PTA废水调试工程案例

某大型石化公司新建120万吨PTA装置，同步配套建设250m³/h的污水装置一套，为保证装置投料开车后污水能够达标排放，PTA装置开车前两个月对污水厌氧和好氧污泥进行培养驯化，使得装置开车后污水达标排放。

一、PTA废水特征

(1)PTA生产废水污染物组成PTA装置生产废水含有乙酸、对苯二甲酸、对二甲苯、对甲基苯甲酸、邻苯二甲酸、苯甲酸、醋酸正丁酯、催化剂，废水水质波动大，有机污染物浓度高一般在6000〜9000mg/l。

乙酸：废水中有机污染物的一个主要来源，微溶于水，B0D5/C0Dcr-0.72，属于可生物降解的有机物。

对苯二甲酸：难溶于水，溶解度随温度降低而降低;PH=5.1左右开始析出，PH=3.8左右时大部分TA基本上都已经析出，B0D5/C0Dcr=0.80，属于可生物降解有机物，但是需要较长时间和降解过程。

苯甲酸：废水中有机物的另外一个主要来源，溶于水，B0D5/C0Dcr=0.48，可生化降解。

对岸釜苯甲酸：难容于热水，易溶于甲醇、乙醴，可生化降解。

⑵废水水质分析

典型的PTA废水组分中按照生物可降解性分为三种：

①易降解组分，构成COD组分的乙酸、苯甲酸和4-竣基苯甲醛，是废水总COD的组成部分。

②不易降解组分，构成COD的对苯二甲酸和邻苯二甲酸，是废水总COD的组成部分。

③难降解组分，构成COD的对甲基苯甲酸、偏苯三甲酸以及其他未知的难降解物质，也是构成COD的一部分。

对苯二甲酸能够被构成厌氧颗粒污泥的产甲烷微生物降解。溶解的对苯二甲酸在厌氧处理工艺中对厌氧微生物没有毒性抑制，但是最初的降解过程是非常复杂的，而且降解的过程很缓慢，因为厌氧微生物对降解PTA废水中各种组分的适应过程比较慢，因此PTA废水处理装置的厌氧和好氧系统都需要经过提前的驯化。

三、污泥驯化方案的选择

厌氧系统的污泥由IC反应器的专利商提供，污泥主要来自外省的柠檬酸厂、造纸厂的颗粒污泥，颗粒污泥经槽车运输到现场后通过污泥螺杆泵导入厌氧污泥罐和反应器，污泥投加量按照反应器容积的40%确定，好氧污泥由于污泥接种量大，周边企业的污泥量无法满足接种量的需求，最终确定采用市政污水处理厂脱水后含水量85%的剩余污泥，作为本项目的接种污泥，由于好氧池采用市政污泥进行接种，因此一级好氧池污泥投加浓度按照4000mg/l投加、二级按照2000mg/l投加。

⑴驯化方案的选取

由于PTA废水的特性，厌氧生物启动需要一定过程，驯化厌氧污泥对废水中TA的降解能力。

①厌氧提前六个月驯化：一般情况厌氧需要6个月的驯化时间能够将COD去除率达到70%，提前6个月驯化有利于污泥适应PTA废水环境，PTA装置开车后能够较快适应并将废水处理达标，存在的问题：A.污水装置需要在PTA装置投产前6个月建成并投用;B.由于厌氧驯化后的废水并不能达标排放，需要厌氧好氧同步驯化，这种驯化方式需要大量外购TA残渣作为碳源，同时需要消耗大量的碱和工业水及N、P成本高;C.不管由于主装置因为建设原因还是其他原因不能按时开车，驯化工作也不能停止，需要继续消耗大量的碳源等驯化物料。

②厌氧在主装置开车前两个月驯化：主装置开车前两个月对好氧污泥进行驯化使之具备降解TA的能力，好氧驯化期间配置的原料水少量进入厌氧系统，厌氧启动期间污泥负荷控制在0.1kgCOD/kgVSS•d，两个月后厌氧装置大约能够达到40%-50%的设计负荷，该方式一定程度缩短PTA装置开车后生物启动的时间，驯化成本相对较低，主要考虑好氧驯化所需的碳源、工业水和N、卿可，存在的问题：厌氧驯化时间短不具备完全降解TA的能力，开车初期TA的降解去除需要依靠好氧段，好氧系统负荷较高，好氧系统设计余量如果不够，可能会造成出水不达标;负荷过高污泥沉降性差。

③厌氧边开车边驯化：开车前两个月对好氧污泥进行驯化，使之具备处理PTA废水的能力，厌氧利用实际PTA废水驯化，开车初期厌氧系统去除率按照30%考虑，剩余70%负荷由好氧承担，该方式污泥驯化成本最低，存在问题：A.由于PTA废水COD浓度较高，好氧负荷过高，设计阶段如没有考虑余量，污泥负荷不足出水将无法达标;B.该种运行方式好氧污泥产生量大，污泥脱水系统运行压力较大。

⑵驯化启动所需具备的条件

污泥驯化前，现场需做好准备，具备必要的设施、物资和人员条件，具体如下：

①厌氧、好氧单元已完成施工具备投运条件。

②厌氧、好氧污泥已经全部投加完毕，厌氧沼气排放系统调试确认完好。

③现场具备充足的工业水、电、蒸汽等公用工程条件。

④化验分析：现场具备PH、电导率、COD、N、P、TSS、VSS、VFA、ALK、TA、BA、醋酸、pT酸等化验条件。

⑤具备充足的化学品(包括盐酸、氢氧化钠、尿素、磷酸、微量营养盐、氢氧化钙及驯化期间所用的TA水涝料、BA等驯化料)。

⑥用于溶解碳源的溶解池改造完成、具有搅拌、液碱管线、工业水、厌氧出水回流等配置用管线。

⑦厌氧系统会产生沼气和硫化氢现场需配备硫化氢气体检测仪1台，可燃气体检测仪1台。

四、污泥驯化流程及过程

结合本项目的设计和建设施工情况本次厌氧和好氧的驯化采用方案二

(1)污泥驯化工艺流程

污泥驯化的关键是TA、BA的溶解配置原料水，本项目选用了正常生产工艺中的初沉池作为碳源的溶解池，为满足TA、BA溶解的需要在初沉池内配置有两台潜水搅拌器、工业风曝气管线、蒸汽、液碱及工业水管线，为了同时满足厌氧和好氧的需要，增加了均质罐直接到好氧的超越管线。

碳源的投加和溶解是驯化过程的关键，由于设计过程中一般设计人员并没有运行操作经验，主流程的完善方面考虑不周到，驯化所需的溶解搅拌装置一般在设计中考虑都不周全，因此在施工设计时就必须考虑碳源溶解池碳源投加装置、搅拌装置、加热装置的设计，以便减轻后续驯化期间工人的工作量和劳动强度。

⑵污泥驯化过程

11月16日开始驯化，TA:BA按照1:1配置，为了满足冬季驯化所需的水温，初沉池溶解TA、BA的水温控制在35°C，初始COD控制在3500-4000mg/l，TA有机物浓度在1359mg/l，BA有机物浓度在1619mg/l，厌氧进水量80m3/h，好氧进水30m3/h，10天后出水TA浓度没有变化，BA浓度逐步降低，BA去除率大约50%，—级沉淀池出水COD平均144mg/l。

11月25日开始提高TA和BA的溶解量、投加比例仍为1:1，将COD浓度控制在8000mg/l左右，10天后厌氧出水TA浓度基本不变，BA去除率，已经达到90%，好氧平均进水C0D2298mg/l，平均出水137mg/l„

经过1个月的负荷提升好氧负荷已经提升到25t/d，达到设计负荷的45%，好氧出水平均在130mg/l，厌氧负荷提升到22t/d，达到设计负荷的25%，COD去除率77%、BA去除率97%，扣除化验偏差TA基本没有降解，由于继续提升负荷会消耗大量的碳源，好氧系统经过1个月的驯化已经具备降解TA和BA的能力，厌氧对BA的降解已经达到97%，最终确定维持现有负荷运行，待开车后直接处理装置废水。

1月7日主装置开车后平均废水排放量150m3/h，COD浓度平均19922mg/l，为保证厌氧系统不受冲击，厌氧按照每天10%的负荷进行提升，剩余负荷全部由好氧处理，经化验分析废水COD浓度虽然高，但是COD的组成部分中醋酸占比超过了60%，易降解成份较多，经运行污水处理装置完全能够具备和接收PTA废水的能力，但是经过化验数据分析，发现厌氧对TA的降解还只有10%左右。

五、结论

(1)实践证明采用市政污水处理厂的生化污泥经过45天驯化也是能够较快适应PTA污水水质的，并能取得较高的处理效率。

(2)厌氧颗粒污泥对BA的降解适应较快，实践证明厌氧颗粒污泥大约经过20天的驯化即可达到90%的去除率。

(3)TA含苯环类物质虽可生物降解，但是需要较长时间，如果装置排放废水中TA占COD比例较高，建议还是提前6个月对厌氧装置进行驯化，避免因厌氧去除率低导致好氧负荷过高，造成开车期间废水不达标。