PTA污水处理工艺生化方法

　　芳烃-聚酯产业链是石化行业最重要的链条之一，截至2018年底，国内聚酯产能接近5500万/a，2020年总产能接近6500万t/a。因此，发展高效、稳定的PTA废水处理及回用技术已经成为以聚酯产业为核心的化工项目可持续发展的关键问题之一。

　　一、PTA废水

　　PTA废水CODCs含量为5000~9000mg/L，对苯二甲酸含量为500〜1200mg/L；对甲基苯甲酸为400-800mg/L；苯甲酸为300-500mg/L；乙酸为500-1000mg/L；钻、锰、漠等污染物，水质、水量随装置运行状况变化很大，属于高难处理废水，水质很难达到GB31571-2015《石油化学工业污染物排放标准》。

　　二、目前国内外PTA废水处理工艺路线

　　PTA废水中的BOD5/LODcs=0.6~0.8；乙酸微溶于水，对苯二甲酸(TA)难溶于水，溶解度随温度降低而降低。pH=5.1左右时开始析出，pH=3.8左右时大部分TA都已析出；废水中含有少量含量的催化剂，废水中的Co2+、Mn2+含量能达1000mg/L以上。当Co2+浓度达到200mg/L、Mn2+含量达到100mg/L时，就会影响厌氧污泥的活性，甚至使厌氧微生物死亡。

　　目前国内已经运行PTA废水的处理工艺路线有以下几种：

　　PTA废水→预处理→IC+MBBR→软化水处理→深度处理→中水回用处→达标排放!

　　PTA废水→预处理→生化处理→达标排放

　　PTA废水→混凝沉降→旋流分离→生化处理→混凝沉降→生物炭塔过滤→达标排放。

　　PTA废水→水解酸化→沉淀→生化处理→混凝沉降→臭氧氧化→达标排放。

　　PTA废水→中和配水均质→接触氧化→纯氧曝气生化处理→沉降→达标排放。

　　PTA废水→中和均质→PTA高效降解菌及其协同菌并固定化处理→沉降→达标排放。

　　TA废水→中和均质→UASB反应器→厌氧沉淀池→2段好氧生化处理系统→流砂过滤器→放流水监测池→达标排放。

　　三、PTA废水处理技术特点

　　3.1预处理技术

　　降温一均质一酸沉一中和是PTA污水预处理的关键。PTA污水水温在60~80℃需要采取降温措施;PTA装置事故或停车排水量一次为5000m3~12000m3，CODco为27~107/，需事故池、均质池(罐)，进行酸沉，利用对二苯甲酸(TA)在酸性条件(pH=3.8左右)将TA从废水中析出;某些企业采用以多孔金属烧结过滤器为核心的过滤系统，对这部分悬浮固体进行回收，回收率达60%以上。正常运行连续排放的尾气放空塔等废水和氧化残渣废水呈酸性，而间歇排放废水呈碱性，在pH调节池内中和。废水在初沉池之后均值罐之前调节pH值，投加盐酸/氢氧化钠将pH值调节至中性。确保系统平稳运行预处理单元对废水水质及水量进行调节，以保证生化进水稳定。

　　3.2生化组合处理技术

　　目前国内外PTA废水采用生物处理降解主要有以下几种：

　　3.2.1O-O2级好氧组合

　　第1级好氧处理单元COD负荷相对较高，主要去除易降解的有机污染物。第2级好氧处理单元COD负荷相对较低，将其控制在好氧延时曝气阶段，控制较长的污泥龄和水力停留时间，以达到较低的出水指标，每一好氧反应阶段微生物的种群不同，负荷不同，产生了不同的优势菌群。每一好氧阶段都可以达到最佳的反应状态，有效的降低了总的水力停留时间。国内如上海石化、辽阳石化、洛阳石油化工总厂和乌鲁木齐石化公司采用的都是2级好氧的工艺，占地面积大，能耗高。有待改造提升。

　　3.2.2A-O组合主要有：UASB+O;IC+O;IC+MBBR

　　通过跟踪PTA企业厌氧反应器运行数据表明，UASB及IC处理器中的上升流速一般在3~15m/h。在厌氧污泥颗粒化驯养成功后，COD去除率由原来的60%上升到75%以上。UASB运行费用低，易造成后续A/O生化池中的碳氮比失衡，在寒冷地区的运行负荷极低，该工艺不适用于东、西北等地区。目前国内扬子石化采用的UASB加填料的厌氧工艺，后续再采用好氧法。仪征石化采用AF厌氧生物滤池再加好氧的工艺。

　　IC是新一代高效厌氧反应器，废水在反应器中自下而上流动，进行水解酸化、产氢产乙酸和产甲烷化反应，将绝大多数污染物分解成H2、C02、CH4、小分子链物质和水。

　　如BP马来西亚关丹PTA工厂和韩国三星PTA工厂运用荷兰帕克公司IC反应器进行PTA污水处理，取得了很好的效果。

　　MBBR工艺原理是通过向反应器中投加一定数量的悬浮载体，提高反应器中的生物量及生物种类，从而提高反应器的处理效率。由于填料密度接近于水，所以在曝气的时候，与水呈完全混合状态，微生物生长的环境为气、液、固三相。载体在水中的碰撞和剪切作用，使空气气泡更加细小，增加了氧气的利用率。另外，每个载体内外均具有不同的生物种类，内部生长一些厌氧菌或兼氧菌，外部为好养菌，这样每个载体都为一个微型反应器，使硝化反应和反硝化反应同时存在，从而提�了处理效果。MBBR工艺依靠曝气池内的曝气和水流的提升作用使载体处于流化状态，进而形成悬浮生长的活性污泥和附着生长的生物膜，兼具传统流化床和生物接触氧化法两者的优点，这就使得移动床生物膜使用了整个反应器空间，充分发挥附着相和悬浮相生物2者的优越性，与以往的填料不同的是，悬浮填料能与污水频繁多次接触因而被称为“移动的生物膜。

　　通过现场调研PTA企业分析，采用IC+MBBR法生物处理废水，CODCa、BOD5、SS等的去除率都大于99.8%，对于低温、高盐、低基质等恶劣水质条件下，仍有较好的处理效果。通过悬浮填料在2级生化池中的充分流化，抗冲击负荷能力强，处理效果好。生物膜传质比活性污泥慢，同样生物降解产生的热量与水体交换较慢，提高微生物的局部环境温度，有利于细菌活性的维系，活性污泥不易膨胀。老化脱落的生物膜无机质比例较高，密度大，易于沉降。在我国内蒙和东、西北地区，冬季寒冷季节一般要持续半年。污水进水温度持续低温的情况下，对活性污泥的生长和降解污染物的能力会受到很大的影响。而MBBR工艺系统中具有普通活性污泥法不具备的生物膜系统，抵抗低温的能力更为优秀，例如在我国的内蒙赤峰县污水进水温度最低时达到4℃，持续监测出水水质指标1个月后发现，污染物指标仍能够满足国家排放标准。现已有100多个基于此技术的污水处理厂在17个国家中投入使用或在建造之中。

　　四、结语

　　(1)PTA废水→预处理→IC+MBBR→软化水处理→深度处理→中水回用处→达标排放处理效果稳定，处理后水质达到GB8978-1996《国家污水综合排放标准》1级标准的相关要求。

　　(2)扬子石化公司PTA创造性地采用目前国内外尚无先例的特定菌种以取代现有装置中野生状态微生物处理PTA污水，成功地完成了PTA高效降解菌人工筛选及其协同菌并固定化的试验，用该技术处理PTA污水小试水力停留时间仅为现有工艺的1/5，处理能力比普通活性污泥法高3倍以上，且具有处理效率高，稳定性好等优点。

　　(3)IC+MBBR法优点：

　　①对污水水质、水量的变化有较强的适应性，管理方便，不会发生污泥膨胀。

　　②微生物世代时间较长，且生物相对更为丰富、稳定，产生的剩余污泥少。

　　③能够处理低浓度的污水。

　　生物膜法参与净化反应微生物多样化，生物的食物链长。而活性污泥法则相对较少，但微生物和污水中的物质也可以形成相对复杂的生物链。由于微生物附着于固体表面，即使增殖速度慢的微生物也能生长繁殖。而在活性污泥法中，世代期比停留时间长的微生物被排出曝气池，因此，生物膜中的生物相更为丰富，且沿水流方向膜中生物种群具有一定分布。

　　(4)IC+MBBR法缺点：

　　①增加了系统的投资。

　　②附着于固体表面的微生物量较难控制，操作伸缩性差。(来源：中国石油工程建设有限责任公司北京设计分公司)