- 相關(guān)推薦
UASB工藝在PTA廢水處理的應用論文
摘要：介紹了UASB工藝處理PTA廢水的操作要點，針對UASB工藝處理PTA廢水時遇到的問題，提出了具體的解決方法。
關(guān)鍵詞：PTA廢水處理；UASB；顆粒污泥
廈門某PTA廠廢水處理采用了UASB（上流式厭氧反應器）處理技術(shù)，其COD去除量75噸以上，去除效率穩(wěn)定在87%-89%，甲烷氣月產(chǎn)量100萬立方米左右，污水處理裝置的電耗、物耗極低，銷售CH4的收入抵扣能物耗的費用后實現(xiàn)盈余。本文就初期啟動、工藝參數(shù)的控制、操作過程中遇到的問題及對策進行介紹，為PTA廢水的厭氧生物處理提供一個成功的案例。
1UASB初期啟動
1.1污泥接種
接種污泥的選擇是關(guān)鍵，首選同類水質(zhì)的顆粒污泥，此種污泥馴化時間短，啟動快。其次選用其它水質(zhì)的顆粒污泥。若無顆粒污泥，可用污水處理廠的厭氧消化污泥或養(yǎng)豬場發(fā)酵底泥，雞場的雞糞亦可，甲烷菌活性高為宜。接種污泥濃度至少不低于10kg/m3反應器容積。在馴化過程中，需間歇補充消化污泥，有條件的建議自建污泥消化池，即可減少剩余污泥的處理量，也可隨時為UASB提供厭氧消化污泥，補充產(chǎn)酸化菌、甲烷菌，且該投資回收周期短。
1.2初次啟動
1.2.1污泥馴化由于厭氧污泥生長緩慢，馴化時間長。經(jīng)嘗試，在池內(nèi)投加種泥，并間斷投加營養(yǎng)源的馴化方法效果不佳。因此，對于新建工廠，建議厭氧反應器最早開始施工，在主體裝置投產(chǎn)前三個月建成，并按實際生產(chǎn)操作模式在厭氧反應器內(nèi)進行污泥馴化，大大縮短厭氧啟動周期。污泥馴化過程中，部分污泥流失是正�，F(xiàn)象，但過度的流失會導致系統(tǒng)污泥負荷增加，系統(tǒng)提升進程慢。在馴化過程中不間斷地向系統(tǒng)投加厭氧化消化污泥，保證系統(tǒng)的泥量，能極大地提升系統(tǒng)馴化進程。因PTA廢水中的TA、p-Tol酸等為厭氧生物難分解性化合物，即污泥需經(jīng)馴養(yǎng)才能有效分解，馴養(yǎng)的菌種主要以培養(yǎng)具TA分解能力的厭氧菌種為主，同時也培養(yǎng)分解其它基質(zhì)能力的厭氧菌。
1.2.2啟動操作方式初次啟動的厭氧反應器，容積負荷不應太高，0.5~2kgCOD/(m3.d)為宜，污泥負荷在0.05~1.0kgCOD/(kgMLSS.d)。隨著UASB效率的提升，容積負荷逐漸提升，每次提升0.5kgCOD/(m3.d)為宜。在此期間，增加主要工藝參數(shù)的監(jiān)測頻率。上升流速不宜過大，可根據(jù)出水中的SS來作調(diào)節(jié)，以免污泥大量洗出。這一階段出水的VFA比較高，甚至可達到2000mg/l。要注意進水PH及池內(nèi)的堿度的控制，PH應保持在7~7.5之間，堿度在800mg/l以上。為防止污泥“酸化”，可對污泥反應區(qū)的PH進行監(jiān)控，當PH<6.5時，立即停止進水，同時加大循環(huán)水量。
1.2.3洗泥“洗泥”是污泥馴化的手段、也是最終完成污泥顆�；南葲Q條件。接種污泥中含有大量的絮狀污泥和分散的細小的解體污泥，既不具備降解有機物的能力，又阻礙污泥顆�；M程，因此通過“洗泥”來達到去除它們的目的。在啟動初期，“洗泥”過程應是緩慢而逐步的，過度的洗出會導致大量活性污泥流失，池內(nèi)污泥量不足，從而導致啟動失敗。
1.2.4反應器內(nèi)水的上升流速的調(diào)節(jié)方式反應器內(nèi)水的上升流速是通過改變反應器的進水水量來實現(xiàn)的。為避免增加進水負荷，出水循環(huán)是調(diào)整進水量較好的方法，同時也可提高進水緩沖能力。另外，在實際運行中，將放流水引入反應器是一個更具吸引力的方法。放流水具有有機物濃度低，堿度高、溫度較穩(wěn)定的特點。生產(chǎn)裝置在異常情況或停產(chǎn)檢修時排水濃度往往是平時的數(shù)倍（COD高達40000mg/l）以上，這時使用放流水對厭氧反應器的進水進行水質(zhì)調(diào)節(jié)，可節(jié)省大量水資源；另外由于放流水中含有較高的堿度，可極大地增加厭氧反應器緩沖能力，從而防止UASB酸化；由于其堿度高，可中和酸性水，調(diào)節(jié)進水PH，節(jié)省了大量堿；由于其溫度較穩(wěn)定，還可起到調(diào)節(jié)進水溫度的作用。將放流水引進厭氧反應器的實際應用中，不但優(yōu)化了工藝，同時取得了可觀的經(jīng)濟效益。
2UASB工藝參數(shù)的控制
2.1PH值的控制
厭氧反應器的PH值以控制在6.8~7.2為宜，過高或過低，都會影響厭氧菌的活性，從而降低COD的去除率。在啟動初期，由于池內(nèi)堿度小，系統(tǒng)緩沖能力差，PH可稍高，但不宜超過7.5。PH值的調(diào)整主要通過投加NaOH來實現(xiàn)，出水循環(huán)及引入放流水均可穩(wěn)定地控制反應器內(nèi)PH值，從而有效防止系統(tǒng)“酸化”，節(jié)省堿的消耗。
2.2溫度的控制
厭氧反應器采用中溫消化，溫度為36~38℃，厭氧反應器的溫度通過控制進水溫度調(diào)整。由于生產(chǎn)裝置排放的污水溫度波動大，而該污水調(diào)節(jié)系統(tǒng)熱交換器能力不足，導致厭氧反應器進水溫度偶爾超過40℃。實踐表明，當溫度超過39℃時，厭氣系統(tǒng)產(chǎn)甲烷能力明顯下降(如圖1)。當進水溫度超過40℃，通過加大系統(tǒng)循環(huán)或用其它低溫水（如放流水）來降低進水溫度，以保證消化池內(nèi)的溫度控制在38℃以內(nèi)。由于季節(jié)變化（特別是北方），厭氣反應器進水溫度有時低于35℃，此時通過蒸汽對進水加熱，以保證溫度達到36℃以上。建議在設計厭氣系統(tǒng)時，一定要配置足夠的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，保證對厭氣系統(tǒng)的進水有足夠的調(diào)節(jié)能力，不但能夠降溫，同時要保證預熱。
2.3營養(yǎng)鹽的投加
厭氧菌對N、P的需求量遠低于好氧菌，但對重金屬的需求高于好氧菌。在實際操作中，我們在UASB入口投加微營養(yǎng)鹽、尿素、磷酸，以補充廢水中的營養(yǎng)成份。微營養(yǎng)劑的主要成份為：鉀、硫、鐵、鋅、鈣、鎂、鉬、銅等。此外，厭氧污泥對鎳、鈷也有一定的需求，但PTA工藝產(chǎn)生的廢水中含有一定量的鈷、鎳，因此，微營養(yǎng)劑中不需加入該種物質(zhì)。UASB進水中各種營養(yǎng)成份的投加比例約為：CODcr：N：P：K：S：Fe：Zn：Ni=100：1：0.15：0.12：0.12：0.03：0.0015：0.0015在實際操作中，可根據(jù)具體情況而定。S元素對污泥顆�；膶崿F(xiàn)起著重要作用，但過多的補充S，產(chǎn)生的H2S對設備、電纜會造成嚴重的腐蝕。同時對環(huán)境及人體健康影響很大。因此在實際操作過程中，要合理控制S的投加量。在建造過程中，確保氣體管線及儲氣槽的氣密性是避免上述問題的有效措施。
2.4上升流速的控制
不同時期UASB所控制的上升流速各不相同。啟動初期，既要保證污泥呈懸浮狀態(tài)，又要避免污泥流失，故上升流速控制在0.5m/h以下，出水SS以不超過200mg/l為宜。隨著UASB的效率的提升，產(chǎn)氣量加大，攪動逐漸加劇，此時，上升流速可適當降低，但要保證污泥呈懸浮狀態(tài)，注意觀察出水SS。啟動進行到后期，顆粒污泥已形成，此時，顆粒污泥粒徑較小，松散，易流失，因此上升流速不宜過高。整個過程，要注意兩點：污泥在反應器中分布均勻，各層SS宜控制在5000~10000mg/l；出水SS<200mg/l，最大不宜超過300mg/l。
2.5進液濃度的控制
UASB進水COD濃度一般控制在5000mg/l以下，當濃度超過5000mg/l時，可通過出水循環(huán)來降低進液濃度。將放流水用來作稀釋水是一個不錯選擇，由于放流水中有機物很少，可以對進水進行充分的稀釋，節(jié)約了水資源。稀釋水的投加量應考慮后段工序的水力負荷。
3操作過程中遇到的問題及對策
3.1高濃度COD廢水的沖擊
生產(chǎn)裝置運行不穩(wěn)定，或停產(chǎn)檢修，均會排放大量高濃度的有機廢水，COD通常達到10000~40000mg/l。將此種廢水直接引入UASB，將對顆粒污泥造成極大沖擊，顆粒污泥破碎并流失，從而導致UASB效率下降，使后序工藝負荷增加，剩余污泥量及電耗增加，運行費用上升，甚至導致排水超標。針對此問題，可采取以下措施：（1）利用現(xiàn)有預處理系統(tǒng)儲存及均質(zhì)，保持UASB進水負荷不變，增加循環(huán)水量。（2）若循環(huán)水污染物濃度較高，稀釋作用不明顯，可將放流水回用作稀釋水。此種方式可節(jié)約水資源，補充堿度，防止系統(tǒng)“酸化”，不增加排放水量等。因此，本人建議使用放流水用來調(diào)節(jié)UASB的進水水質(zhì)。
3.2異常毒性物質(zhì)的沖擊
厭氧菌對異常物質(zhì)反應十分敏感，微量即可能造成厭氧菌中毒，顆粒污泥“碎化”及流失。PTA污水水質(zhì)組成較簡單，若引入其它廢水，首先做好定性定量分析，進行污泥的再馴化。曾將少量聚酯廢水引入UASB，發(fā)現(xiàn)厭氧池有大量污泥流出，并伴隨大量氣泡。后停止進聚酯廢水后，經(jīng)一段時間后，“癥狀消失”。后對聚酯廢水進行分析，其中含有“DowthermRP”，對污泥產(chǎn)生抑制毒害作用。
3.3溫度的變化
由于換熱器的效率下降，工藝廢水的溫度上升，導致厭氧系統(tǒng)的進水溫度超過40℃。此時，污泥的活性降低，產(chǎn)氣量下降，整體效率降低，污泥死亡流失。選擇合適的換熱器，并經(jīng)常對換熱設備進行清洗以保證換熱效率。污泥發(fā)生流失，除采取控制措施外，及時向反應器補充厭氧消化污泥，可保持及提升厭氧反應器的效率。3.4Cl-的影響氯化物對于甲烷菌具有相當?shù)亩拘�，對細菌有極強的抑制作用。本案前期使用HCl進行中和，但UASB的效率較長時間內(nèi)不能提升，后改用H2SO4，效率提升很快。
4UASB效率變化及顆�；闆r
廈門某PTA廠廢水處理所調(diào)試的UASB系統(tǒng)，自正式啟動后，經(jīng)過八個月的調(diào)試馴化，系統(tǒng)效率由啟動時的15%上升至70%左右，容積負荷達到6kgCOD/(m3.d)，日處理COD75噸以上，最大達120噸，甲烷氣產(chǎn)量1000~1500m3/h。取UASB底部污泥觀察，顆粒污泥已形成，粒徑約1~1.5mm，呈不規(guī)則的橢圓形，顏色以灰黑色為主，少量呈灰白色。剛?cè)〕龅奈勰喈a(chǎn)生大量氣泡。
5結(jié)論
控制進水濃度，是在UASB操作過程中，避免污泥流失，快速提高厭氧反應器效率的根本保證。投加必要的微量元素,特別是S的投加,可促進污泥顆�；M程。各種工藝參數(shù)控制不宜波動過大，否則將影響厭氧污泥的活性及UASB的效率的提升。啟動過程中要密切注意參數(shù)的變化，必要時，可增加監(jiān)測分析頻率。將放流水引入?yún)捬跸到y(tǒng)，可起到調(diào)節(jié)水質(zhì)、水溫、PH、增加系統(tǒng)緩沖能力的作用，節(jié)約堿、能源、水資源。自建污泥厭氧消化池，不但減少剩余污泥量，還可向UASB系統(tǒng)持續(xù)提供厭氧消化污泥，保持并提高UASB的去除效率。
參考文獻：
[1]喬旭,杜易,郭磊.PTA廢水生物處理工藝綜述[J].長江科學院院報,2017,34(3):20-24.
[2]王德森.PTA污水處理裝置"零費用"運行模式的探討[C]//海峽兩岸質(zhì)量論壇.2012.
[3]馬溪平.厭氧微生物學與污水處理[M].化學工業(yè)出版社環(huán)境科學與工程出版中心,2005.
【UASB工藝在PTA廢水處理的應用論文】相關(guān)文章：
SBR工藝在屠宰廢水處理中的應用05-02
CAST工藝在制革廢水處理中的應用05-02
SBR工藝在制革廢水處理中的應用04-27
CASS工藝在低溫廢水處理中的應用04-26
二級UASB厭氧工藝在制藥廢水中的應用04-30
制漿造紙廢水處理工藝實際應用04-27