芳烴-聚酯產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)鞘袠I(yè)最重要的鏈條之一，截至2018年底，國(guó)內(nèi)聚酯產(chǎn)能接近5500萬(wàn)/a，2020年總產(chǎn)能接近6500萬(wàn)t/a。因此，發(fā)展高效、穩(wěn)定的PTA廢水處理及回用技術(shù)已經(jīng)成為以聚酯產(chǎn)業(yè)為核心的化工項(xiàng)目可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題之一。
一、PTA廢水
PTA廢水CODCs含量為5000~9000mg/L，對(duì)苯二甲酸含量為500〜1200mg/L；對(duì)甲基苯甲酸為400-800mg/L；苯甲酸為300-500mg/L；乙酸為500-1000mg/L；鉆、錳、漠等污染物，水質(zhì)、水量隨裝置運(yùn)行狀況變化很大，屬于高難處理廢水，水質(zhì)很難達(dá)到GB31571-2015《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。
二、目前國(guó)內(nèi)外PTA廢水處理工藝路線
PTA廢水中的BOD5/LODcs=0.6~0.8；乙酸微溶于水，對(duì)苯二甲酸(TA)難溶于水，溶解度隨溫度降低而降低。pH=5.1左右時(shí)開(kāi)始析出，pH=3.8左右時(shí)大部分TA都已析出；廢水中含有少量含量的催化劑，廢水中的Co2+、Mn2+含量能達(dá)1000mg/L以上。當(dāng)Co2+濃度達(dá)到200mg/L、Mn2+含量達(dá)到100mg/L時(shí)，就會(huì)影響厭氧污泥的活性，甚至使厭氧微生物死亡。
目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)運(yùn)行PTA廢水的處理工藝路線有以下幾種：
PTA廢水→預(yù)處理→IC+MBBR→軟化水處理→深度處理→中水回用處→達(dá)標(biāo)排放!
PTA廢水→預(yù)處理→生化處理→達(dá)標(biāo)排放
PTA廢水→混凝沉降→旋流分離→生化處理→混凝沉降→生物炭塔過(guò)濾→達(dá)標(biāo)排放。
PTA廢水→水解酸化→沉淀→生化處理→混凝沉降→臭氧氧化→達(dá)標(biāo)排放。
PTA廢水→中和配水均質(zhì)→接觸氧化→純氧曝氣生化處理→沉降→達(dá)標(biāo)排放。
PTA廢水→中和均質(zhì)→PTA高效降解菌及其協(xié)同菌并固定化處理→沉降→達(dá)標(biāo)排放。
TA廢水→中和均質(zhì)→UASB反應(yīng)器→厭氧沉淀池→2段好氧生化處理系統(tǒng)→流砂過(guò)濾器→放流水監(jiān)測(cè)池→達(dá)標(biāo)排放。
三、PTA廢水處理技術(shù)特點(diǎn)
3.1預(yù)處理技術(shù)
降溫一均質(zhì)一酸沉一中和是PTA污水預(yù)處理的關(guān)鍵。PTA污水水溫在60~80℃需要采取降溫措施;PTA裝置事故或停車排水量一次為5000m3~12000m3，CODco為27~107/，需事故池、均質(zhì)池(罐)，進(jìn)行酸沉，利用對(duì)二苯甲酸(TA)在酸性條件(pH=3.8左右)將TA從廢水中析出;某些企業(yè)采用以多孔金屬燒結(jié)過(guò)濾器為核心的過(guò)濾系統(tǒng)，對(duì)這部分懸浮固體進(jìn)行回收，回收率達(dá)60%以上。正常運(yùn)行連續(xù)排放的尾氣放空塔等廢水和氧化殘?jiān)鼜U水呈酸性，而間歇排放廢水呈堿性，在pH調(diào)節(jié)池內(nèi)中和。廢水在初沉池之后均值罐之前調(diào)節(jié)pH值，投加鹽酸/氫氧化鈉將pH值調(diào)節(jié)至中性。確保系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行預(yù)處理單元對(duì)廢水水質(zhì)及水量進(jìn)行調(diào)節(jié)，以保證生化進(jìn)水穩(wěn)定。
3.2生化組合處理技術(shù)
目前國(guó)內(nèi)外PTA廢水采用生物處理降解主要有以下幾種：
3.2.1O-O2級(jí)好氧組合
第1級(jí)好氧處理單元COD負(fù)荷相對(duì)較高，主要去除易降解的有機(jī)污染物。第2級(jí)好氧處理單元COD負(fù)荷相對(duì)較低，將其控制在好氧延時(shí)曝氣階段，控制較長(zhǎng)的污泥齡和水力停留時(shí)間，以達(dá)到較低的出水指標(biāo)，每一好氧反應(yīng)階段微生物的種群不同，負(fù)荷不同，產(chǎn)生了不同的優(yōu)勢(shì)菌群。每一好氧階段都可以達(dá)到最佳的反應(yīng)狀態(tài)，有效的降低了總的水力停留時(shí)間。國(guó)內(nèi)如上海石化、遼陽(yáng)石化、洛陽(yáng)石油化工總廠和烏魯木齊石化公司采用的都是2級(jí)好氧的工藝，占地面積大，能耗高。有待改造提升。
3.2.2A-O組合主要有：UASB+O;IC+O;IC+MBBR
通過(guò)跟蹤PTA企業(yè)厭氧反應(yīng)器運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，UASB及IC處理器中的上升流速一般在3~15m/h。在厭氧污泥顆?；Z養(yǎng)成功后，COD去除率由原來(lái)的60%上升到75%以上。UASB運(yùn)行費(fèi)用低，易造成后續(xù)A/O生化池中的碳氮比失衡，在寒冷地區(qū)的運(yùn)行負(fù)荷極低，該工藝不適用于東、西北等地區(qū)。目前國(guó)內(nèi)揚(yáng)子石化采用的UASB加填料的厭氧工藝，后續(xù)再采用好氧法。儀征石化采用AF厭氧生物濾池再加好氧的工藝。
IC是新一代高效厭氧反應(yīng)器，廢水在反應(yīng)器中自下而上流動(dòng)，進(jìn)行水解酸化、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷化反應(yīng)，將絕大多數(shù)污染物分解成H2、C02、CH4、小分子鏈物質(zhì)和水。
如BP馬來(lái)西亞關(guān)丹PTA工廠和韓國(guó)三星PTA工廠運(yùn)用荷蘭帕克公司IC反應(yīng)器進(jìn)行PTA污水處理，取得了很好的效果。
MBBR工藝原理是通過(guò)向反應(yīng)器中投加一定數(shù)量的懸浮載體，提高反應(yīng)器中的生物量及生物種類，從而提高反應(yīng)器的處理效率。由于填料密度接近于水，所以在曝氣的時(shí)候，與水呈完全混合狀態(tài)，微生物生長(zhǎng)的環(huán)境為氣、液、固三相。載體在水中的碰撞和剪切作用，使空氣氣泡更加細(xì)小，增加了氧氣的利用率。另外，每個(gè)載體內(nèi)外均具有不同的生物種類，內(nèi)部生長(zhǎng)一些厭氧菌或兼氧菌，外部為好養(yǎng)菌，這樣每個(gè)載體都為一個(gè)微型反應(yīng)器，使硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)同時(shí)存在，從而提咼了處理效果。MBBR工藝依靠曝氣池內(nèi)的曝氣和水流的提升作用使載體處于流化狀態(tài)，進(jìn)而形成懸浮生長(zhǎng)的活性污泥和附著生長(zhǎng)的生物膜，兼具傳統(tǒng)流化床和生物接觸氧化法兩者的優(yōu)點(diǎn)，這就使得移動(dòng)床生物膜使用了整個(gè)反應(yīng)器空間，充分發(fā)揮附著相和懸浮相生物2者的優(yōu)越性，與以往的填料不同的是，懸浮填料能與污水頻繁多次接觸因而被稱為“移動(dòng)的生物膜。
通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研PTA企業(yè)分析，采用IC+MBBR法生物處理廢水，CODCa、BOD5、SS等的去除率都大于99.8%，對(duì)于低溫、高鹽、低基質(zhì)等惡劣水質(zhì)條件下，仍有較好的處理效果。通過(guò)懸浮填料在2級(jí)生化池中的充分流化，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，處理效果好。生物膜傳質(zhì)比活性污泥慢，同樣生物降解產(chǎn)生的熱量與水體交換較慢，提高微生物的局部環(huán)境溫度，有利于細(xì)菌活性的維系，活性污泥不易膨脹。老化脫落的生物膜無(wú)機(jī)質(zhì)比例較高，密度大，易于沉降。在我國(guó)內(nèi)蒙和東、西北地區(qū)，冬季寒冷季節(jié)一般要持續(xù)半年。污水進(jìn)水溫度持續(xù)低溫的情況下，對(duì)活性污泥的生長(zhǎng)和降解污染物的能力會(huì)受到很大的影響。而MBBR工藝系統(tǒng)中具有普通活性污泥法不具備的生物膜系統(tǒng)，抵抗低溫的能力更為優(yōu)秀，例如在我國(guó)的內(nèi)蒙赤峰縣污水進(jìn)水溫度最低時(shí)達(dá)到4℃，持續(xù)監(jiān)測(cè)出水水質(zhì)指標(biāo)1個(gè)月后發(fā)現(xiàn)，污染物指標(biāo)仍能夠滿足國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)已有100多個(gè)基于此技術(shù)的污水處理廠在17個(gè)國(guó)家中投入使用或在建造之中。
四、結(jié)語(yǔ)
(1)PTA廢水→預(yù)處理→IC+MBBR→軟化水處理→深度處理→中水回用處→達(dá)標(biāo)排放處理效果穩(wěn)定，處理后水質(zhì)達(dá)到GB8978-1996《國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求。
(2)揚(yáng)子石化公司PTA創(chuàng)造性地采用目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)先例的特定菌種以取代現(xiàn)有裝置中野生狀態(tài)微生物處理PTA污水，成功地完成了PTA高效降解菌人工篩選及其協(xié)同菌并固定化的試驗(yàn)，用該技術(shù)處理PTA污水小試水力停留時(shí)間僅為現(xiàn)有工藝的1/5，處理能力比普通活性污泥法高3倍以上，且具有處理效率高，穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。
(3)IC+MBBR法優(yōu)點(diǎn)：
①對(duì)污水水質(zhì)、水量的變化有較強(qiáng)的適應(yīng)性，管理方便，不會(huì)發(fā)生污泥膨脹。
?、谖⑸锸来鷷r(shí)間較長(zhǎng)，且生物相對(duì)更為豐富、穩(wěn)定，產(chǎn)生的剩余污泥少。
?、勰軌蛱幚淼蜐舛鹊奈鬯?。
生物膜法參與凈化反應(yīng)微生物多樣化，生物的食物鏈長(zhǎng)。而活性污泥法則相對(duì)較少，但微生物和污水中的物質(zhì)也可以形成相對(duì)復(fù)雜的生物鏈。由于微生物附著于固體表面，即使增殖速度慢的微生物也能生長(zhǎng)繁殖。而在活性污泥法中，世代期比停留時(shí)間長(zhǎng)的微生物被排出曝氣池，因此，生物膜中的生物相更為豐富，且沿水流方向膜中生物種群具有一定分布。
(4)IC+MBBR法缺點(diǎn)：
①增加了系統(tǒng)的投資。
②附著于固體表面的微生物量較難控制，操作伸縮性差。( >
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