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技術(shù)文章厭氧過濾器技術(shù)在PTA廢水中的運用
更新更新時間:2010-01-04 點擊次數(shù):4020次 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)波動大、有機物濃度高、pH低等特點。
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,其生產(chǎn)過程中產(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(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殘渣,為防止遠距離輸送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)計水量:400m'/h
水質(zhì):CODG8500mg/L
pH>4
溫度:80一100'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殘渣,再初步調(diào)整pH值后,提升至新建的PTA污水場。
來水先進入均質(zhì)池。均質(zhì)池內(nèi)設(shè)置了液下攪拌器以實現(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)的正常進行。為防止事故時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)計負荷5kgCOD/m3,COD去除器率80%,每個反應(yīng)器的有效容積8000m30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,從而達到較高的有機物去除率。在反應(yīng)器內(nèi),沿著反應(yīng)器的高度,有機物根據(jù)其生化降解的難易程度分別被去除,并zui終分解為甲烷和二氧化碳。
厭氧過濾器出水進入曝氣池。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行泥水分離。沉淀池出水流至監(jiān)護池。監(jiān)測合格后外排。
4 工程特點
4.1 預(yù)處理技術(shù)
進水水質(zhì)的穩(wěn)定,是生化處理達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,池內(nèi)安裝了潛水攪拌器,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)造了一個良好的運行條件。
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,因此有機負荷率較高,
啟動快。
(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,反應(yīng)器內(nèi)有明顯有機物濃度梯度,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)約運行費用。5 AF 反應(yīng)器的啟動
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的運行穩(wěn)定,CODs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(yīng)器中補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。當反應(yīng)器內(nèi)的厭氧污泥達到一定的活性和有一定量的沼氣產(chǎn)生時,我們認為污泥接種的工作已基本完成,可以添加原水,進入啟動階段。
在接種期間,我們對進水的COD,pH進行了監(jiān)測,保證了厭氧微生物的繁殖、生長。
5.2 啟動階段
5.2.1 啟動前的準備工作
在厭氧過濾器啟動前,為保證AF中的微生物的生長處于*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,我們在進水前做了全面的準備工作。
(1) 準備好足夠的營養(yǎng)鹽和中和藥劑,保證啟動過程中較高的藥劑消耗量。
(2) 檢查設(shè)備和儀表,確保其處于正常運行狀態(tài)。
(3) 分析化驗儀器、藥劑、人員準備就緒。
5.2.2 啟動的初始階段
2002年12月開始向反應(yīng)器A內(nèi)進水,進水水量為150m3/h 左右,啟動階段所用的廢水為現(xiàn)有PTA裝置的廢水與現(xiàn)有UASB出水進行混合后的廢水,并在進AF前的中和池中調(diào)整進水溫度、pH和營養(yǎng)比例。同時,每日監(jiān)測AF反應(yīng)器的進水和出水的COD,pH、溫度,并監(jiān)測產(chǎn)氣量等。當出水COD去除率穩(wěn)定后,再提高COD容積負荷。啟動階段的水質(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 o
(2 )調(diào)整AF進水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容積負荷穩(wěn)定和提高,在完成AF反應(yīng)器的接種、培菌、啟動后,準備開始逐步提高進水的COD濃度,提高COD容積負荷和去除率。
在提升階段,進水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,容積負荷在1.5k gCOD/mad左右。當進水濃度提高時,在保持良好的生物活性的條件下,容積負荷和COD去除率還將進一步提高如表20從 1 - 3月的運行趨勢來看,隨著進水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運行的影響因素
6.1 pH值
pH 值是厭氧反應(yīng)的一個重要的控制因素。產(chǎn)甲烷菌生長的pH適應(yīng)范圍6.5- 7.8 ,*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。
在運行中需根據(jù)pH值的變化,及時調(diào)整進水COD濃度,以維持反應(yīng)器穩(wěn)定運行。當pH值低于6.5,高于8.0時,可暫停AF進水,適當調(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*生長范圍為30-38'C。當溫度達到40℃或低于30℃時,細菌的活性將會降低,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一1000:12.5,2.5。 另外,根據(jù)近年來的科學(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(jié)論
(l)通過目前的運行結(jié)果可以看出:AF-兩段好氧處理高濃度PTA廢水,AF的去除率可達到70%以上,出水水質(zhì)好,運行穩(wěn)定。
(2)采用現(xiàn)有處理PTA廢水的UASB出水接種污泥,可縮短啟動時間至3-4個月。
(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(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
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)波動大、有機物濃度高、pH低等特點。
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,其生產(chǎn)過程中產(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(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殘渣,為防止遠距離輸送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)計水量:400m'/h
水質(zhì):CODG8500mg/L
pH>4
溫度:80一100'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殘渣,再初步調(diào)整pH值后,提升至新建的PTA污水場。
來水先進入均質(zhì)池。均質(zhì)池內(nèi)設(shè)置了液下攪拌器以實現(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)的正常進行。為防止事故時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)計負荷5kgCOD/m3,COD去除器率80%,每個反應(yīng)器的有效容積8000m30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,從而達到較高的有機物去除率。在反應(yīng)器內(nèi),沿著反應(yīng)器的高度,有機物根據(jù)其生化降解的難易程度分別被去除,并zui終分解為甲烷和二氧化碳。
厭氧過濾器出水進入曝氣池。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行泥水分離。沉淀池出水流至監(jiān)護池。監(jiān)測合格后外排。
4 工程特點
4.1 預(yù)處理技術(shù)
進水水質(zhì)的穩(wěn)定,是生化處理達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,池內(nèi)安裝了潛水攪拌器,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)造了一個良好的運行條件。
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,因此有機負荷率較高,
啟動快。
(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,反應(yīng)器內(nèi)有明顯有機物濃度梯度,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)約運行費用。5 AF 反應(yīng)器的啟動
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的運行穩(wěn)定,CODs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(yīng)器中補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。當反應(yīng)器內(nèi)的厭氧污泥達到一定的活性和有一定量的沼氣產(chǎn)生時,我們認為污泥接種的工作已基本完成,可以添加原水,進入啟動階段。
在接種期間,我們對進水的COD,pH進行了監(jiān)測,保證了厭氧微生物的繁殖、生長。
5.2 啟動階段
5.2.1 啟動前的準備工作
在厭氧過濾器啟動前,為保證AF中的微生物的生長處于*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,我們在進水前做了全面的準備工作。
(1) 準備好足夠的營養(yǎng)鹽和中和藥劑,保證啟動過程中較高的藥劑消耗量。
(2) 檢查設(shè)備和儀表,確保其處于正常運行狀態(tài)。
(3) 分析化驗儀器、藥劑、人員準備就緒。
5.2.2 啟動的初始階段
2002年12月開始向反應(yīng)器A內(nèi)進水,進水水量為150m3/h 左右,啟動階段所用的廢水為現(xiàn)有PTA裝置的廢水與現(xiàn)有UASB出水進行混合后的廢水,并在進AF前的中和池中調(diào)整進水溫度、pH和營養(yǎng)比例。同時,每日監(jiān)測AF反應(yīng)器的進水和出水的COD,pH、溫度,并監(jiān)測產(chǎn)氣量等。當出水COD去除率穩(wěn)定后,再提高COD容積負荷。啟動階段的水質(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 o
(2 )調(diào)整AF進水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容積負荷穩(wěn)定和提高,在完成AF反應(yīng)器的接種、培菌、啟動后,準備開始逐步提高進水的COD濃度,提高COD容積負荷和去除率。
在提升階段,進水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,容積負荷在1.5k gCOD/mad左右。當進水濃度提高時,在保持良好的生物活性的條件下,容積負荷和COD去除率還將進一步提高如表20從 1 - 3月的運行趨勢來看,隨著進水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運行的影響因素
6.1 pH值
pH 值是厭氧反應(yīng)的一個重要的控制因素。產(chǎn)甲烷菌生長的pH適應(yīng)范圍6.5- 7.8 ,*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。
在運行中需根據(jù)pH值的變化,及時調(diào)整進水COD濃度,以維持反應(yīng)器穩(wěn)定運行。當pH值低于6.5,高于8.0時,可暫停AF進水,適當調(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*生長范圍為30-38'C。當溫度達到40℃或低于30℃時,細菌的活性將會降低,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一1000:12.5,2.5。 另外,根據(jù)近年來的科學(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(jié)論
(l)通過目前的運行結(jié)果可以看出:AF-兩段好氧處理高濃度PTA廢水,AF的去除率可達到70%以上,出水水質(zhì)好,運行穩(wěn)定。
(2)采用現(xiàn)有處理PTA廢水的UASB出水接種污泥,可縮短啟動時間至3-4個月。
(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(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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