(tài)接近于推流，隨著(zhù)水流向上流動(dòng)，反應器內有明顯有機物濃度梯度，在反應器內不同高度有不同的生物相處理不同的有機物。
        (3)采取厭氧出水回流的措施，原水與回流水混合，可減少中和藥劑的投加量，節約運行費用。

5 AF 反應器的啟動(dòng)

5.1污泥接種

        5.1.1 種泥來(lái)源

        接種污泥來(lái)自?xún)x征化纖化司化工廠(chǎng)PTA污水預處理站內的UASB裝置的污泥和出水混合后，用泵送至AF反應器。

        5.1.2 種泥的性能

        要求現有UASB的運行穩定，COD的去除率)500o，出水的pH> 6.7，出水COD<2000mg/L，并要求有足夠的TSS含量。接種污泥量150m3/h。在投運中，由于部分粒徑小、質(zhì)量輕和已死的細菌不斷被洗出，又向反應器中補充了大量的消化污泥。

        污泥接種從2002年10月20日開(kāi)始到2002年11月30日結束，共經(jīng)歷了40天。當反應器內的厭氧污泥達到一定的活性和有一定量的沼氣產(chǎn)生時(shí)，我們認為污泥接種的工作已基本完成，可以添加原水，進(jìn)入啟動(dòng)階段。

        在接種期間，我們對進(jìn)水的COD,pH進(jìn)行了監測，保證了厭氧微生物的繁殖、生長(cháng)。

5.2 啟動(dòng)階段

        5.2.1 啟動(dòng)前的準備工作

        在厭氧過(guò)濾器啟動(dòng)前，為保證AF中的微生物的生長(cháng)處于最佳的條件，免受不良環(huán)境條件對細菌的沖擊，甚至是死亡。因此，我們在進(jìn)水前做了全面的準備工作。

        (1) 準備好足夠的營(yíng)養鹽和中和藥劑，保證啟動(dòng)過(guò)程中較高的藥劑消耗量。
        (2) 檢查設備和儀表，確保其處于正常運行狀態(tài)。
        (3) 分析化驗儀器、藥劑、人員準備就緒。

        5.2.2 啟動(dòng)的初始階段

        2002年12月開(kāi)始向反應器A內進(jìn)水，進(jìn)水水量為150m3/h 左右，啟動(dòng)階段所用的廢水為現有PTA裝置的廢水與現有UASB出水進(jìn)行混合后的廢水，并在進(jìn)AF前的中和池中調整進(jìn)水溫度、pH和營(yíng)養比例。同時(shí)，每日監測AF反應器的進(jìn)水和出水的COD,pH、溫度，并監測產(chǎn)氣量等。當出水COD去除率穩定后，再提高COD容積負荷。啟動(dòng)階段的水質(zhì)情況如表1。

        從表1中可以看出：

        (1) 初始階段的進(jìn)水COD濃度不可過(guò)高，避免對厭氧菌的沖擊、損傷;也不宜太低，造成基質(zhì)供應不足，影響微生物的生長(cháng)。因此，來(lái)水濃度通常大于1000mg/L 。
        (2 )調整AF進(jìn)水pH值，在7.0 -7.8之間，溫度保持在30’C以上。維持理想的生物生長(cháng)環(huán)境。
        (3) 監測出水COD濃度和COD去除率。

        5.2.3 提高階段

        隨著(zhù)COD去除率的平穩上升，COD容積負荷穩定和提高，在完成AF反應器的接種、培菌、啟動(dòng)后，準備開(kāi)始逐步提高進(jìn)水的COD濃度，提高COD容積負荷和去除率。

        在提升階段，進(jìn)水COD濃度由2000mg/L升至3000mg/L左右，出水COD濃度逐步降低，下降到1000mg/L以下；COD去除率穩步上升，由50%升至700o;由于現有PTA裝置的無(wú)法提供更高濃度的廢水，容積負荷在1.5k gCOD/mad左右。當進(jìn)水濃度提高時(shí)，在保持良好的生物活性的條件下，容積負荷和COD去除率還將進(jìn)一步提高如表20從1-3月的運行趨勢來(lái)看，隨著(zhù)進(jìn)水COD濃度的提高，COD去除率呈現上升的態(tài)勢如圖2;隨著(zhù)COD的去除率穩步提高，出水COD濃度降低如圖3。

6 AF運行的影響因素

6.1 pH值

        pH 值是厭氧反應的一個(gè)重要的控制因素。產(chǎn)甲烷菌生長(cháng)的pH適應范圍6.5- 7.8 ，最佳反應條件是7.0 -7.2。 如果pH值低于6.0或高于8.0,都將對產(chǎn)甲烷菌的生長(cháng)和繁殖造成極大的影響。

        在運行中需根據pH值的變化，及時(shí)調整進(jìn)水COD濃度，以維持反應器穩定高效運行。當pH值低于6.5，高于8.0時(shí)，可暫停AF進(jìn)水，適當調整pH值，等待pH值逐步恢復正常。

6.2 反應器的溫度

        AF反應器內微生物的最佳生長(cháng)范圍為30-38℃。當溫度達到40℃或低于30℃時(shí)，細菌的活性將會(huì )降低，COD的去除率下降。因此，溫度的變化將直接影響反應器的處理效果，甚至微生物的死亡。

6.3 營(yíng)養物質(zhì)及微量元素

        與好氧處理一樣，厭氧反應器內也需要投加營(yíng)養物質(zhì)以維持微生物良好的生長(cháng)狀態(tài)。其營(yíng)養物質(zhì)的投加量為COD:N:P-1000:12.5:2.5。 另外，根據近年來(lái)的科學(xué)研究表明，補充微量金屬離子可增加微生物的活性，如鐵、鎳、鉆、錳等。

7 結論

        (1)通過(guò)目前的運行結果可以看出:AF-兩段好氧處理高濃度PTA廢水，AF的去除率可達到70%以上，出水水質(zhì)好，運行穩定。

        (2)采用現有處理PTA廢水的UASB出水接種污泥，可縮短啟動(dòng)時(shí)間至3-4個(gè)月。

        (3) 反應器內生物膜和厭氧污泥共存，生物相分層，可根據有機物降解的難易程度分段處理，增強了抗沖擊能力，提高了去除率。

        (4) A F反應器出水部分回流，可中和來(lái)水中的酸度，降低對反應器的沖擊，減少了中和藥劑的投加量。來(lái)源：谷騰水網(wǎng)