聚酯污水处理存在的问题及对策

2016-05-11李清雷

河南化工 2016年3期

关键词：问题对策分析

李清雷

(中国石化洛阳分公司，河南洛阳　471012)

•生产与实践•

聚酯污水处理存在的问题及对策

李清雷

(中国石化洛阳分公司，河南洛阳471012)

摘要：介绍了聚酯污水处理的工艺方法，分析了生产过程中存在的问题，并提出了解决对策，使污水能够得以有效处理，并加以回用。

关键词：聚酯污水；问题；分析；对策

洛阳某石化分公司是中原地区重要炼油化工生产企业，污水处理汇集其公司化纤厂PTA(精对苯二甲酸)装置、PET(聚对苯二甲酸乙二酯)装置及其配套设施所产生的连续、间断污水、生产生活污水，该公司的聚酯污水处理包括预处理和生化、MBR污水回用部分。随着环境保护标准的日益严格，处理好污水是保障该厂能够正常生产的前提条件，具有重要的社会效益和现实的经济效益。

1工艺流程

聚酯污水来水主要分三个部分：PTA、PET连续来水；PTA、PET间断来水；生产生活污水。处理工艺图如图1所示。通过聚酯污水预处理，改善污水处理水质，调节水量，为生化处理创造良好的条件。

图1　工艺流程简图

PTA连续来水量为100～200 t/h，夏季量小，冬季量大，聚酯污水处理预处理主要是利用PTA污水中的TA(对苯二甲酸)及其衍生物在常温及一定酸度下(pH值3.5～4)，在水中溶解度小，易结晶析出的特性，同时为更好地促使其结晶沉淀，从水中分离，投加少量混凝剂聚丙烯酰胺，其目的是使水中细小的悬浮物聚集成较大的颗粒，使之能与水分离。此外，聚丙烯酰胺还有去除浊度和色度的作用，利用其吸附架桥时，高分子混凝剂具有松散的网状长链式结构，分子颗粒粒径大，当向溶液投加高分子物质时，胶体微粒与高分子物质之间产生强烈的吸附作用，通过聚丙烯酰胺高分子链状结构吸附胶体，微粒可以构成一定形式的聚集物，从而破坏胶体系统的稳定性。高分子絮凝剂链状分子上所带电荷量越大，电荷密度越高，链状分子越能充分伸展，吸附架桥的空间作用范围就越大，絮凝作用就越好[1]。但聚丙烯酰胺投加过量可能破坏黏结架桥作用，反而使溶液产生再稳，起不到应有作用，聚丙烯酰胺投加过量增加了物耗成本。酸沉罐沉降TA原理：含悬浮析出物的污水沿切线方向进入器内，沿器壁的切线方向向下旋流，然后再向上旋流，形成二次涡流，TA颗粒被甩向器壁，并在自身作用下，沿器壁下滑，在沉淀器底部沉降，其主要作用力为离心力和重力。

经过预处理均质调节池处理后的污水不断进入曝气池，曝气池中的混合液不断排入沉淀池进行泥水分离，沉淀下来的活性污泥部分回流至曝气池，部分作为剩余污泥排出。PET装置及其配套设施所产生的生产污水和聚酯各装置的生活污水，其水量为60～80 t/h，含有较多的油剂和表面活性物质，采取经涡凹气浮，再流入进行接触氧化处理的方法。涡凹气浮的原理：加入混凝剂，同时通过表曝机向水中通入空气，产生微小的气泡，使水中的细小悬浮物黏附在空气泡上，随气泡一起上浮到水面，形成浮渣，达到去除水中悬浮物，改善水质的目的[2]。另外，由来自其它装置的氨水作为氮营养物质经过均质调节池均质调节后，供给生化设施。生化处理后澄清水排入MBR(活性污泥法和超滤相结合的方法)后，流入监测池，经过活性炭过滤后回用。随着生产的不断运行，产生了相应的问题。

2存在问题

2.1预处理存在的问题

间断酸沉罐出水易出现TA颗粒随酸沉出水流出现象，造成酸沉出水水质差的情况，TA可达3 000 mg/L，COD可达10 000 mg/L。

场地内加药配置水，TA管线、路面冲洗水，绿化用水，以及有时松动酸沉罐底部TA，以便软管泵抽取TA的酸沉罐反冲洗用水，为新鲜水，物耗较高。

生产生活来水含有较多的油剂和表面活性物质，生化处理时，在曝气条件下，易产生大量泡沫。泡沫的危害：①泡沫一般具有黏滞性，它会将大量活性污泥等固体物质卷入曝气池的漂浮泡沫层，泡沫层在曝气池表面翻腾，阻碍氧气进入曝气池混合液，降低充氧效率。②当混有泡沫的曝气池混合液进入二沉池后，泡沫裹带活性污泥等固体物质会增加出水悬浮物含量而引起出水水质恶化，同时易在二沉池表面形成大量浮渣。③泡沫蔓延到走道板上，影响巡检和设备维修，其次影响环境卫生。④回流污泥中含有泡沫会引起类似浮选的现象，损坏污泥的正常性能。并且生产生活来水中的有些物质可生化性差，较难降解，直接影响处理效果。

生产生活来水水量大，水质差等异常情况下，对生化易造成冲击。

化纤污水处理场储存该厂应急事故来水空间有限，出现大量事故来水易造成环境污染事故。

2.2生化存在问题

①定期人工投加尿素至B101池来满足生化的需要，物料消耗较大，平均每天约300 kg，定量均匀控制难度较大，人工投加较为烦琐，污水处理效果差，且B101池含有毒、有害挥发气体，不利于职工身心健康。②为满足曝气池溶解氧指标，Ⅰ级曝气池、Ⅱ级曝气池溶解氧控制指标为≥2 mg/L，有时溶解氧含量低于指标且不稳定，供氧能耗大。③有时生化来水温度高(高于40 ℃)，影响微生物活性。④投加NaOH控制pH值，物耗较高，日消耗1 t左右。

3问题分析与对策

3.1预处理问题分析与对策

含有TA的B105池水直接进入间断酸沉罐，流程短。改造管线，使得B105池水不直接进入间断酸沉罐，先流入B102/2池或B102/3池经过沉淀后，再进入间断酸沉罐，增加了沉淀时间，提高了处理效果。另外，及时清B102/2、B102/3池TA，间断来水含较高的TA，时间长了池里沉积较多的TA,当B102/2、B102/3池水被抽入间断酸沉罐时，若TA面高，一是容易造成堵泵，影响其出水量；二是把较多的TA抽到间断酸沉罐中，从而容易造成间断酸沉罐处理效果差。

场地内加药配置水，TA管线、路面冲洗水，绿化用水，以及有时松动酸沉罐底部TA，以便软管泵抽取TA的酸沉罐反冲洗用水，由新鲜水改为聚酯污水回用水，以减小物耗，平均节约新鲜水2 t/h左右，增加效益。

新建涡凹气浮及接触氧化设施，经过加药混凝后的污水在通过涡凹气浮曝气区时，使微气泡与污水中的固体污染物结合在一起上浮到液面，通过刮渣机将浮渣刮入收集槽，净化后的水溢流到生化接触氧化池，接触氧化法与活性污泥法比具有耐冲击负荷，水力负荷高，去除氨氮能力强，运行稳定，更适合生产生活来水，生产生活来水由提升至B104池均质调节后进入生化，用活性污泥法处理，改为提升至涡凹气浮处理后，用接触氧化法处理。

通过管线改造，生产生活来水水量、水质异常，(水量100 t/h以上，持续超过4 h未明显下降或COD超过5 000 mg/L时)，可进事故池B102/1暂存，以后减量处理，避免了对生化的冲击。新建了事故池B106池，可用以储存应急事故来水。

3.2生化问题分析及对策

生化处理活性污泥法对来水的COD及TA等污染物质具有很高的去除率， COD平均去除率可达95%左右，TA平均去除率99%左右。为MBR提供良好的进水水质，生化处理主要依靠活性污泥微生物对污染物降解。和所有的生物相同，活性污泥微生物只有在适宜的环境条件下生活，它的生理活动才能得到正常的进行。当生化微生物受到冲击后，则污泥絮凝沉淀性能变差，污泥指数会变得很高，沉淀池易于出现污泥流失现象，以致影响出水水质。能够影响微生物生理活动的因素较多，其中主要有：营养物质、溶解氧、水温、pH值等。

3.2.1营养物质影响

参与活性污泥处理的微生物，在其生命活动过程中，需要不断地从其周围环境的污水中吸取其所必需的营养物质，这里包括：碳源、氮源无机盐类及某些生长素等。

由改造前定期人工投加尿素及磷盐来满足生化的需要，现通过改造，将来自其它装置被稀释过的浓度约为10%的氨水进氨水罐后，经泵定量调节进调节均质池，再流入Ⅰ级曝气池，供给其微生物氮源。在其它影响因素变化不大的情况下，改用氨水后，进水污染物CODCr升高，生化对污染物的去除率提高，生化出水水质CODCr明显好于投用前，见表1。

表1　投用氨水前后生化进出水CODCr值(月平均值)

投加营养物质，控制BOD5∶N∶P为100∶5∶1。

3.2.2溶解氧的影响

参与污水活性污泥处理的菌种是以好氧呼吸的好氧菌为主体的微生物种群。因此，在曝气池内必须有足够的溶解氧。如果溶解氧不足，将对微生物的生理活动产生不利的影响，降低了新陈代谢的能力，从而影响污水处理进程，甚至遭到破坏。但在曝气池内溶解氧也不宜过高，否则会导致有机污染物分解过快，从而使微生物缺乏营养，活性污泥易于老化，结构松散。此外，溶解氧过高，会造成耗能增大[3]。在曝气池当中，当空气以微小气泡形式逸出，在混合液中扩散，气泡在混合液中强烈扩散，使混合液处于剧烈混合搅拌状态。为使溶解氧供应充足，且曝气池溶解氧含量稳定，主要采取了以下措施：①对风机风线法兰漏风部位进行了检修。②应用了新式空气过滤器滤网。③解决了风机叶轮级间密封因磨损而漏风的问题，改善了风机性能。④通过检修曝气池里部分破损曝气头，提高充氧效率。⑤均匀调节各间曝气池的供风量，避免有的曝气池供风量过少，有的曝气池供风量过多，以致溶解氧量偏低或偏高。⑥控制来水温度，来水水温高会降低溶解氧在水中的饱和溶解浓度。通过以上措施节约了成本，曝气池溶解氧达到了二点多，且含量稳定，处理污水的效果大为增加。

3.2.3水温影响

在影响微生物生理活动的各项因素中，温度的作用非常重要。温度适宜，能够促进强化微生物的生理活动；温度不适宜，会减弱甚至破坏微生物的生理活动，甚至可能使微生物死亡。参与活性污泥处理的微生物，多属嗜温菌，其适宜温度10～45 ℃。过高过低的温度都将对微生物构成强烈的抑制作用。由于微生物氧化分解有机污染物要产生热量，生化进水量大且含有有机污染物浓度高时，产生的热量就多。加之鼓风机鼓出的风温度高(尤其夏季可达80～90 ℃)，对水有一定的传热量，因此会致使曝气池温度升高5～6 ℃。为防止水温过高，使微生物有适宜温度生长,主要采取如下主要措施：①从源头上对水温进行控制，上游加强了冷却器的维护和运行，以2014年11月为例，PTA连续、间断排水总进水温度分别为48、35 ℃。调节均质池出水温度<50 ℃，实际温度38 ℃，温度可满足要求。②生化增加了凉水塔设施，若Ⅰ级曝气池进水温度>50 ℃时，将B104池水打入凉水塔后，通过泵打入Ⅰ级曝气池，降低Ⅰ级曝气池水温。③使聚酯来水污染物浓度控制在规定范围内，加强预处理操作调节，降低进生化污染物浓度(生化进水COD≤6 000 mg/L)，同时控制好进生化处理水量，降低生化反应产热量。④在曝气池溶解氧富余条件下，减少鼓风量，从而降低传热量。⑤监测池水经冷却塔冷却后喷洒于Ⅰ级曝气池内，或使冷却水直接喷洒于曝气池内，可降低水温5～6 ℃。

以2014年11月为例，Ⅰ级曝气池温度约36 ℃，Ⅱ级曝气池温度约28 ℃，基本上达到了要求。

3.2.4pH值的影响

微生物的生理活动与环境的酸碱度(氢离子浓度)密切相关，只有在适宜的酸碱度条件下，微生物才能进行正常的生理活动。以pH值表示的氢离子浓度能够影响微生物细胞质膜上的电荷性质。电荷性质改变，微生物细胞吸收营养物质的功能也会发生变化，从而对微生物生理活动产生不良影响。污泥经过多年驯化也逐渐适应了来水水质，来水中对苯二甲酸等酸性物质的不断降解，以及硝化、反硝化的作用，使在生化处理后，pH值升高。如此，不需要投加过多的碱性物质来提高pH值。

工艺条件是：Ⅰ级曝气池进水pH值控制指标为4.0～5.5。当pH值低时，应采取如下措施：①可适当加大投加氨水量来提高污水的pH值(此时，Ⅰ级曝气池中氮的含量不是很高)。由于氨水呈碱性，投加氨水可以节约碱的消耗量。氨水投加设施投用前后生化进出水pH值(月平均值)对比见表2。