CN1623930A - 一种精对苯二甲酸生产废水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精对苯二甲酸生产废水处理方法，属于环境工程及工业废水处理技术领域。该方法是在设有曝气装置的好氧活性污泥生物反应器中投加具有生物相容性和生物稳定性的多孔柔性载体，构建成厌氧活性污泥和好氧活性污泥共存的厌氧好氧耦合微生物处理体系，用以处理PTA生产废水。本发明的处理方法的优点是停留时间短、处理效率高、占地面积小、投资小和剩余污泥产量少。

Description

一种精对苯二甲酸生产废水处理方法

技术领域

本发明属于环境工程及工业废水处理技术领域，尤其涉及一种精对苯二甲酸生产废水处理方法。

背景技术

精对苯二甲酸(简称PTA)是生产聚酯纤维和PET树脂的基本原料，其生产过程中排放出化学需氧量(COD)负荷高达5～15kg/m³的有机废水。PTA废水的组成非常复杂，主要污染物包括对苯二甲酸、醋酸和苯甲酸等，其中对苯二甲酸是一种致畸有毒的生物难降解有机物。但由于受市场需求的刺激，PTA产能不断扩大，因而PTA生产废水的治理工作也日趋紧迫。

PTA生产废水由于富含有机物，一般采用活性污泥法进行处理，利用活性污泥中各种微生物的新陈代谢作用除去废水中的有机污染物。目前用于处理PTA废水的微生物法工艺主要有：传统活性污泥法、两段好氧活性污泥法和厌氧-好氧分段活性污泥法。传统活性污泥法是一种利用好氧活性污泥体系中的各种微生物处理含有机污染物废水的方法，历史最为悠久，但存在占地面积大、能耗高、停留时间长、处理效率低和剩余污泥产量大等不足之处，目前工业应用已不断减少。中国专利CN1176228A提出的两段好氧活性污泥法具有处理负荷高的优点，但同样存在占地面积大、能耗高和剩余污泥量大等缺点，限制了其在PTA废水处理中的推广应用。厌氧-好氧分段活性污泥法是目前PTA生产废水处理的主流方法，能耗相对传统活性污泥法和两段好氧活性污泥法有所降低，但也存在厌氧装置投资大、启动和维护困难，总水力停留时间长等缺点，厌氧段处理出水必需经过进一步的好氧处理才能达标排放。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有PTA生产废水处理方法占地面积大、能耗高、停留时间长和处理效率低等缺点，提出一种更为有效的PTA生产废水处理方法，通过将厌氧和好氧生物处理过程耦合起来，从而实现PTA生产废水处理过程中的能耗降低、停留时间缩短、处理效率提高、以及投资和运行维护费用降低。

本发明提出一种精对苯二甲酸生产废水处理方法，其特征在于，在设有曝气装置的好氧活性污泥生物反应器中投加具有生物相容性和生物稳定性的多孔柔性载体，构建成厌氧活性污泥和好氧活性污泥共存的厌氧好氧耦合微生物处理体系，用以处理PTA生产废水。

本发明中所述的载体的材料可以选取聚亚氨酯、纤维素、聚乙烯、聚苯乙烯、胶原质/凝胶、右旋糖苷等中的任一种材料。

多孔柔性载体的尺寸和投加量需要根据曝气设备、处理规模和有机负荷确定，其形状不限，可以根据加工条件制成球形、正方体、长方体或其它不规则形体，使用时可采用一种，也可采用几种混合使用。其投加量可占生物反应器有效容积的体积比的范围为1-40％。

本发明所述方法可利用传统好氧活性污泥法的设备及工艺条件实施。

本发明的原理：

本发明将多孔柔性载体加入到好氧活性污泥体系中，一方面可促进载体内部和表面微生物的富集和固定化；另一方面由于溶解氧从主体好氧活性污泥体系向载体内部传递过程中的阻力，载体内部将逐步形成厌氧或缺氧的微环境。由于微生物的种群分布与所处的溶解氧环境密切相关，主体好氧活性污泥体系中将主要以好氧微生物和兼性微生物为主，而在载体内部则以厌氧微生物和兼性微生物为主。因此通过在好氧活性污泥体系中加入多孔柔性载体，可以实现厌氧生物处理过程和好氧生物处理过程的耦合。

由于将好氧生物处理过程和厌氧生物处理过程在同一生物处理体系中耦合起来，PTA生产废水中的难降解有机污染物将首先在载体内的厌氧微环境中实现结构的破解，从大分子的物质变成小分子的物质，从难降解的物质转变为容易生物降解的中间产物，然后在好氧大环境中实现进一步的生物降解。

综上所述，厌氧好氧耦合生物处理法的优点是：

(1)停留时间缩短、处理效率提高。厌氧好氧耦合生物处理法处理PTA生产废水的过程中，厌氧过程能够有效提高难降解有机物的生物降解性，易降解的中间产物通过好氧过程实现快速降解，从而使得整个生物处理过程的停留时间缩短，处理的效率提高。

(2)占地面积小、投资小。厌氧好氧耦合生物处理法，既能避免传统活性污泥法处理PTA废水效率低，停留时间长，占地面积大等问题；同时也能够避免厌氧—好氧分段活性污泥法的总停留时间长，厌氧段出水需要经过好氧段再处理后才能达标的局限性。

(3)启动、操作和维护简单。厌氧好氧耦合生物处理法是一种基于传统活性污泥法的集成耦合生物处理方法，工艺流程清晰，废水处理装置的启动、操作和维护简单。

(4)剩余污泥产量小。厌氧好氧耦合生物处理体系中厌氧微环境的存在，能够实现剩余活性污泥的原位降解，从而降低剩余污泥的产量，有效地降低废水处理的总费用。

附图说明

图1本发明的厌氧好氧耦合过程处理PTA生产废水实施例的流程示意图。

图2本发明的厌氧好氧耦合微生物处理体系的结构示意图。

图3本发明的厌氧好氧耦合环境的示意图。

具体实施方式

本发明提出的一种精对苯二甲酸生产废水处理方法结合附图及实施例进一步说明如下：

本发明方法的工艺流程如图1所示，具体包括以下步骤：

1)PTA生产废水首先经过酸溶液的pH调节，降低废水中TA的溶解量，并经过固液分离装置，实现固体TA的回收，以降低废水中的有机污染物浓度；

2)固液分离过程析出的液体在废水调节均质池中进行pH、碱度、营养盐等调节；

3)调节后的液体进入厌氧好氧耦合生物处理体系进行生物降解处理，该耦合生物处理体系是在设有曝气装置的好氧活性污泥生物反应器中投加具有生物相容性和生物稳定性的多孔柔性载体(该耦合生物处理体系中的厌氧微生物将有效提高PTA生产废水中难降解有机物的生物降解性，并通过好氧和兼性微生物实现易生物降解有机物的快速降解。)；

4)耦合生物处理体系的出水在二级沉淀池中实现泥水分离，排出达标水，同时大部分活性污泥回流到耦合生物处理体系中再利用，极少量剩余污泥排放。

5)当TA的回收环节出现问题时，PTA生产废水直接进入调节均质池，然后进入耦合生物处理体系进行处理(表明此PTA生产废水处理方法有较好的抗冲击性)，如图1中虚线部分所示。

本发明方法的的厌氧好氧耦合微生物处理体系结构如图2所示，包括设有曝气装置3的好氧活性污泥生物反应器，在该反应器中多孔柔性载体2均匀分布在好氧活性污泥体系1中。

本发明的局部厌氧好氧耦合环境如图3所示，图中，多孔柔性载体构成厌氧微生物环境6(载体的内层)和缺氧微生物环境5(载体的外层)，围在载体外面的好氧活性污泥体系构成好氧微生物环境4。

实施例1：

本实施例处理的PTA废水为某化纤公司的PTA生产废水，主要含有对苯二甲酸、醋酸、乙酸乙酯和对甲基苯甲酸等，CODcr为6708mg/L，TA浓度为1800mg/L，pH为4.9。PTA生产废水首先通过加酸调节pH至2.0左右，废水中的TA溶解度急剧下降，再通过固液分离装置将固体TA分离出来。经过pH调节和固液分离后的析出液CODcr降为4380mg/L，TA浓度降为400mg/L。析出液进入调节均质池中后，通过加碱调节pH至7.0±0.1，同时按照CODcr∶N∶P＝1000∶50∶10的比例投加氮、磷营养盐。调节后进入厌氧好氧耦合生物处理体系。

本实施例的厌氧好氧耦合生物处理体系所用的反应器是有效容积17L的内置导流筒的气升式环流反应器，反应器底部设微孔曝气装置，在该反应器中放入好氧活性污泥体系，并在好氧活性污泥体系中加入占反应器的体积百分比3％的1.5cm×1.5cm×1.5cm多孔聚亚氨酯柔性载体，反应器运行方式采用室温下连续操作。耦合生物处理体系中的好氧活性污泥浓度为4-6g/L，载体内活性污泥浓度为7-10g/L，反应器的水力停留时间为21-22小时。

经处理后的出水CODcr降为80-95mg/L，COD去除率为98.5-98.8％，TA浓度降至10mg/L以下。

实施例2：本实施例处理的PTA废水为某石化公司的PTA生产废水，主要含有对苯二甲酸、醋酸和对甲基苯甲酸等，CODcr为6526mg/L，TA浓度为1100mg/L，pH为5.2。PTA生产废水首先通过加酸调节pH至2.0左右，废水中的TA溶解度积聚下降，再通过固液分离装置将固体TA分离出来。经过pH调节和固液分离后的析出液CODcr降为5150mg/L，TA浓度降为280mg/L。析出液进入调节均质池中后，通过加碱调节pH至7.0±0.1，同时按照CODcr∶N∶P＝1000∶50∶10的比例投加氮、磷营养盐。调节后进入厌氧好氧耦合生物处理体系。

本实施例的厌氧好氧耦合生物处理体系采用的反应器是有效容积200L的鼓泡塔反应器，在反应器底部设微孔曝气装置，在该反应器中放入好氧活性污泥体系，并在好氧活性污泥体系中加入占反应器的体积百分比15％的5cm×5cm×4cm多孔聚乙烯柔性载体，反应器运行方式为室温下间歇操作。耦合生物处理体系中的好氧活性污泥为4-6g/L，载体内活性污泥浓度为6-9g/L，生物降解反应时间为28-30小时。

经处理后的出水CODcr降为150-180mg/L，COD去除率为97.2-97.7％，TA浓度降至15mg/L以下。

实施例3：

本实施例处理的PTA废水为某石化公司的PTA生产废水，主要含有对苯二甲酸、醋酸、4-CBA和对甲基苯甲酸等，CODcr为6845mg/L，TA浓度为1200mg/L，pH为5.8。PTA生产废水不经过TA回收环节，直接进入调节均质池，加碱调节pH至7.5±0.1，同时按照CODcr∶N∶P＝1000∶50∶10的比例投加氮、磷营养盐。调节后进入厌氧好氧耦合生物处理体系。

本实施例的厌氧好氧耦合生物处理体系所用的反应器是有效容积70L的内置导流筒的气升式环流反应器，在反应器底部设环形曝气装置，在该反应器中放入好氧活性污泥体系，并在好氧活性污泥体系中投加体积百分比5％的直径2.5cm的球形多孔聚亚氨酯柔性载体，反应器采用室温序批式(SBR)操作方式。耦合生物处理体系中的好氧活性污泥为4-6g/L，载体内活性污泥浓度为7-9g/L，生物降解反应时间为19-21小时。

经处理后的出水CODcr降为100-120mg/L，COD去除率为98.2-98.5％，TA浓度降至10mg/L以下。

实施例4：

本实施例处理的PTA废水为某石化公司的PTA生产废水，主要含有对苯二甲酸、醋酸、4-CBA和对甲基苯甲酸等，CODcr为6900mg/L，TA浓度为1400mg/L，pH为5.0。PTA生产废水首先通过加酸调节pH至2.0左右，废水中的TA溶解度积聚下降，再通过固液分离装置将固体TA分离出来。经过pH调节和固液分离后的析出液CODcr降为5000mg/L，TA浓度降为300mg/L。析出液进入调节均质池中后，通过加碱调节pH至7.0±0.1，同时按照CODcr∶N∶P＝1000∶50∶10的比例投加氮、磷营养盐。调节后进入厌氧好氧耦合生物处理体系。

本实施例的厌氧好氧耦合生物处理体系所用的反应器是有效容积300L的长方体型反应器，在反应器底部设3根长条形曝气装置，在该反应器中放入好氧活性污泥体系，并在好氧活性污泥体系中投加体积百分比35％的边长为8cm-15cm的正方体多孔聚苯乙烯柔性载体，反应器采用室温下连续操作方式。耦合生物处理体系中的好氧活性污泥为4.5-6.2g/L，载体内活性污泥浓度为7.0-9.8g/L，反应器的水力停留时间为32-35小时。

经处理后的出水CODcr降为110-130mg/L，COD去除率为90.2-92.1％，TA浓度降至15mg/L以下。

Claims (6)

1、一种精对苯二甲酸生产废水处理方法，其特征在于，在设有曝气装置的好氧活性污泥生物反应器中投加具有生物相容性和生物稳定性的多孔柔性载体，构建成厌氧活性污泥和好氧活性污泥共存的厌氧好氧耦合微生物处理体系，用以处理PTA生产废水。

2、根据权利要求1所述的废水处理方法，其特征在于，所述的多孔柔性载体的材料选取聚亚氨酯、纤维素、聚乙烯、聚苯乙烯、胶原质/凝胶、右旋糖苷中的任一种材料。

3、根据权利要求1所述的废水处理方法，其特征在于，所述的多孔柔性载体的形状为球形、正方体、长方体或不规则形体之中的一种或几种混合。

4、根据权利要求1所述的废水处理方法，其特征在于，所述多孔柔性载体投加量占生物反应器有效容积的体积比的范围为1-40％。

5、根据权利要求1所述的废水处理方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

1)PTA生产废水首先经过酸溶液的pH调节，降低废水中TA的溶解量，并经过固液分离装置，实现固体TA的回收，以降低废水中的有机污染物浓度；

2)固液分离过程析出的液体在废水调节均质池中进行pH、碱度、营养盐等调节；

3)调节后的液体进入厌氧好氧耦合生物处理体系进行生物降解处理；

4)耦合生物处理体系的出水在二级沉淀池中实现泥水分离，排出达标水，同时大部分活性污泥回流到耦合生物处理体系中再利用，极少量剩余污泥排放。

6、根据权利要求4所述的废水处理方法，其特征在于，还包括：

5)当TA的回收环节出现问题时，PTA生产废水直接进入调节均质池，然后进入耦合生物处理体系进行处理。