【污水處理技術(shù)】厭氧過濾器技術(shù)在PTA廢水中的運(yùn)用
1 前言
儀征化纖股份有限公司(簡稱儀化公司)是我國主要的化纖生產(chǎn)基地。為了擴(kuò)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(jī)物濃度高、pH低等特點(diǎn)。
2 廢水的來源
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)過程中產(chǎn)生的廢水中含有多種有機(jī)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(xù)廢水和間斷廢水組成，pH呈酸性，約2-4。在化工廠內(nèi)的預(yù)處理站經(jīng)酸沉去除水中部分TA殘?jiān)?，為防止遠(yuǎn)距離輸送TA渣造成管線堵塞，初步調(diào)整pH值后送入污水處理場。
污水場來水水質(zhì)水量：
設(shè)計(jì)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(jī)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，長期以來，對此種廢水的處理都以好氧活性污泥法為主。隨著厭氧技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的成功應(yīng)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(nèi)外采用厭氧技術(shù)處理PTA廢水的越來越多，效果越來越明顯。根據(jù)儀征化纖的具體情況，又經(jīng)過方案比較和論證，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。
在儀化公司化工廠廢水預(yù)處理站先經(jīng)酸沉罐去除部分TA殘?jiān)俪醪秸{(diào)整pH值后，提升至新建的PTA污水場。
來水先進(jìn)入均質(zhì)池。均質(zhì)池內(nèi)設(shè)置了液下攪拌器以實(shí)現(xiàn)廢水的均勻混合。均質(zhì)池出水送入中和池。中和池內(nèi)投入堿、N,P 營養(yǎng)物和微量元素，以保證后續(xù)厭氧反應(yīng)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(shè)事故池。
厭氧過濾器為帶填料的升流式反應(yīng)器，共2座。反應(yīng)器的設(shè)計(jì)負(fù)荷5kgCOD/m3，COD去除器率80%，每個(gè)反應(yīng)器的有效容積8000m3。厭氧過濾器內(nèi)安裝有高比表面積的塑料填料供微生物附著，以保證反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度，從而達(dá)到較高的有機(jī)物去除率。在反應(yīng)器內(nèi)，沿著反應(yīng)器的高度，有機(jī)物根據(jù)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。
厭氧過濾器出水進(jìn)入曝氣池。曝氣池內(nèi)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(jiān)護(hù)池。監(jiān)測合格后外排。
4 工程特點(diǎn)
4.1 預(yù)處理技術(shù)
進(jìn)水水質(zhì)的穩(wěn)定，是生化處理達(dá)到滿意去除率的條件。
(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(nèi)安裝了潛水?dāng)嚢杵?，并設(shè)置了足夠的容積。
(3) 在均質(zhì)以后中和池調(diào)整生俗左水的pH值。
從運(yùn)行結(jié)果看，這些預(yù)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(yùn)行條件。
4.2 AF反應(yīng)器
(1) 在填滿填料的反應(yīng)器內(nèi)，大量微生物以生物膜的形式附著在填料表面，降低了微生物流失的可能。填料的孔隙間，培養(yǎng)了一定量的厭氧污泥。生物膜和厭氧污泥在反應(yīng)器中共存，反應(yīng)器內(nèi)的生物體總量大，因此有機(jī)負(fù)荷率較高，啟動(dòng)快。
(2) 厭氧過濾器內(nèi)的水流狀態(tài)接近于推流，隨著水流向上流動(dòng)，反應(yīng)器內(nèi)有明顯有機(jī)物濃度梯度，在反應(yīng)器內(nèi)不同高度有不同的生物相處理不同的有機(jī)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(jié)約運(yùn)行費(fèi)用。
5 AF 反應(yīng)器的啟動(dòng)
5.1污泥接種
5.1.1 種泥來源
接種污泥來自儀征化纖化司化工廠PTA污水預(yù)處理站內(nèi)的UASB裝置的污泥和出水混合后，用泵送至AF反應(yīng)器。
5.1.2 種泥的性能
要求現(xiàn)有UASB的運(yùn)行穩(wěn)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(yùn)中，由于部分粒徑小、質(zhì)量輕和已死的細(xì)菌不斷被洗出，又向反應(yīng)器中補(bǔ)充了大量的消化污泥。
污泥接種從2002年10月20日開始到2002年11月30日結(jié)束，共經(jīng)歷了40天。當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)的厭氧污泥達(dá)到一定的活性和有一定量的沼氣產(chǎn)生時(shí)，我們認(rèn)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(jiān)測，保證了厭氧微生物的繁殖、生長。
5.2 啟動(dòng)階段
5.2.1 啟動(dòng)前的準(zhǔn)備工作
在厭氧過濾器啟動(dòng)前，為保證AF中的微生物的生長處于最佳的條件，免受不良環(huán)境條件對細(xì)菌的沖擊，甚至是死亡。因此，我們在進(jìn)水前做了全面的準(zhǔn)備工作。
(1) 準(zhǔn)備好足夠的營養(yǎng)鹽和中和藥劑，保證啟動(dòng)過程中較高的藥劑消耗量。
(2) 檢查設(shè)備和儀表，確保其處于正常運(yùn)行狀態(tài)。
(3) 分析化驗(yàn)儀器、藥劑、人員準(zhǔn)備就緒。
5.2.2 啟動(dòng)的初始階段
2002年12月開始向反應(yīng)器A內(nèi)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(xiàn)有PTA裝置的廢水與現(xiàn)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(diào)整進(jìn)水溫度、pH和營養(yǎng)比例。同時(shí)，每日監(jiān)測AF反應(yīng)器的進(jìn)水和出水的COD,pH、溫度，并監(jiān)測產(chǎn)氣量等。當(dāng)出水COD去除率穩(wěn)定后，再提高COD容積負(fù)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濃度不可過高，避免對厭氧菌的沖擊、損傷;也不宜太低，造成基質(zhì)供應(yīng)不足，影響微生物的生長。因此，來水濃度通常大于1000mg/L 。
(2)調(diào)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環(huán)境。
(3) 監(jiān)測出水COD濃度和COD去除率。
5.2.3 提高階段
隨著COD去除率的平穩(wěn)上升，COD容積負(fù)荷穩(wěn)定和提高，在完成AF反應(yīng)器的接種、培菌、啟動(dòng)后，準(zhǔn)備開始逐步提高進(jìn)水的COD濃度，提高COD容積負(fù)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(wěn)步上升，由50%升至700o;由于現(xiàn)有PTA裝置的無法提供更高濃度的廢水，容積負(fù)荷在1.5k gCOD/mad左右。當(dāng)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(fù)荷和COD去除率還將進(jìn)一步提高如表20從1-3月的運(yùn)行趨勢來看，隨著進(jìn)水COD濃度的提高，COD去除率呈現(xiàn)上升的態(tài)勢如圖2;隨著COD的去除率穩(wěn)步提高，出水COD濃度降低如圖3。
6 AF運(yùn)行的影響因素
6.1 pH值
pH 值是厭氧反應(yīng)的一個(gè)重要的控制因素。產(chǎn)甲烷菌生長的pH適應(yīng)范圍6.5- 7.8 ，最佳反應(yīng)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)甲烷菌的生長和繁殖造成極大的影響。
在運(yùn)行中需根據(jù)pH值的變化，及時(shí)調(diào)整進(jìn)水COD濃度，以維持反應(yīng)器穩(wěn)定高效運(yùn)行。當(dāng)pH值低于6.5，高于8.0時(shí)，可暫停AF進(jìn)水，適當(dāng)調(diào)整pH值，等待pH值逐步恢復(fù)正常。
6.2 反應(yīng)器的溫度
AF反應(yīng)器內(nèi)微生物的最佳生長范圍為30-38℃。當(dāng)溫度達(dá)到40℃或低于30℃時(shí)，細(xì)菌的活性將會降低，COD的去除率下降。因此，溫度的變化將直接影響反應(yīng)器的處理效果，甚至微生物的死亡。
6.3 營養(yǎng)物質(zhì)及微量元素
與好氧處理一樣，厭氧反應(yīng)器內(nèi)也需要投加營養(yǎng)物質(zhì)以維持微生物良好的生長狀態(tài)。其營養(yǎng)物質(zhì)的投加量為COD:N:P-1000:12.5:2.5。 另外，根據(jù)近年來的科學(xué)研究表明，補(bǔ)充微量金屬離子可增加微生物的活性，如鐵、鎳、鉆、錳等。
7 結(jié)論
(1)通過目前的運(yùn)行結(jié)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(dá)到70%以上，出水水質(zhì)好，運(yùn)行穩(wěn)定。
(2)采用現(xiàn)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(yīng)器內(nèi)生物膜和厭氧污泥共存，生物相分層，可根據(jù)有機(jī)物降解的難易程度分段處理，增強(qiáng)了抗沖擊能力，提高了去除率。
(4) A F反應(yīng)器出水部分回流，可中和來水中的酸度，降低對反應(yīng)器的沖擊，減少了中和藥劑的投加量。
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