CN111762981A - Pta污水处理系统及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PTA污水处理系统及处理方法。所述PTA污水处理系统包括预处理单元、厌氧处理单元和好氧处理单元；其中，所述预处理单元包括初沉池和均质罐，所述厌氧处理单元包括厌氧循环罐和厌氧反应器，所述好氧处理单元包括至少一射流曝气池和至少一沉淀池；所述初沉池、均质罐、厌氧循环罐、厌氧反应器、至少一射流曝气池和至少一沉淀池依次连接；并且，所述至少一个沉淀池的污泥排放口还与所述射流曝气池的物料入口连通。本发明实施例提供的一种PTA污水处理系统和方法，能够有效节省污水处理的能耗，降低运行成本，使经处理后的污水达到排放标准。

Description

PTA污水处理系统及处理方法

技术领域

本发明涉及一种污水处理系统，特别涉及一种PTA污水处理系统及处理方法，属于机械技术领域。

背景技术

传统PTA污水处理工艺采用两级好氧或UASB厌氧反应器+两级好氧工艺，传统厌氧去除率低，好氧负荷大，能耗高，出水COD很难达标排放的问题。

PTA装置生产污水含有对苯二甲酸、对二甲苯、甲基苯甲酸、邻苯二甲酸、苯甲酸、醋酸甲酯、4-CBA、醋酸、钴、锰、溴等污染物，该污水通常呈酸性，当使用碱液冲洗管道和设备时则呈碱性，COD及有机酸含量高，水质、水量随装置运行状况变化很大，属于高难处理污水。

PTA装置生产废水一般有连续生产污水、间歇污水、检修冲洗污水、事故污水等。连续生产污水包含氧化工段排放污水、尾气放空塔排放污水、氧化残渣污水；间歇污水包含氧化PRF 排放污水、精制PRF排放污水、机封及地面冲洗水等；检修冲洗污水是检维修期间冲洗管道或设备的排水；事故污水是发生事故时所产生的污水。以上四种排污水PH、COD、电导率、特征污染物等水质、水量均存在着较大差别。

随着PTA生产技术的不断升级，排放的污水COD浓度也随之升高，达20000mg/L以上，电导也随之升高，对污水处理将是严峻的考验。采用传统PTA污水处理装置目前普遍存在投资高、能耗高、流程长、设备运行稳定性差、水质难达标等情况。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种PTA污水处理系统及处理方法，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种PTA(精对二苯甲酸)污水处理系统，其包括依次连接的预处理单元、厌氧处理单元和好氧处理单元；其中，

所述预处理单元包括初沉池和均质罐，所述厌氧处理单元包括厌氧循环罐和厌氧反应器，所述好氧处理单元包括至少一射流曝气池和至少一沉淀池；所述初沉池、均质罐、厌氧循环罐、厌氧反应器、至少一射流曝气池和至少一沉淀池依次连接；并且，所述至少一个沉淀池的污泥排放口还与所述射流曝气池的物料入口连通。

进一步的，所述预处理单元包括缓冲罐、换热器、初沉池和均质罐，所述厌氧处理单元包括厌氧循环罐和厌氧反应器，所述好氧处理单元包括冷却机构、第一射流曝气池、第一沉淀池、第二射流曝气池、第二沉淀池、高密池和监控水池；所述缓冲罐、换热器、初沉池、均质罐、厌氧循环罐、厌氧反应器、冷却机构、第一射流曝气池、第一沉淀池、第二射流曝气池、第二沉淀池、高密池和监控水池依次连接；并且，所述第一沉淀池的污泥排放口还与所述第一射流曝气池的物料入口连通，所述第二沉淀池的污泥排放口还与所述第二射流曝气池的物料入口连通。

进一步的，所述厌氧反应器的进水口与所述厌氧循环罐连接，所述厌氧反应器的至少一个出水口还与所述厌氧循环罐连接，进而在所述厌氧循环罐和厌氧反应器之间形成可供污水循环流动的回路。

进一步的，所述缓冲罐、均质罐、厌氧循环罐内均设置有射流搅拌器。

进一步的，所述初沉池的出水口经连接管路与均质罐的一个进水口连接，且所述连接管路还与pH调节机构连接，所述pH调节机构至少用于向所述连接管路内输送pH调节介质，所述 pH调节介质可以是酸性或碱性药剂，所述酸性药剂包括但不限于盐酸、硫酸等酸性药剂，所述碱性药剂包括但不限于氢氧化钠、氨水等碱性药剂，所述pH调节机构通过自动控制系统维持管内污水pH在7-8。

进一步的，所述冷却机构包括冷却塔。

进一步的，所述第一射流曝气池、第二射流曝气池还与风机连接。

进一步的，所述厌氧反应器还与沼气储存机构连接，所述沼气储存结构可以使沼气稳压柜。

进一步的，所述第一沉淀池和第二沉淀池还与污泥处理系统连接。

本发明实施例还提供了一种PTA污水处理方法，其包括：

提供所述的PTA污水处理系统；

使待处理的污水在均质罐中混合均质，将均质罐输出的污水的温度调节至35-38℃、pH值调节至7～8后依次输入厌氧循环罐、厌氧反应器；

使厌氧反应器输出的一部分污水回流至厌氧循环罐中，另一部分污水降温至30-33℃后依次输入射流曝气池、沉淀池，并使所述沉淀池排放的一部分污泥回流至射流曝气池、一部分污泥输入至污泥预处理系统。

进一步的，所述厌氧反应器内接种有厌氧颗粒污泥，所述厌氧颗粒污泥的粒径为2-4mm，厌氧颗粒污泥中挥发性悬浮物与总悬浮物的比值≥0.7。

进一步的，待处理的污水在厌氧反应器中的厌氧消化反应的温度为35-38℃，反应时间为28-35h，反应环境的PH值为7-8。

进一步的，第一曝气池和第二曝气池的溶解氧为2-3mg/l，容积负荷为2-3kgCOD/(m³·d)，第第一沉淀池和第二沉淀池表面负荷为0.6-1.0m³/(m²·h)。

进一步的，所述第一曝气池、第二曝气池的风量由风机提供，所述风机出风口的压力为 60-100KPa。

与现有技术相比，本发明的优点包括：

本发明实施例提供的一种PTA污水处理方法采用厌氧颗粒污泥接种启动的方式进行厌氧消化反应，可快速启动高效厌氧反应器，缩短污泥驯化时间，而传统的厌氧器需约2年时间才能将污泥驯化培养成颗粒，COD的去除率仅为50-70％；而本发明中的高效厌氧反应器驯养颗粒污泥仅需4-6个月即可使COD的去除率达到70-90％，可节约大量时间与运行费用；

本发明实施例提供的一种PTA污水处理系统和方法，能够有效节省污水处理的能耗，降低运行成本，使经处理后的污水达到排放标准。

附图说明

图1是本发明一典型实施案例中一种PTA污水处理系统的结构示意图；

图2是本发明一典型实施案例中一种PTA污水处理方法中的消化反应原理图。

具体实施方式

鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。

本发明实施例一方面提供了一种PTA污水处理系统，其包括预处理单元、厌氧处理单元和好氧处理单元；其中，

所述预处理单元包括依次连接设置的第一沉淀池和均质罐，所述预处理单元至少用于沉淀分离污水中的TA和/或BA，并将污水的pH值调节至预设值；

所述厌氧处理单元包括依次连接设置的厌氧循环罐、厌氧反应器和沼气稳压柜，其中，所述厌氧循环罐与所述均质罐连接；所述厌氧处理单元至少用于使经预处理单元处理后的污水于厌氧条件下分解产生沼气，并将产生的沼气储存于所述沼气稳压柜中；

所述好氧处理单元包括依次连接设置的第一曝气池、第二沉淀池、第二曝气池和第三沉淀池，其中，所述第一曝气池与所述厌氧反应器连接，所述第一曝气池与第二沉淀池双向连接，并形成可供污水循环流动的回路，所述第二曝气池与第三沉淀池双向连接，并形成可供污水循环流动的回路，以及，所述第一曝气池和第二曝气池还与鼓风机连接，所述第二沉淀池、第三沉淀池还与污泥处理机构连接，所述好氧处理单元至少用于使经厌氧处理单元处理后的污水于富氧环境下反应以除去污水中的COD，并分离除去污水中的污泥。

本发明实施例还提供了一种PTA污水处理方法具体包括：

1)预处理：将污水输入缓冲罐中进行存储、均质，之后将缓冲罐中的污水泵送至换热器中进行降温，所述换热器的出水进入第一沉淀池中淀析出污水中的TA/BA，将初沉池中污水泵送至均质罐中，并将污水的PH调节至预设值；

2)厌氧处理：所述均质罐的出水依次进入厌氧循环罐、厌氧反应器中，所述厌氧反应器中的进水还与厌氧反应器中的出水于厌氧循环罐中混合，其中，来自所述厌氧反应器中的出水水量为来自所述厌氧反应器进水水量的3-5倍，在所述厌氧反应器中，污水中的有机物在厌氧环境下发生厌氧消化反应而被分解产生沼气，所述厌氧反应器中产生的沼气被输入至沼气稳压柜中进行储存；

3)好氧处理：所述厌氧反应器的出水经冷却塔冷却后依次进入第一曝气池、第一沉淀池、第二曝气池、第二沉淀池、高密池和监控池；以及，所述第一沉淀池中的部分排泥回流至第一曝气池，另一部分排至污泥处理机构，所述第二沉淀池中的部分排泥回流至第二曝气池，另一部分排至污泥处理机构，其中，所述第一曝气池和第二曝气池中的空气由鼓风机供给。

请参阅图1，本发明一典型实施案例中的一种PTA污水处理系统包括预处理单元、厌氧处理单元和好氧处理单元；其中，

所述预处理单元主要是将来水进行存储、降温、沉淀、均质、pH调节；该预处理单元主要包括依次连通设置的缓冲罐1、换热器2、初沉池3、均质罐4等设备，连续来水可以直接进入换热器2中，并经换热器2调节温度后进入下游处理设备中，周期性来水(周期性来水可以是间歇排放污水、检维修排放污水、事故排放污水等)可以先进入缓冲罐1中，在缓冲罐1中积蓄后再进入换热器2中进行温度调节，继而进入下游处理设备中；

所述厌氧处理单元主要是将经预处理后的污水进行厌氧反应处理，将污水中的大部分有机物转化成沼气，该厌氧处理单元主要包括依次连通设置的厌氧循环罐5、厌氧反应器(例如高效内循环厌氧反应器，下同)6、沼气稳压柜7等设备，该厌氧循环罐5与均质罐4连通，并主要用于接收储存来自均质罐4中经预处理后的污水，厌氧反应器6内接种厌氧颗粒污泥，能够与污水中的有机物在厌氧环境下发生厌氧消化反应而被分解产生沼气，厌氧反应器6的进水与厌氧反应器6部分出水在厌氧循环罐5中混合，厌氧反应器6中产生的沼气被输入至沼气稳压柜7中进行存储；

所述好氧处理单元主要作用是将COD进一步去除直至达标排放，好氧处理单元主要包括依次连接设置冷却塔8、第一射流曝气池9、第一沉淀池11、第二射流曝气池12、第二沉淀池 13、高密池14、监控水池15等设备，第一射流曝气池9和第二射流曝气池12还与鼓风机(或称之为风机)10连接，鼓风机10用于向第一射流曝气池9和第二射流曝气池12内提供风量 (或者理解为气流或氧气)；第一沉淀池11和第二沉淀池13中沉淀的污泥排放至污泥处理设备。

本发明一典型实施案例中的一种PTA污水处理方法是通过如图1中所示的一种PTA污水处理系统实现的，该方法具体包括如下过程：

1)预处理：周期性来水(或者可以理解为非正常的生产污水)先进入缓冲罐1中进行存储、均质，而后按一定流量泵送至换热器2中以将污水的温度调节至38-42℃，降温后的污水进入初沉池3中淀析出TA、BA等；连续来水(可以理解为正常的生产污水)直接进入换热器2 中降温后进入除沉池3中沉淀析出TA、BA等；将除沉池3出水的PH调节至7-8后泵送至均质罐4混合、均质、存储，均质罐设置有高效射流搅拌装置，能快速混合均质，达到进入厌氧系统的要求；

2)厌氧处理：来自均质罐4的污水进入厌氧循环罐5中，之后被泵送至厌氧反应器6中，其中厌氧反应器6的进水还与厌氧反应器6部分出水在厌氧循环罐5中混合，厌氧循环罐5内污水的温度为38-42℃，pH值为7-8；其中，厌氧反应器6内接种厌氧颗粒污泥(粒径2-4mm，VSS/TSS(即挥发性悬浮物/总悬浮物)≥0.7)，能够与污水中的有机物在厌氧环境下发生厌氧消化反应而被分解产生沼气；厌氧反应器6的出水进入好氧处理单元，厌氧反应器6顶部沼气进入沼气稳压柜(沼气稳压柜中的压力为5-8KPa(G))7中进行储存，而后沼气可作燃料或点火燃烧；

3)好氧处理：厌氧反应器6出水经冷却塔8降温至30-35℃后依次进入第一射流曝气池 9、第一沉淀池11、第二射流曝气池12、第二沉淀池13、高密池14、监控水池15，出水达到排放标准；其中，第一沉淀池11的排泥100％流量回流至第一射流曝气池9中，根据排至污泥处理单元；第二沉淀池13的排泥一部分回流至第二射流曝气池12中，一部分排至污泥处理单元；第一射流曝气池9与第二射流曝气池12的风量、风压由鼓风机10供给。

具体的，请再次参阅图1和图2，在厌氧反应器6内接种有厌氧颗粒污泥，厌氧颗粒污泥能够与污水中的有机物在厌氧环境下发生厌氧消化反应而被分解产生沼气；该厌氧消化反应包括四个相对独立但密不可分的步骤：水解阶段、酸化阶段、产氢产乙酸阶段、产甲烷阶段(如图2所示)，该厌氧消化反应的反应温度为35～38℃，pH值为7～8，反应时间为28～35小时。

具体的，其中厌氧颗粒污泥中的酸化细菌完成厌氧消化反应的前两个步骤，即水解和酸化阶段，酸化细菌通过胞外酶将蛋白质、脂肪、碳酸化合物水解为能进入细胞内部的小分子物质，在细胞内部氧化降解为二氧化碳、氢和挥发性脂肪酸；厌氧颗粒污泥中的产氢产乙酸菌在酸化过程中把酸化阶段的产物转化为乙酸盐、氢及二氧化碳；厌氧颗粒污泥中的产甲烷菌将乙酸盐、氢及二氧化碳转化为甲烷；其中，甲酸盐、甲醇、一氧化碳和甲胺等在产甲烷菌作用下转化成甲烷，在厌氧反应器6中处于次等重要地位。

具体的，好氧处理的过程具体可以包括：厌氧处理单元的出水经冷却塔8降温至30-35℃后进入第一射流曝气池9，在好氧菌的作用下除去80～90％的COD；第一射流曝气池9的出水自流入第一沉淀池11中进行沉淀，进而分离出其中的活性污泥；第一沉淀池11中的出水自流至第二射流曝气池12中并在好氧菌的作用下除去剩余的COD；第二射流曝气池12的出水自流入第二沉淀池13中进行沉淀，进而分离出其中的活性污泥；第二沉淀池13的出水自流入高密池 14中，在高密池14中除去水中的悬浮物，而后经监控水池15外排。

具体的，自第一沉淀池11中的排泥一部分回流至第一射流曝气池9中，一部分排至污泥处理单元；第二沉淀池13排泥一部分用于回流至第二射流曝气池12，一部分排至污泥处理单元；具体的，所述第一射流曝气池9与第二射流曝气池12的风量、风压由鼓风机10供给；具体的，所述第一射流曝气池9、第二射流曝气池12的水深为6～10m。

具体的，厌氧反应器6连接厌氧循环罐5，厌氧反应器6进水与厌氧反应器7部分出水在厌氧循环罐5中混合，能降低进水的COD及对厌氧菌不利或有毒性物质的浓度，并能缓冲进水 PH的波动，能很好的起到保护高效厌氧反应器，相比传统厌氧工艺，本发明中具有更强的抗冲击性。

具体的，本发明实施例中所述的沼气稳压柜7可以是湿式气柜、干式气柜或双膜式气柜的任意中一种，其主要用于缓存沼气、稳定系统的压力波动，使系统工作更平稳，其可以通过市购获得，其具体的型号等可以根据实际需要进行选择。

具体的，本发明实施例中所述的换热器2是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的换热节能设备，是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足工艺条件的需要，同时也是提高能源利用率的主要设备之一；其可以是管壳式或板式换热器等，该换热器2可以采用现有技术中的换热器，其可以通过市购获得，其具体的型号等可以根据实际需要进行选择；缓冲罐1与均质罐4为一种钢制或钢砼制作的储存容器，本领域技术人员可以根据实际需要设计不同容积，其可以通过现场施工制作而获得。

具体的，厌氧反应器6是一种高效的多级内循环厌氧反应罐，它具有占地少、有机负荷高、抗冲击能力更强，性能更稳定、操作管理更简单的特点，厌氧反应罐适用于有机高浓度废水处理；厌氧循环罐5和厌氧反应器6其具体的型号等可以根据水质、水量进行设计，现场制作；沼气稳压柜7、冷却塔8均可以通过市购获得，其具体的型号等可以根据实际需要进行选择，在此不再赘述。

具体的，本发明实施例提供的一种PTA污水处理系统中的缓冲罐、均质罐、厌氧循环罐罐内采用高效射流搅拌器，该搅拌器能快速进行混合、均质，比传统搅拌器或曝气搅拌更高效节能、搅拌效果更好，高效射流搅拌装置使用温度广(-20-300℃)、耐压力能力强(≯5.0MPa)，且搅拌不产生废气，其可以通过市购获得，其具体的型号等可以根据实际需要进行选择。

具体的，本发明采用厌氧颗粒污泥接种启动的方式进行厌氧消化反应，可快速启动厌氧反应器，缩短污泥驯化时间，而传统的厌氧器需约2年时间才能将污泥驯化培养成颗粒，COD的去除率仅为50-70％；而本发明中的厌氧反应器驯养颗粒污泥仅需4-6个月即可使COD的去除率达到70-90％，可节约大量时间与运行费用。

具体的，本发明采用射流曝气器，其采用文氏管射流原理，在射流流体压力的作用下，射流携带氧分子和微小气泡，使空气中的氧充分被溶解和吸收，提高了氧转移效率和充氧能力。射流混合曝气器氧利用率30-35％(6-10m有效水深)，充氧能力0.10-0.24KgO₂m³·h，其可以通过市购获得，其具体的型号等可以根据实际需要进行选择。

实施例

以某石化公司PTA污水为例，该污水COD为12000-16000mg/l，其中TA(对二苯甲酸)为2000-3500mg/l，BA(苯甲酸)为1000-1800mg/l，醋酸为5000-8000mg/l，水中基本不含氮、磷元素，经过预处理、厌氧处理、好氧处理三个工艺段，运行6个月后，各工艺段水质化验情况如表1所示：

表1为某石化公司PTA污水经本发明提供的污水处理系统处理后各工艺段水质化验情况

本发明实施例提供的一种PTA污水处理系统和方法，能够有效节省污水处理的能耗，降低运行成本，使经处理后的污水达到排放标准。

应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种PTA污水处理系统，其特征在于包括依次连接的预处理单元、厌氧处理单元和好氧处理单元；其中，

所述预处理单元包括初沉池和均质罐，所述厌氧处理单元包括厌氧循环罐和厌氧反应器，所述好氧处理单元包括至少一射流曝气池和至少一沉淀池；所述初沉池、均质罐、厌氧循环罐、厌氧反应器、至少一射流曝气池和至少一沉淀池依次连接；并且，所述至少一个沉淀池的污泥排放口还与所述射流曝气池的物料入口连通。

2.根据权利要求1所述的PTA污水处理系统，其特征在于：所述预处理单元包括缓冲罐、换热器、初沉池和均质罐，所述厌氧处理单元包括厌氧循环罐和厌氧反应器，所述好氧处理单元包括冷却机构、第一射流曝气池、第一沉淀池、第二射流曝气池、第二沉淀池、高密池和监控水池；所述缓冲罐、换热器、初沉池、均质罐、厌氧循环罐、厌氧反应器、冷却机构、第一射流曝气池、第一沉淀池、第二射流曝气池、第二沉淀池、高密池和监控水池依次连接；并且，所述第一沉淀池的污泥排放口还与所述第一射流曝气池的物料入口连通，所述第二沉淀池的污泥排放口还与所述第二射流曝气池的物料入口连通。

3.根据权利要求2所述的PTA污水处理系统，其特征在于：所述厌氧反应器的进水口与所述厌氧循环罐连接，所述厌氧反应器的至少一个出水口还与所述厌氧循环罐连接，进而在所述厌氧循环罐和厌氧反应器之间形成可供污水循环流动的回路。

4.根据权利要求2所述的PTA污水处理系统，其特征在于：所述缓冲罐、均质罐、厌氧循环罐内均设置有射流搅拌器；和/或，所述初沉池的出水口经连接管路与均质罐的一个进水口连接，且所述连接管路还与pH调节机构连接，所述pH调节机构至少用于向所述连接管路内输送pH调节介质。

5.根据权利要求2所述的PTA污水处理系统，其特征在于：所述冷却机构包括冷却塔；和/或，所述第一射流曝气池、第二射流曝气池还与风机连接。

6.根据权利要求2所述的PTA污水处理系统，其特征在于：所述厌氧反应器还与沼气储存机构连接；和/或，所述第一沉淀池和第二沉淀池还与污泥处理系统连接。

7.一种PTA污水处理方法，其特征在于包括：

提供如权利要求1-6中任一项所述的PTA污水处理系统；

使待处理的污水在均质罐中混合均质，将均质罐输出的污水的温度调节至35-38℃、pH值调节至7～8后依次输入厌氧循环罐、厌氧反应器；

使厌氧反应器输出的一部分污水回流至厌氧循环罐中，另一部分污水降温至30-33℃后依次输入射流曝气池、沉淀池，并使所述沉淀池排放的一部分污泥回流至射流曝气池、一部分污泥输入至污泥预处理系统。

8.根据权利要求7所述的PTA污水处理方法，其特征在于：所述厌氧反应器内接种有厌氧颗粒污泥，所述厌氧颗粒污泥的粒径为2-4mm，厌氧颗粒污泥中挥发性悬浮物与总悬浮物的比值≥0.7。

9.根据权利要求7所述的PTA污水处理方法，其特征在于：待处理的污水在厌氧反应器中的厌氧消化反应的温度为35-38℃，反应时间为28-35h，反应环境的PH值为7-8。

10.根据权利要求7所述的PTA污水处理方法，其特征在于：第一曝气池和第二曝气池的溶解氧为2-3mg/l，容积负荷为2-3kgCOD/(m³·d)，第第一沉淀池和第二沉淀池表面负荷为0.6-1.0m³/(m²·h)。

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