基于膜生物反應(yīng)器組合工藝處理PTA 廢水

張斌

（浙江榮通化纖新材料有限公司，浙江 杭州 311247）

精對苯二甲酸（PTA）作為產(chǎn)出聚酯的關(guān)鍵性原料，自20 世紀(jì)80 年代以來，因為聚酯原材料漸漸在纖維、薄膜以及其他多樣化的工業(yè)制品加工中獲得了普遍性地運(yùn)用，我國甚至于全世界的聚酯需求量都在快速攀升，這就在短時間內(nèi)導(dǎo)致PTA 原料出現(xiàn)供不應(yīng)求的情況。特別是就當(dāng)前而言，伴隨聚酯以及PTA 生產(chǎn)工藝技術(shù)被廣泛地應(yīng)用，我國各個地區(qū)大批新型化的聚酯以及PTA 生產(chǎn)設(shè)施也在穩(wěn)步地開展。但是，隨之而來的是不可避免的廢料產(chǎn)出問題，其PTA 生產(chǎn)期間出現(xiàn)了諸多高濃度有機(jī)廢水，此時，相關(guān)的工作人員務(wù)必要對其提供達(dá)標(biāo)處置排放或者回收利用，所以PTA 生產(chǎn)迅速發(fā)展在同一時間也促進(jìn)了PTA 污水處置技術(shù)的發(fā)展。

1 PTA 生產(chǎn)廢水的特征分析

針對PTA 生產(chǎn)設(shè)施來說，主要是以對二甲苯作為原料，在醋酸介質(zhì)內(nèi)逐漸催化，漸漸氧化成為精對苯二甲酸。在所釋放的廢水之中，一般會包含對苯二甲酸、對二甲苯、甲苯、醋酸、鈷、溴等多種多樣的污染體。一般來說，其廢水表現(xiàn)為明顯的酸性，而如果采取堿液處理設(shè)施以及管道的時候，其表現(xiàn)為堿性。有機(jī)酸含量較多，其實(shí)際水質(zhì)、水量以及溫度也會伴隨設(shè)施運(yùn)作的情況出現(xiàn)很大的變動，是較難處置的廢水之一。CODcr通常在5000 ～8000 毫克/升，事故狀態(tài)能夠高達(dá)11000 ～15000 毫克/升。進(jìn)一步來說，其中的污染物很多情況下就是芳香族化合物，是一種極難通過生物降解的物質(zhì)之一，因而在一定程度上提升了工作人員的難度。TA 懸浮物的實(shí)際濃度通常浮動在800 ～2500 毫克/升。所以部分單位會依據(jù)PTA 污水的特征，進(jìn)一步地研發(fā)出“厭氧＋好氧”的污水處置技術(shù)，從而保證所排放出的污水可以達(dá)到他們的最高達(dá)標(biāo)排放，除此之外，一些項目依據(jù)其特殊排放標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)地增添了MBR 或者砂濾等其他處置板塊?，F(xiàn)如今，已經(jīng)在諸多PTA 污水處置項目獲得成功。膜生物反應(yīng)器（MBR）作為一項生物技術(shù)以及膜技術(shù)相綜合的高效生化水處置技術(shù)，由于其污染體的去除效果佳、凈化品質(zhì)高、水質(zhì)平穩(wěn)以及凈化水易于回收利用，所以逐漸受到了業(yè)內(nèi)人士的重視。

2 污水處理工藝流程分析

部分PTA 污水處置工程，其常常處在環(huán)境較為偏遠(yuǎn)的上游區(qū)域，它們所釋放的水體質(zhì)量在很大程度上影響著下游生活飲用水的穩(wěn)定，所以這就需要將生產(chǎn)污水進(jìn)行回用處理且回收應(yīng)用，一旦質(zhì)量達(dá)標(biāo)之后，才能夠?qū)⑵溽尫胖潦姓潘墓芫W(wǎng)之中。部分工程中，常常會采取超濾＋反滲透技術(shù)內(nèi)的水回用處置技術(shù)，為契合超濾單元進(jìn)水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，污水處置站在好氧處置工段的PTA 工藝廢水之中，首先，要通過相應(yīng)的換熱器進(jìn)行迅速降溫，TA 沉淀回收廢水內(nèi)所包含的TA 殘渣，迅速中和調(diào)整PH 等預(yù)處置后，通過UASB 厭氧反應(yīng)器予以厭氧生化處置，厭氧UASB 沉淀池在出水的過程中，一般都需要通過冷卻塔進(jìn)行一定的降溫處置，然后，才會和其他區(qū)域的生產(chǎn)生活廢水進(jìn)行混入，通過活性污泥池的好氧生化處置，進(jìn)一步地剔除掉廢水內(nèi)所含的有機(jī)污染物，最終再通過膜生物反應(yīng)器（MBR）處置達(dá)標(biāo)后釋放或送除鹽水站深度處置后進(jìn)行回收應(yīng)用。

3 膜生物反應(yīng)器組合工藝處理材料及方法分析

3.1 測驗步驟

本測驗系統(tǒng)涵括了多個構(gòu)成部分，這就包括調(diào)節(jié)池、原水罐、一級膜生物反應(yīng)器、二級生物反應(yīng)池，示意圖如圖1所示。

圖1 工藝流程圖

具體來說，其一級膜生物反應(yīng)器的整體容積為1000 升，反應(yīng)器中配有一系列以PTA 降解菌群以及其他粉末活性炭，內(nèi)部還含有中空纖維膜組件。除此之外，其二級生物反應(yīng)器內(nèi)含有一系列的復(fù)合微生物菌群。測驗廢水處置量大致為每天1000 升，通過酸沉廢水輸入催化氧化反應(yīng)器進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，接著在調(diào)節(jié)池內(nèi)開展?fàn)I養(yǎng)及pH 的成分調(diào)配，利用一級及二級的生物處理方法，最終釋放出廢水。

3.2 測驗用水

在本次研究中，所采用的測驗用水即某石油化工企業(yè)產(chǎn)出的PTA 生產(chǎn)廢水，其水質(zhì)參數(shù)如下，即COD2500 ～4500毫克/升，PTA 濃度即1000 ～1500tng/L，pH4 ～6。

3.3 分析方法

廢水的溫度、液體懸浮固體、COD、氨氮成分等參數(shù)，上述指標(biāo)都需要采取標(biāo)準(zhǔn)方法來評測，同時，相關(guān)的工作人員要采取紫外分光法測定PTA 濃度。分析所采取的試劑即分析純。

4 結(jié)果及討論分析

組合工藝總體處理PTA 廢水的周期較長，反應(yīng)器進(jìn)水量即每小時50 升，水力暫留的周期為25 小時。此中，一級膜生物反應(yīng)器即20 小時，二級生物反應(yīng)池則為5 小時。進(jìn)一步來說，其組合工藝整體的有機(jī)負(fù)荷高達(dá)3.55kgCOD/m。較之于過往的A/O 處置系統(tǒng)，其具備水力停留周期短，運(yùn)作負(fù)荷強(qiáng)，占地規(guī)模小的優(yōu)勢。接下來，再具體展開系統(tǒng)處理廢水的成效。

（1）在COD 去除情況方面，當(dāng)系統(tǒng)經(jīng)過平穩(wěn)運(yùn)作后，測定一級及二級生物反應(yīng)池對于去除COD 的成效，此時HRT=25 小時，（其中一級膜生物反應(yīng)器為20 小時），在T=25℃的情況下，持續(xù)測定兩個月。而根據(jù)本次試驗研究，可以看出，該組合工藝對PTA 生產(chǎn)廢水的處置效果較為樂觀，其總體工藝對COD 的去除成效達(dá)到九五成以上，而一級膜生物反應(yīng)器對于PTA 生產(chǎn)廢水的COD 去除比重達(dá)到九成以上。總體工藝最后的出水COD 把控在120 毫克/升以下，已經(jīng)基本符合我國污水排放一級標(biāo)準(zhǔn)。不僅如此，根據(jù)本次研究可知，其在進(jìn)水COD 波動明顯的情況下，膜生物反應(yīng)器依然可以起到積極的作用，而膜生物反應(yīng)器出水的COD 出現(xiàn)了比較明顯地減少，岀水COD 依然維持在500 毫克/升之下，這就說明這一系列的工藝技術(shù)具備極佳的系統(tǒng)抗負(fù)荷沖擊作用。在膜生物反應(yīng)器內(nèi)，上清COD 的均衡值大致是1250 毫克/升，這就大幅度地高出膜出水COD 的均衡值450 毫克/升。這就代表中空纖維膜對于溶解性COD 有明顯的分離截留效用，該效用有效地解決了生物處理性能不平穩(wěn)的問題，大幅度地提升了系統(tǒng)的抗沖擊水平。一旦系統(tǒng)負(fù)荷浮動較大，此時，膜的分離截留效用可以確保平穩(wěn)的膜出水水質(zhì)，進(jìn)而保證二級生物反應(yīng)池地平穩(wěn)運(yùn)作，因此，膜的分離截留效用對于保證系統(tǒng)穩(wěn)定出水起到了至關(guān)重要的效用。

（2）在PTA 的去除效果方面，當(dāng)系統(tǒng)保持平穩(wěn)運(yùn)作之后，當(dāng)進(jìn)水PTA 的實(shí)際濃度在1000 ～1500 毫克/升，相關(guān)的工作人員就需要對PTA 去除效果予以進(jìn)一步地測定?？傮w系統(tǒng)的PTA 去除比重高達(dá)九五成，最終出水PTA 濃度要明顯小于50 毫克/升。在此之中，一級膜生物反應(yīng)器內(nèi)PTA 去除比重高達(dá)八五成，其膜出水PTA 濃度維持在200 毫克/升，而在二級膜生物反應(yīng)器內(nèi)，其PTA 降解菌群繁衍的實(shí)際速率較快，而膜的分離截留效用在很大程度上增強(qiáng)了泥水分離的效用，有效地克服了傳統(tǒng)活性污泥法內(nèi)污泥容易丟失的問題，從而增強(qiáng)了PTA 降解反應(yīng)的效率。再加上活性炭化學(xué)催化氧化作用，從而在膜生物反應(yīng)器中可以漸漸達(dá)成化學(xué)催化及生物降解、反應(yīng)流程與分離流程的多機(jī)制合理耦合作用，最終確保其獲得較為平穩(wěn)可靠的PTA 去除率性。

5 膜生物反應(yīng)器組合工藝處理問題

膜污染作為MBR 運(yùn)作過程中頻出的一個難題，在很大程度上約束了膜的通量，這就需要安排專門的工作人員對膜予以按時地清洗。在本次試驗中，膜系統(tǒng)伴隨運(yùn)行時長的上升，它們產(chǎn)水的通量也隨之漸漸減少。根據(jù)諸多的研究資料指出，MBR 內(nèi)的膜污染通常源自大于膜大小的微生物絮體中，其污染過程就是緊緊沉積附著在膜的表層。MBR 系統(tǒng)運(yùn)作期間，常常會經(jīng)過反洗、抖動以及真空泵的一系列操作，從而可以幫助膜表層的沉積物下落，從而漸漸提升膜過濾的基本性能，不過，依然還無法徹底地擺脫膜污染的負(fù)面作用。除此之外，MBR 池中的高污泥濃度同樣會在一定程度上影響膜通量，各個不同類型的膜以及各個不同種類的反應(yīng)器膜通量地減少一般都跟污泥濃度的上升呈現(xiàn)對數(shù)的聯(lián)系，同時，已經(jīng)有研究資料指明，其污泥的屬性，如顆粒尺寸、表層電荷等因素，都會給膜過濾的效用造成極大的影響。如果MBR 膜架由池中吊出的過程中，已經(jīng)察覺到膜架及膜絲局部表層存在一定的白色沉積物，此時，膜絲會逐漸地變硬變脆，將他們放置到含有稀鹽酸的溶液中，從而漸漸生成諸多的氣泡，膜絲逐漸回到之前的柔軟度以及拉伸度。

這一問題就再次表明，一旦MBR 系統(tǒng)中出現(xiàn)了未知性的結(jié)垢，那么，其結(jié)垢物一般就是碳酸鹽，它們可以漸漸構(gòu)成結(jié)垢的物質(zhì)，依據(jù)溶度積的相關(guān)知識，如果溶液中難溶化合物離子濃度積超過溶度積的情況下，那么，就會相應(yīng)地產(chǎn)出沉淀結(jié)垢。

針對膜污染這一問題，相關(guān)的工作人員應(yīng)該予以把控。現(xiàn)如今，膜污染是MBR 運(yùn)作期間經(jīng)常面臨的問題，在運(yùn)作期間，相關(guān)的工作人員要對膜組件予以相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)，防治膜污染是確保系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)作的重中之重，在調(diào)控該問題時，相關(guān)的工作人員可以從如下幾個方面進(jìn)行展開。即從MBR 結(jié)構(gòu)設(shè)計、日常養(yǎng)護(hù)以及膜清洗多個流程中予以專業(yè)化考量。具體來說，

（1）在膜組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，在確保妥善膜通量的情況之下，膜的結(jié)構(gòu)設(shè)計是緩解膜污染的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。MBR處置單元中的水力流態(tài)對工藝技術(shù)的順利運(yùn)作極為關(guān)鍵，相關(guān)的工作人員在設(shè)計膜結(jié)構(gòu)的時候，相應(yīng)地增設(shè)獨(dú)立的曝氣管，由此提升了組件范圍的紊流度，從而幫助反應(yīng)池內(nèi)混合液在膜組件內(nèi)外構(gòu)成一系列的旋回流。這對于膜表層來說，具備極為顯著沖刷效用，減少泥餅層厚度，最終維持較為合理的膜通量。

（2）在日常養(yǎng)護(hù)方面，日常運(yùn)作期間，相關(guān)的工作人員可以采用空氣曝氣、在線清洗等諸多便捷式的方法，進(jìn)一步減小膜過濾阻力的增長速率，從而有效地延伸膜的運(yùn)作時長。在線清理膜的過程中，相關(guān)的工作人員需要利用的有效氯為0.5%的次氯酸鈉，配置即25 升，逆向灌入膜絲，確保清洗液有1 米高，將之安靜放置一個半小時后，接著再曝氣30 分鐘，然后投入運(yùn)作，值得注意的是，只有當(dāng)跨膜壓力超過20kPA 的情況下，才可以開展在線清洗的工作。

（3）在膜組件的離線化學(xué)清洗方面。一旦膜污染較為嚴(yán)峻，日常的養(yǎng)護(hù)工作已經(jīng)無法解決問題，且處置能力無法達(dá)到既定設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)之時，那么，相關(guān)的工作人員就需要為膜組件離線提供全面系統(tǒng)化的化學(xué)清洗工作。具體來說，采取強(qiáng)堿加次氯酸鈉按1：5 比重配置而成的液體之后，進(jìn)一步對膜組件提供離線化學(xué)清洗。而且，當(dāng)通入空氣之中拌合時，其清洗的時長要控制在10 ～16 小時，不然，極易導(dǎo)致臨界膜通量大幅度縮減，值得注意的是，離線化學(xué)清洗周期至少要超過2 個月。

在本次研究中，出現(xiàn)MBR 中污泥膨脹上浮的問題。一般來說，系統(tǒng)運(yùn)作一段時間之后，因為污泥的膨脹上浮，那么諸多的污泥就會慢慢地黏附在膜表層，從而造成過濾阻力上升，膜通量下降，進(jìn)而影響到MBR 的處理效率。相關(guān)的工作人員在對膜予以反曝清洗以及酸堿清洗后，其膜通量漸漸上升至原本的九成以上，其運(yùn)作效果較好。

6 結(jié)語

綜上所述，釆用以膜生物反應(yīng)器為核心的好氧生化處理組合工藝對于處置PTA 廢水來說效果顯著，系統(tǒng)抗負(fù)荷沖擊性高，同時其出水的品質(zhì)較高，處置的效果較佳。除此之外，針對膜污染問題，相關(guān)的工作人員則需要對膜組件予以相應(yīng)地養(yǎng)護(hù)，防治膜污染是確保系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)作的重中之重。針對系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)作情況下MBR 系統(tǒng)內(nèi)污泥膨脹上浮的現(xiàn)象，相關(guān)的工作人員需要相應(yīng)地采取投加混凝劑、傳輸外源基因優(yōu)化活性污泥性狀等多種多樣的方法，由此有效地提升系統(tǒng)總體的處置效率。