化纤污水处理及回用工程实例

吴 涛，强霄晶，习亚娟，薛雪玲，陈曾光

(洛阳石化工程设计有限公司，河南洛阳 471012)

中国石油化工股份有限公司洛阳分公司化纤污水处理场汇集化纤厂PTA装置、PET装置、长短丝装置及部分配套工程所产生的连续和间断污水、生产生活污水，分为化纤污水处理系统和回用系统。

化纤污水处理系统是和分公司化纤工程相配套的设施，化纤污水处理系统原料水按照其性质遵循清污分流，污污分流的原则分三条线进入装置，分别为:PTA装置连续排水、PTA装置间断排水、生产生活污水。该污水处理系统由洛阳石化工程公司负责设计，设计处理能力为440 m3/h，其中PTA连续排水160 m3/h，PTA装置间断排水40 m3/h，其它生产生活污水240 m3/h。

化纤污水回用系统是由中国石油化工股份公司洛阳分公司与广州诺卫环境工程有限公司共同设计施工的污水回用工程，它原则上以原有的污水处理系统为依托，对化纤污水进行深度处理，处理后达到污水回用补充循环水目的，处理规模为200 m3/h。化纤污水处理场从投入运行至今实际处理水量为200 m3/h，实现了零排放。

1 污水处理工艺

1.1 PTA污水特点

PTA(精对苯二甲酸)装置废水主要包括工艺废水、残渣浆料和清洗废水，含有对苯甲酸、苯二甲酸(TA)、PX、PTA、间苯二甲酸、对甲基苯甲酸、醋酸、醋酸甲酯等［1-2］，是较难处理的石油化工污水。废水生物需氧量(BOD)与COD的比值只有0.1～0.2，属于难生物降解的废水［3］。主要特点有:①CODCr浓度高。污水中有机污染物以溶解性和胶状物质存在，CODCr浓度范围在5 000～9 000 mg/L，甚至更高，TA浓度范围在 800～2 500 mg/L，CH3COOH 浓度范围在800 ～1 200 mg/L［4］。②PTA废水酸碱交变频繁，pH值范围大，一般在2～13波动。温度比较高，一般高于45℃，有时高达90℃。③PTA废水的水质、水量变化大，尤其是冲洗设备管道，装置处于开、停车阶段或出现异常情况时。同时工艺废水中的Co2+、Mn2+浓度能达1 000 mg/L以上。当Co2+浓度达到200 mg/L、Mn2+浓度达到100 mg/L时，就会影响厌氧污泥的活性，甚至使厌氧微生物死亡［5］。

1.2 进水水量、水质

化纤污水处理场设计进水水量、水质见表1。

表1 污水水量、水质

1.3 处理流程

污水处理流程如图1所示。

图1 PTA污水处理流程

2 主要处理单元

2.1 预处理

由于在PTA装置内设有PTA生产废水换热器，可将PTA连续排水水温降至50℃以下，能够满足污水处理场的PTA污水进水水温要求，因此污水处理场未设置污水降温设施。

PTA污水的水质、水量波动大，含有大量TA及其衍生物，属难生物降解污水。虽然好氧处理对COD及TA去除率较高，但需要消耗大量的能量。为节约运行费用、节省能量，有效利用资源，处理系统采用对PTA污水先进性酸化沉淀，去除大部分TA等污染物，大大降低污水中的COD。处理系统PTA污水设pH值自动调节设施，控制酸沉前污水pH值3.5～4，并设有根据流量控制混凝剂投加量的自动加药设施，控制混凝剂投加量2～3 mg/L，酸沉后污水的CODCr＜4 000 mg/L。

对于PTA间断排水，由于其水量、水质变化很大，先进入事故池调节，在池子末端可与酸沉后的部分PTA污水混合，降低其pH值，而后由泵均匀提升至水力旋流沉淀器。PTA连续排水和事故调节池出水均调整pH值为3.5～4，投加混凝剂2 mg/L，然后进水力旋流沉淀器进行酸沉。在沉淀器内沉淀时间2 h。用TA输送泵将沉淀分离的TA送至TA脱水间进行脱水。

2.2 调节均质

预处理后的污水进入PTA污水调节均质池，进行均质调节。PTA污水调节均质池出水及其它生产生活污水在调节均质池混合，池中设有3台潜水泵，使污水充分混合。调节均质池设有pH值调节(加碱)、营养盐投加设施，可保证生化处理系统稳定进行，同时还设有处理后污水回流设施，以节省碱的消耗。

2.3 生化处理

生化处理为二级好氧处理，Ⅰ级曝气池控制COD负荷1.5 kg/(m3·d)，溶解氧1～2 mg/L，污泥浓度4～5 g/L，污泥回流比100% ～150%。Ⅱ级曝气池 COD负荷0.2 kg/(m3·d)，溶解氧2～4 mg/L，污泥浓度1.5～2 g/L，污泥回流比50% ～100%。二级曝气池均设置独立的污泥回流系统，保持各自的优势生物群落。Ⅰ级曝气池剩余的活性污泥排入污泥池，经驯化和增长泥龄后可补充入Ⅱ级曝气池，提高Ⅱ级曝气池污泥的活性和浓度。该工艺基本无污泥排放，只是为保证Ⅱ级曝气池污泥的活性排出少量的污泥。沉淀池采用辐流式沉淀池，中心进水，周边出水，配有中心传动刮泥机。

2.4 污水回用系统

污水回用系统是在原有污水处理系统的基础上，对生化系统一级曝气池部分池子进行改造，形成缺氧区、好氧区及膜反应区，成为一套包括缺氧工艺、好氧处理工艺与膜处理工艺相结合的单独的污水处理工艺，原系统一级生化出水经泵提升后，经过缺氧区、好氧区及膜反应区后，出水即可达到回用要求。一沉出水恶化，出水CODCr高于1 000 mL时，调整一沉出水部分进入缓冲调节池处理，部分入二曝进行处理后，进入缓冲调节池进行处理。在一沉出水水质更差的情况下，一沉出水全部进入二曝处理后再进污水回用系统处理。

膜生物反应器进水通过预过滤器(格栅间隙为0.8 mm)，去除污水中大颗粒的悬浮杂质。污水通过预过滤器后进入缺氧池后，经潜水搅拌器的作用与缺氧池内的活性污泥混合液混合均匀。在缺氧条件下，大相对分子质量长链有机物被厌氧微生物分解为易生化的小分子有机物。缺氧池的出水自流至好氧池，好氧池通过其底部设置的微孔曝气装置进行不间断曝气，污水中有机物在好氧微生物作用下进行生化降解，去除BOD和COD。污水从好氧池进入膜好氧区，膜好氧区底部也布有微孔曝气装置，可持续提供该区生化降解所需的氧气，其产生的气泡及其产生的紊动水流可清洗膜表面，保持膜通量稳定。膜好氧区内放置有18组共36套膜生物反应器(简称MBR)，在真空泵和清水泵的抽提作用下，膜区内污水通过MBR进行微滤，通过MBR集水管汇集，滤过液流入清水/反洗罐。全部细菌及悬浮物在膜的高效截留作用下均被截流在膜好氧区中。并且膜有效截留硝化菌，使硝化反应顺利进行，有效去除氨氮;同时可以截留难于降解的大分子有机物，延长其在反应器中的停留时间，使之得到最大限度的降解。MBR安装在池内偏上位置，为缓解膜表面污泥累积，膜下部设置有气吹扫装置，对膜组进行连续吹扫。膜好氧区定期排出剩余污泥，以保证池内的活性污泥浓度在一定范围内。系统使用膜组间歇运行、化学反洗及化学清洗程序以保证MBR膜组件良好的水通量，持续、稳定地出水。

2.5 污泥的处理

Ⅰ、Ⅱ级沉淀池及MBR产生的剩余污泥进入污泥浓缩罐浓缩，经过离心式脱水机脱水后，污泥含水80%，运出场外。

3 运行效果

化纤污水处理场各工艺单元处理效果见表2。

表2 各工艺单元处理效果

最终出水悬浮固体6 mg/L左右，氨氮4 mg/L左右。再生水用作循环冷却水的水质要求(HG/T 3923-2007)见表3。

从最终出水水质和表3可看出，污水回用系统出水达到再生水用作循环冷却水的水质要求。

表3 再生水用作循环冷却水水质要求HG/T 3923-2007

4 结论

①经过洛阳石化化纤污水处理场近几年的实际运行证明，预处理—两级好氧生化-MBR处理PTA污水，达到回用补充循环水是完全可靠的。既减少废水的排放量，又减少了工艺用水量，对减轻环境污染、节约水资源和整个行业的可持续发展具有重要的意义。②PTA装置排出的污水采用旋流沉淀器进行酸沉，TA的去除率可达到60% ～70%。脱水后的TA残渣可作为涂料原料等综合利用，并为后续处理工艺创造了良好的条件。③采用两级好氧的生化处理工艺，对COD及TA去除率较高，可使出水中COD降低至160 mg/L以下，TA降低至20 mg/L以下。④MBR能耗较低，系统处理效果高，出水可达到再生水用作循环冷却水的水质要求，自动化程度高，可以减少人为因素对污水处理工程运行稳定性的影响，占地面积小。

［1］田 华，王 颖.PTA废水预处理研究［J］.黑龙江水利专科学校学报，2000，27(3):51-53

［2］陈健美，兰瑞勃，孔庆昱，等.精制对苯二甲酸装置废水处理的节能控制［J］.化工技术经济，1999，17(3):34-35

［3］刘念曾.精对苯二甲酸生产工艺的废水处理［J］.石油炼制与化工，1999，30(7):49-53.

［4］王冠华，韩艳萍.预处理-两级好氧生化工艺处理PTA 污水［J］.炼油技术与工程，2003，33(12):35-38

［5］何小娟，李旭东，包建平.精对苯二甲酸废水处理技术及优化［J］.化工环保，2005，25(2):110-112