高浓度模拟PTA生产废水的间歇生物处理技术研究

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精对苯二甲酸(PTA)是全球产量最高的五十种化学品之一,是生产聚酯的主要原料。PTA生产过程所产生的废水具有成分复杂、COD高的特点,属于较难处理的高浓度有机废水。目前国内处理PTA生产废水主要采用连续式生物处理技术,而间歇生物处理技术方面的研究还鲜于报道。因此,本论文采用间歇生物技术对PTA生产废水进行处理。首先研究水解SBR工艺和好氧SBR工艺对PTA生产废水的处理,了解该废水的水解、好氧降解特点,然后在此基础上对水解—好氧组合SBR工艺进行研究,从而进一步了解间歇生物技术处理PTA生产废水的可行性。 首先以模拟PTA生产废水为目标废水。采用水解SBR工艺进行处理,结果表明,温度、搅拌速率是影响该工艺处理效果的重要因素,水解过程去除COD的速率较慢,初始TA浓度为800mgL-1时,COD去除率达到90%需要96h。 好氧SBR工艺能够实现对模拟PTA生产废水的快速降解,初始TA浓度<1500mgL-1时,反应4hCOD去除率均能达到90%以上;曝气量、沉淀时间和进水方法的优化组合能够有效提高好氧SBR工艺对高浓度PTA生产废水的处理效果,初始TA浓度为4000mgL-1时,反应10h,COD去除率达到96.0%,出水COD为235mgL-1,但是继续曝气,COD下降到一定值后就保持不变,反应24h,系统出水COD仍为235mgL-1,无法达到石化废水COD≤150mgL-1的排放标准;随着初始TA浓度的提高,出水COD和每周期的剩余污泥量也随之增大。 好氧SBR工艺虽然能够快速去除COD,但是无法实现废水的达标排放,并且剩余污泥产量高,而水解—好氧组合工艺具有能够进行废水深度处理和剩余污泥产量低的优点,因此分别研究间歇曝气SBR工艺和水解—好氧循环SBR工艺对模拟PTA生产废水的处理效果。结果表明,初始TA浓度为4000mgL-1时,(2h水解+4h好氧)×交替4次的间歇曝气SBR工艺取得最优的结果,反应24h,出水COD为189mgL-1;水解—好氧循环SBR工艺处理同一初始TA浓度的模拟废水,循环流速为15mLmin-1,曝气量为3Lmin-1时取得最优的结果,反应24h,出水COD为51mgL-1;两个工艺条件下系统均不产剩余污泥。研究结果表明,水解—好氧循环SBR工艺取得最优的模拟PTA生产废水处理效果。 在模拟PTA生产废水研究的基础上,分别研究了水解SBR工艺、好氧SBR工艺和水解—好氧循环SBR工艺对实际PTA生产废水的处理效果,实际废水的初始COD和TA分别为2530mgL-1和634mgL-1。结果表明,水解SBR工艺处理实际废水,由于废水中其它易降解基质的存在,TA的水解反应受到明显抑制;与模拟废水的研究中所观察到的现象相同,好氧SBR法能够实现对实际PTA生产废水的快速降解,反应6h,COD去除率为93.4%,但是继续曝气,COD下降到一定值后就保持不变,反应24h,系统出水COD为168mgL-1;循环流速为15mLmin-1,曝气量为2Lmin-1时,水解—好氧循环SBR工艺处理24h,系统出水COD为130mgL-1,在所研究的三个间歇生物处理工艺中取得最优的结果。 水解—好氧循环SBR工艺处理PTA生产废水,出水水质优于其它间歇生物处理工艺,不需要后续处理就可以将废水直接排放,因此该工艺具有潜在的实际应用前景。
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