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厌氧过滤器技术PTA废水处理中的运用

更新时间:2008-01-25 11:25 来源:慧聪网 作者: 石兴鹏 王小红 赵清 阅读:3460 网友评论0

1前言

        仪征化纤股份有限公司(简称仪化公司)是我国主要的化纤生产基地。为了扩大生产,降低成本,提高生产效益,积极发展化纤原料PTA装置的生产。其又新建了一套450kt/a的PTA装置,PTA装置产生的废水具有流量大、水质波动大、有机物浓度高、pH低等特点。 

2废水的来源


        仪化公司的450kt/aPTA装置采用的是美国杜邦公司的工艺技术。

        由于PTA装置的生产特点,其生产过程中产生的废水中含有多种有机物,主要含对苯二甲酸、对甲基苯甲酸、苯甲酸、醋酸等污染物。

        装置排出的废水主要由连续废水和间断废水组成,pH呈酸性,约2^-4。在化工厂内的预处理站经酸沉去除水中部分TA残渣,为防止远距离输送TA渣造成管线堵塞,初步调整pH值后送入污水处理场。

        污水场来水水质水量:设计水量:400m3/h;水质:CODG8500mg/L;pH>4; 温度:80一100C

3工艺流程

        PTA废水中有机物浓度较高,B/C比值在0.6-0.5,其具有较好的可生化性。因此,长期以来,对此种废水的处理都以好氧活性污泥法为主。随着厌氧技术在工业废水处理中的成功应用,在对PTA废水的处理中,厌氧处理技术得到高度重视,并进行了研究和摸索。目前,国内外采用厌氧技术处理PTA废水的越来越多,效果越来越明显。根据仪征化纤的具体情况,又经过方案比较和论证,确定采用厌氧+好氧处理工艺。其中,厌氧采用AF(厌氧过滤器)处理技术,好氧部分采用空气曝气。工艺流程如图1。

 


         在仪化公司化工厂废水预处理站先经酸沉罐去除部分TA残渣,再初步调整pH值后,提升至新建的PTA污水场。

        来水先进入均质池。均质池内设置了液下搅拌器以实现废水的均匀混合。均质池出水送入中和池。中和池内投入碱、N,P营养物和微量元素,以保证后续厌氧反应的正常进行。为防止事故时污水对生化处理单元的冲击,另设事故池。

        厌氧过滤器为带填料的升流式反应器,共2座。反应器的设计负荷5kgCOD/m3,COD去除器率80%,每个反应器的有效容积8000m3厌氧过滤器内安装有高比表面积的塑料填料供微生物附着,以保证反应器内的污泥浓度,从而达到较高的有机物去除率。在反应器内,沿着反应器的高度,有机物根据其生化降解的难易程度分别被去除,并最终分解为甲烷和二氧化碳。

        厌氧过滤器出水进入曝气池。曝气池内微生物的供氧采用氧利用率高的微孔曝气器,曝气池出水溢流至沉淀池进行泥水分离。沉淀池出水流至监护池。监测合格后外排。

4工程特点 

4.1预处理技术

        进水水质的稳定,是生化处理达到满意去除率的条件。

        (1)为保证AF的处理温度,采用温度联锁控制循环冷却水的水量,经过裂管式换热器的降温,保证AF的处理温度。

        (2)均质池为减少水质、水量的波动,池内安装了潜水搅拌器,并设置了足够的容积。

        (3)在均质以后中和池调整生俗左水的pH值。

        从运行结果看,这些预处理措施取得了较为理想的效果,为厌氧处理创造了一个良好的运行条件。 

 4.2AF反应器 

        (1)在填满填料的反应器内,大量微生物以生物膜的形式附着在填料表面,降低了微生物流失的可能。填料的孔隙间,培养了一定量的厌氧污泥。生物膜和厌氧污泥在反应器中共存,反应器内的生物体总量大,因此有机负荷率较高,启动快。

        (2)厌氧过滤器内的水流状态接近于推流,随着水流向上流动,反应器内有明显有机物浓度梯度,在反应器内不同高度有不同的生物相处理不同的有机物。

        (3)采取厌氧出水回流的措施,原水与回流水混合,可减少中和药剂的投加量,节约运行费用。5AF反应器的启动 

5.1污泥接种 

5.1.1种泥来源

        接种污泥来自仪征化纤化司化工厂PTA污水预处理站内的UASB装置的污泥和出水混合后,用泵送至AF反应器。

5.1.2种泥的性能


        要求现有UASB的运行稳定,CODs的去除率50%,出水的pH>6.7,出水COD,,<2000mg/L,并要求有足够的TSS含量。接种污泥量150m3/h。在投运中,由于部分粒径小、质量轻和已死的细菌不断被洗出,又向反应器中补充了大量的消化污泥。

        污泥接种从2002年10月20日开始到2002年11月30日结束,共经历了40天。当反应器内的厌氧污泥达到一定的活性和有一定量的沼气产生时,我们认为污泥接种的工作已基本完成,可以添加原水,进入启动阶段。

        在接种期间,我们对进水的COD,pH进行了监测,保证了厌氧微生物的繁殖、生长。 
5.2启动阶段 
5.2.1启动前的准备工作 

        在厌氧过滤器启动前,为保证AF中的微生物的生长处于最佳的条件,免受不良环境条件对细菌的冲击,甚至是死亡。因此,我们在进水前做了全面的准备工作。

        (1)准备好足够的营养盐和中和药剂,保证启动过程中较高的药剂消耗量。

        (2)检查设备和仪表,确保其处于正常运行状态。

        (3)分析化验仪器、药剂、人员准备就绪。 

5.2.2启动的初始阶段

        2002年12月开始向反应器A内进水,进水水量为150m3/h左右,启动阶段所用的废水为现有PTA装置的废水与现有UASB出水进行混合后的废水,并在进AF前的中和池中调整进水温度、pH和营养比例。同时,每日监测AF反应器的进水和出水的COD,pH、温度,并监测产气量等。当出水COD去除率稳定后,再提高COD容积负荷。启动阶段的水质情况如表1。

 


表1中可以看出:

        (1)初始阶段的进水COD浓度不可过高,避免对厌氧菌的冲击、损伤;也不宜太低,造成基质供应不足,影响微生物的生长。因此,来水浓度通常大于1000mg/L

        (2)调整AF进水pH值,在7.0-7.8之间,温度保持在30’C以上。维持理想的生物生长环境。

        (3)监测出水COD浓度和COD去除率。

5.2.3提高阶段 

        随着COD去除率的平稳上升,COD容积负荷稳定和提高,在完成AF反应器的接种、培菌、启动后,准备开始逐步提高进水的COD浓度,提高COD容积负荷和去除率。

        在提升阶段,进水COD浓度由2000mg/L升至3000mg/L左右,出水COD浓度逐步降低,下降到1000mg/L以下;COD去除率稳步上升,由50%升至700o;由于现有PTA装置的无法提供更高浓度的废水,容积负荷在1.5kgCOD/mad左右。当进水浓度提高时,在保持良好的生物活性的条件下,容积负荷和COD去除率还将进一步提高如表20从1-3月的运行趋势来看,随着进水COD浓度的提高,COD去除率呈现上升的态势如图2;随着COD的去除率稳步提高,出水COD浓度降低如图3。 

6AF运行的影响因素 

6.1pH值

        pH值是厌氧反应的一个重要的控制因素。产甲烷菌生长的pH适应范围6.5-7.8,最佳反应条件是7.0-7.2。如果pH值低于6.0或高于8.0,都将对产甲烷菌的生长和繁殖造成极大的影响。

        在运行中需根据pH值的变化,及时调整进水COD浓度,以维持反应器稳定高效运行。当pH值低于6.5,高于8.0时,可暂停AF进水,适当调整pH值,等待pH值逐步恢复正常。 

6.2反应器的温度

        AF反应器内微生物的最佳生长范围为30-38’C。当温度达到40℃或低于30℃时,细菌的活性将会降低,COD的去除率下降。因此,温度的变化将直接影响反应器的处理效果,甚至微生物的死亡。 
6.3营养物质及微量元素

        与好氧处理一样,厌氧反应器内也需要投加营养物质以维持微生物良好的生长状态。其营养物质的投加量为COD:N:P一1000:12.5,2.5。另外,根据近年来的科学研究表明,补充微量金属离子可增加微生物的活性,如铁、镍、钻、锰等。 

7结论

        (l)通过目前的运行结果可以看出:AF-两段好氧处理高浓度PTA废水,AF的去除率可达到70%以上,出水水质好,运行稳定。

        (2)采用现有处理PTA废水的UASB出水接种污泥,可缩短启动时间至3-4个月。

        (3)反应器内生物膜和厌氧污泥共存,生物相分层,可根据有机物降解的难易程度分段处理,增强了抗冲击能力,提高了去除率。

        (4)AF反应器出水部分回流,可中和来水中的酸度,降低对反应器的冲击,减少了中和药剂的投加量。
 

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