厌氧过滤器技术在PTA废水中的运用
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/aP TA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：COD8500mg/L
pH>4
温度：80-100‘C
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。
4.2 AF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。
5 AF 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，COD的去除率)500o，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。
从表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1.5k gCOD/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。
6 AF运行的影响因素
6.1 pH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℃。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-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
(1)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) A F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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