高濃度聚酯廢水處理
聚酯廢水中主要污染物為乙二酯、乙二醇、乙酸乙甘醇、對苯二甲酸及其中間產(chǎn)物和低聚物, 其中醛類物質(zhì)是毒性很強(qiáng)的污染物。目前國內(nèi)對此類廢水處理方法有活性污泥法、厭氧處理工藝、物化) 生化組合處理工藝等, 但出水難以達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》( GB 8978 ) 1996) 一級排放標(biāo)準(zhǔn)。MBR 通過膜組件的高效分離作用, 大大提高了泥水分離效率, 并且由于曝氣池中活性污泥濃度的增大和污泥中特效菌的出現(xiàn), 提高了生化反應(yīng)速率, 近年來在污水深度處理回用中得到廣泛應(yīng)用研究, 但用于高濃度聚酯廢水尚未見報(bào)道。
江蘇某化纖廠為聚酯生產(chǎn)廠, 生產(chǎn)過程中企業(yè)排放的聚酯廢水的CODCr高達(dá)3 萬~ 6 萬mg/ L; 酸性強(qiáng), pH 為3~ 5; 無色透明且有刺激性氣味, 廢水排放總量為150 m3 / d。該廢水生化性較差, BOD/COD 為0. 27。針對此類廢水水質(zhì)特點(diǎn), 在實(shí)驗(yàn)室研究基礎(chǔ)上, 采用UASB-水解酸化-接觸氧化-MBR 工藝, 經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行, 處理后出水各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了GB 8978 ) 1996 一級標(biāo)準(zhǔn)。
1廢水水質(zhì)及水量
廢水主要來源于酯化反應(yīng)和縮聚反應(yīng)過程中產(chǎn)生的廢水，另外切粒工序還有少量冷卻廢水產(chǎn)生。廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)見表1。
2廢水處理工程
2.1工藝流程(見圖1)
2.2主要構(gòu)筑物及設(shè)備參數(shù)
(1)吹脫塔。1座，尺寸1.8m@6m，有效容積16m3，HRT3h，進(jìn)水pH3~5，CODCr3萬~6萬mg/L。吹脫去除廢水中的揮發(fā)性污染物，經(jīng)吹脫塔后出水CODCr約為13000mg/L。
(2)pH調(diào)節(jié)池。為均衡水質(zhì)水量，設(shè)自動(dòng)投藥設(shè)備1套，由pH測控儀控制，自動(dòng)投加NaOH并調(diào)節(jié)pH至10.5~11。
(3)UASB反應(yīng)池。4座，半地上式，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，凈尺寸3.5m@3.5m@8m，有效水深7.5m，反應(yīng)區(qū)容積為367.5m3，HRT36.45h。三相分離器由碳鋼構(gòu)成，其集氣室隙縫部分的面積占反應(yīng)器全部面積的15%;集氣室的高度在1.5m;在集氣室內(nèi)應(yīng)保持氣液界面以釋放和收集氣體，防止浮渣或泡沫層的形成;在集氣室的上部設(shè)置消泡噴嘴，當(dāng)處理污水有嚴(yán)重泡沫問題時(shí)進(jìn)行消泡;反射板與隙縫之間的遮蓋為200mm，以避免上升的氣體進(jìn)入沉淀室。
(4)水解酸化池。1座，地下式，3.4m@4m@4.5m，有效高度為4m，HRT13h，采用彈性組合填料，填料直徑為150mm，有效體積為60%。水解酸化池主要起緩沖作用。
(5)接觸氧化池。2座，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸分別為3m@8m@4.5m和4.5m@6m@4.5m，串聯(lián)組成，HRT3614h？諝庥葿K5009羅茨風(fēng)機(jī)供給，經(jīng)膜片式微孔曝氣器進(jìn)入廢水中，DO為2mg/L。池內(nèi)安裝彈性組合填料，填料層高2m，有效體積為60%。
(6)沉淀池。1座，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸3m@4m@4.5m，HRT8.64h。
(7)MBR反應(yīng)池。1座，尺寸5m@4m@4.5m，有效高度為4m，HRT21.6h，由羅茨風(fēng)機(jī)曝氣，DO為2mg/L。膜組件為日本三菱麗陽公司提供的SUR334性中空絲膜，過濾通量為0.1m3/(m2#d)，活性污泥MLSS保持在5000~12000mg/L。
3運(yùn)行效果及討論
3.1UASB反應(yīng)池的啟動(dòng)和運(yùn)行UASB反應(yīng)池在啟動(dòng)時(shí)加入接種顆粒污泥，接種泥層約2m。啟動(dòng)時(shí)直接進(jìn)生產(chǎn)廢水，當(dāng)種泥適應(yīng)后，逐步增加進(jìn)水水量和濃度以提高厭氧池的容積負(fù)荷。進(jìn)水水量從36m3/d逐漸增加至100m3/d，進(jìn)水CODCr從1000mg/L逐漸提高至13000mg/L。容積負(fù)荷從0.39kgCODCr/(m3#d)逐漸提高，每次容積負(fù)荷提高幅度為0.5kgCODCr/(m3#d)。每次容積負(fù)荷提高后需穩(wěn)定運(yùn)行3~6d，CODCr去除率達(dá)80%時(shí)再進(jìn)入下一周期，直至容積負(fù)荷達(dá)到14.16kgCODCr/(m3#d)。
3.2接觸氧化池的運(yùn)行
運(yùn)行初期，由于UASB反應(yīng)池的水力負(fù)荷較低，出水量小，故水解酸化池、接觸氧化池中水較清，接觸氧化池填料上掛膜量少，CODCr去除率低。待UASB反應(yīng)池穩(wěn)定運(yùn)行后，曝氣池內(nèi)污泥大量生長并懸浮于水體中，從UASB反應(yīng)池來的廢水在廊道流動(dòng)過程中與污泥進(jìn)行大面積的接觸，廢水中含有的鐘蟲、線蟲等微生物將廢水中經(jīng)厭氧分解后產(chǎn)生的低碳鏈物質(zhì)進(jìn)行吸收氧化分解，經(jīng)過處理的廢水進(jìn)入沉淀池。隨著接觸氧化池進(jìn)水量逐漸增大，填料上滋生了一層生物膜，初期的生物膜顏色為黑色，活性差，含有大量桿菌和微球菌;經(jīng)過數(shù)日的曝氣后，生物膜顏色由黑轉(zhuǎn)為土黃色，活性良好的污泥漸漸粘附在填料上生成良好的生物膜，CODCr去除率穩(wěn)定在90%左右。
3.3MBR反應(yīng)池的運(yùn)行
MBR安裝好后浸沒在水中，待接觸氧化池馴化好后，從接觸氧化池直接抽出一定的泥水在MBR反應(yīng)池中接種馴化，當(dāng)MBR反應(yīng)池的活性污泥MLSS達(dá)到3000mg/L時(shí)，啟動(dòng)自吸泵。MBR反應(yīng)池的液位通過精密液位浮球控制，自吸泵在液位穩(wěn)定在一定范圍時(shí)運(yùn)行，運(yùn)行時(shí)采用開機(jī)9min、停3min的間歇方式，自吸泵的出水直接排放。由于采用了MBR工藝，大大提高了反應(yīng)池的活性污泥濃度，從而有效地提高了有機(jī)污染物的去除效果;同時(shí)由于膜的攔截作用，省掉了二沉池，降低了建設(shè)投資成本。MBR工藝對污泥的泥量有要求，當(dāng)膜活性污泥MLSS保持在5000~12000mg/L時(shí)，膜處理的效果非常好，但是在運(yùn)行過程中如果污泥不及時(shí)排放，就會增大膜的吸壓，最終會導(dǎo)致膜絲堵塞、出水惡化;當(dāng)活性污泥MLSS低于3000mg/L時(shí)，會導(dǎo)致膜的不正常運(yùn)行，影響了膜處理的效果，同時(shí)還縮短了膜的更換周期。在此工藝中MBR反應(yīng)池的CODCr負(fù)荷為0.625kg/(m3#d)。在運(yùn)行過程中要注意膜污染，當(dāng)吸壓超過最初吸壓0.03MPa時(shí)，應(yīng)對膜進(jìn)行清洗。運(yùn)行15d后進(jìn)行清洗，先用清水將膜表面的沉積污泥沖洗干凈，然后用1%NaOH+115%NaClO溶液浸泡膜7h，再用1%的硫酸溶液浸泡5h。
反沖洗步驟：
①將自吸泵及主風(fēng)機(jī)打到停;
②將膜軟管前面的球閥關(guān)閉后打開快接頭(注意密封墊不要脫落)，用漏斗或細(xì)軟管將配好的35L藥液經(jīng)軟管慢慢注入到膜中;
③靜置80min;
④打開主風(fēng)機(jī)，曝氣40min;
⑤打開膜軟管前面的球閥，打開自吸泵將流量調(diào)整為正常流量的一半運(yùn)行30min。沖洗水采用自來水，反沖洗壓力為自來水壓力，反沖洗流量為90L/min。反沖洗后，膜通量恢復(fù)到01098m3/(m2#d)，恢復(fù)率為98%。當(dāng)MLSS達(dá)到12000mg/L時(shí)，停機(jī)排出污泥并把污泥送至鍋爐房與煤一起焚燒。
3.4工藝處理效果
工程穩(wěn)定運(yùn)行3個(gè)月后，各工段出水水質(zhì)情況見表2。
由表2可以看出，廢水經(jīng)過UASB)水解酸化)接觸氧化)MBR工藝處理后，最終可達(dá)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978)1996)一級標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)環(huán)保部門測定，按進(jìn)水平均CODCr35000mg/L計(jì)，可減少CODCr排放1833.6t/a。
4技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
本工程總投資143萬元，其中土建58萬元，設(shè)備85萬元。廢水處理運(yùn)行成本為2.05元/m3，其中藥劑0.85元/m3，電費(fèi)0.31元/m3，人工費(fèi)0.26元/m3。MBR全套投資約12萬元，其中膜為10萬元，膜使用壽命約3a，膜處理廢水的費(fèi)用約0.63元/m3。
5結(jié)論
(1)采用UASB)水解酸化)接觸氧化)MBR工藝對高濃度聚酯廢水具有良好的處理效果，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。由于采用MBR，使工藝流程簡化，大大減少了操作維護(hù)的難度，在PLC系統(tǒng)的控制下，操作更為簡便，處理后的出水各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到GB8978)1996一級標(biāo)準(zhǔn)。
(2)UASB在整個(gè)工藝中對CODCr去除起著重要的作用，反應(yīng)器中厭氧顆粒污泥的接種及馴化對穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。
(3)采用MBR工藝，充分保證了處理效果，與其他方法如活性炭吸附作為三級處理相比，無論建設(shè)費(fèi)用還是操作費(fèi)用都有明顯的優(yōu)勢。
(4)MBR工藝對污泥的泥量有要求，當(dāng)對膜活性污泥MLSS保持在5000~12000mg/L時(shí)，MBR處理的效果非常好，但是在運(yùn)行過程中污泥排放不及時(shí)會直接導(dǎo)致膜的不正常運(yùn)行，影響膜處理的效果，同時(shí)還會縮短膜的更換周期。
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