基于膜生物反应器组合工艺处理PTA 废水

张斌

（浙江荣通化纤新材料有限公司，浙江 杭州 311247）

精对苯二甲酸（PTA）作为产出聚酯的关键性原料，自20 世纪80 年代以来，因为聚酯原材料渐渐在纤维、薄膜以及其他多样化的工业制品加工中获得了普遍性地运用，我国甚至于全世界的聚酯需求量都在快速攀升，这就在短时间内导致PTA 原料出现供不应求的情况。特别是就当前而言，伴随聚酯以及PTA 生产工艺技术被广泛地应用，我国各个地区大批新型化的聚酯以及PTA 生产设施也在稳步地开展。但是，随之而来的是不可避免的废料产出问题，其PTA 生产期间出现了诸多高浓度有机废水，此时，相关的工作人员务必要对其提供达标处置排放或者回收利用，所以PTA 生产迅速发展在同一时间也促进了PTA 污水处置技术的发展。

1 PTA 生产废水的特征分析

针对PTA 生产设施来说，主要是以对二甲苯作为原料，在醋酸介质内逐渐催化，渐渐氧化成为精对苯二甲酸。在所释放的废水之中，一般会包含对苯二甲酸、对二甲苯、甲苯、醋酸、钴、溴等多种多样的污染体。一般来说，其废水表现为明显的酸性，而如果采取碱液处理设施以及管道的时候，其表现为碱性。有机酸含量较多，其实际水质、水量以及温度也会伴随设施运作的情况出现很大的变动，是较难处置的废水之一。CODcr通常在5000 ～8000 毫克/升，事故状态能够高达11000 ～15000 毫克/升。进一步来说，其中的污染物很多情况下就是芳香族化合物，是一种极难通过生物降解的物质之一，因而在一定程度上提升了工作人员的难度。TA 悬浮物的实际浓度通常浮动在800 ～2500 毫克/升。所以部分单位会依据PTA 污水的特征，进一步地研发出“厌氧＋好氧”的污水处置技术，从而保证所排放出的污水可以达到他们的最高达标排放，除此之外，一些项目依据其特殊排放标准，相应地增添了MBR 或者砂滤等其他处置板块。现如今，已经在诸多PTA 污水处置项目获得成功。膜生物反应器（MBR）作为一项生物技术以及膜技术相综合的高效生化水处置技术，由于其污染体的去除效果佳、净化品质高、水质平稳以及净化水易于回收利用，所以逐渐受到了业内人士的重视。

2 污水处理工艺流程分析

部分PTA 污水处置工程，其常常处在环境较为偏远的上游区域，它们所释放的水体质量在很大程度上影响着下游生活饮用水的稳定，所以这就需要将生产污水进行回用处理且回收应用，一旦质量达标之后，才能够将其释放至市政排水的管网之中。部分工程中，常常会采取超滤＋反渗透技术内的水回用处置技术，为契合超滤单元进水的水质标准，污水处置站在好氧处置工段的PTA 工艺废水之中，首先，要通过相应的换热器进行迅速降温，TA 沉淀回收废水内所包含的TA 残渣，迅速中和调整PH 等预处置后，通过UASB 厌氧反应器予以厌氧生化处置，厌氧UASB 沉淀池在出水的过程中，一般都需要通过冷却塔进行一定的降温处置，然后，才会和其他区域的生产生活废水进行混入，通过活性污泥池的好氧生化处置，进一步地剔除掉废水内所含的有机污染物，最终再通过膜生物反应器（MBR）处置达标后释放或送除盐水站深度处置后进行回收应用。

3 膜生物反应器组合工艺处理材料及方法分析

3.1 测验步骤

本测验系统涵括了多个构成部分，这就包括调节池、原水罐、一级膜生物反应器、二级生物反应池，示意图如图1所示。

图1 工艺流程图

具体来说，其一级膜生物反应器的整体容积为1000 升，反应器中配有一系列以PTA 降解菌群以及其他粉末活性炭，内部还含有中空纤维膜组件。除此之外，其二级生物反应器内含有一系列的复合微生物菌群。测验废水处置量大致为每天1000 升，通过酸沉废水输入催化氧化反应器进行化学反应，接着在调节池内开展营养及pH 的成分调配，利用一级及二级的生物处理方法，最终释放出废水。

3.2 测验用水

在本次研究中，所采用的测验用水即某石油化工企业产出的PTA 生产废水，其水质参数如下，即COD2500 ～4500毫克/升，PTA 浓度即1000 ～1500tng/L，pH4 ～6。

3.3 分析方法

废水的温度、液体悬浮固体、COD、氨氮成分等参数，上述指标都需要采取标准方法来评测，同时，相关的工作人员要采取紫外分光法测定PTA 浓度。分析所采取的试剂即分析纯。

4 结果及讨论分析

组合工艺总体处理PTA 废水的周期较长，反应器进水量即每小时50 升，水力暂留的周期为25 小时。此中，一级膜生物反应器即20 小时，二级生物反应池则为5 小时。进一步来说，其组合工艺整体的有机负荷高达3.55kgCOD/m。较之于过往的A/O 处置系统，其具备水力停留周期短，运作负荷强，占地规模小的优势。接下来，再具体展开系统处理废水的成效。

（1）在COD 去除情况方面，当系统经过平稳运作后，测定一级及二级生物反应池对于去除COD 的成效，此时HRT=25 小时，（其中一级膜生物反应器为20 小时），在T=25℃的情况下，持续测定两个月。而根据本次试验研究，可以看出，该组合工艺对PTA 生产废水的处置效果较为乐观，其总体工艺对COD 的去除成效达到九五成以上，而一级膜生物反应器对于PTA 生产废水的COD 去除比重达到九成以上。总体工艺最后的出水COD 把控在120 毫克/升以下，已经基本符合我国污水排放一级标准。不仅如此，根据本次研究可知，其在进水COD 波动明显的情况下，膜生物反应器依然可以起到积极的作用，而膜生物反应器出水的COD 出现了比较明显地减少，岀水COD 依然维持在500 毫克/升之下，这就说明这一系列的工艺技术具备极佳的系统抗负荷冲击作用。在膜生物反应器内，上清COD 的均衡值大致是1250 毫克/升，这就大幅度地高出膜出水COD 的均衡值450 毫克/升。这就代表中空纤维膜对于溶解性COD 有明显的分离截留效用，该效用有效地解决了生物处理性能不平稳的问题，大幅度地提升了系统的抗冲击水平。一旦系统负荷浮动较大，此时，膜的分离截留效用可以确保平稳的膜出水水质，进而保证二级生物反应池地平稳运作，因此，膜的分离截留效用对于保证系统稳定出水起到了至关重要的效用。

（2）在PTA 的去除效果方面，当系统保持平稳运作之后，当进水PTA 的实际浓度在1000 ～1500 毫克/升，相关的工作人员就需要对PTA 去除效果予以进一步地测定。总体系统的PTA 去除比重高达九五成，最终出水PTA 浓度要明显小于50 毫克/升。在此之中，一级膜生物反应器内PTA 去除比重高达八五成，其膜出水PTA 浓度维持在200 毫克/升，而在二级膜生物反应器内，其PTA 降解菌群繁衍的实际速率较快，而膜的分离截留效用在很大程度上增强了泥水分离的效用，有效地克服了传统活性污泥法内污泥容易丢失的问题，从而增强了PTA 降解反应的效率。再加上活性炭化学催化氧化作用，从而在膜生物反应器中可以渐渐达成化学催化及生物降解、反应流程与分离流程的多机制合理耦合作用，最终确保其获得较为平稳可靠的PTA 去除率性。

5 膜生物反应器组合工艺处理问题

膜污染作为MBR 运作过程中频出的一个难题，在很大程度上约束了膜的通量，这就需要安排专门的工作人员对膜予以按时地清洗。在本次试验中，膜系统伴随运行时长的上升，它们产水的通量也随之渐渐减少。根据诸多的研究资料指出，MBR 内的膜污染通常源自大于膜大小的微生物絮体中，其污染过程就是紧紧沉积附着在膜的表层。MBR 系统运作期间，常常会经过反洗、抖动以及真空泵的一系列操作，从而可以帮助膜表层的沉积物下落，从而渐渐提升膜过滤的基本性能，不过，依然还无法彻底地摆脱膜污染的负面作用。除此之外，MBR 池中的高污泥浓度同样会在一定程度上影响膜通量，各个不同类型的膜以及各个不同种类的反应器膜通量地减少一般都跟污泥浓度的上升呈现对数的联系，同时，已经有研究资料指明，其污泥的属性，如颗粒尺寸、表层电荷等因素，都会给膜过滤的效用造成极大的影响。如果MBR 膜架由池中吊出的过程中，已经察觉到膜架及膜丝局部表层存在一定的白色沉积物，此时，膜丝会逐渐地变硬变脆，将他们放置到含有稀盐酸的溶液中，从而渐渐生成诸多的气泡，膜丝逐渐回到之前的柔软度以及拉伸度。

这一问题就再次表明，一旦MBR 系统中出现了未知性的结垢，那么，其结垢物一般就是碳酸盐，它们可以渐渐构成结垢的物质，依据溶度积的相关知识，如果溶液中难溶化合物离子浓度积超过溶度积的情况下，那么，就会相应地产出沉淀结垢。

针对膜污染这一问题，相关的工作人员应该予以把控。现如今，膜污染是MBR 运作期间经常面临的问题，在运作期间，相关的工作人员要对膜组件予以相应的养护，防治膜污染是确保系统平稳运作的重中之重，在调控该问题时，相关的工作人员可以从如下几个方面进行展开。即从MBR 结构设计、日常养护以及膜清洗多个流程中予以专业化考量。具体来说，

（1）在膜组件的结构设计方面，在确保妥善膜通量的情况之下，膜的结构设计是缓解膜污染的关键性环节。MBR处置单元中的水力流态对工艺技术的顺利运作极为关键，相关的工作人员在设计膜结构的时候，相应地增设独立的曝气管，由此提升了组件范围的紊流度，从而帮助反应池内混合液在膜组件内外构成一系列的旋回流。这对于膜表层来说，具备极为显著冲刷效用，减少泥饼层厚度，最终维持较为合理的膜通量。

（2）在日常养护方面，日常运作期间，相关的工作人员可以采用空气曝气、在线清洗等诸多便捷式的方法，进一步减小膜过滤阻力的增长速率，从而有效地延伸膜的运作时长。在线清理膜的过程中，相关的工作人员需要利用的有效氯为0.5%的次氯酸钠，配置即25 升，逆向灌入膜丝，确保清洗液有1 米高，将之安静放置一个半小时后，接着再曝气30 分钟，然后投入运作，值得注意的是，只有当跨膜压力超过20kPA 的情况下，才可以开展在线清洗的工作。

（3）在膜组件的离线化学清洗方面。一旦膜污染较为严峻，日常的养护工作已经无法解决问题，且处置能力无法达到既定设计标准之时，那么，相关的工作人员就需要为膜组件离线提供全面系统化的化学清洗工作。具体来说，采取强碱加次氯酸钠按1：5 比重配置而成的液体之后，进一步对膜组件提供离线化学清洗。而且，当通入空气之中拌合时，其清洗的时长要控制在10 ～16 小时，不然，极易导致临界膜通量大幅度缩减，值得注意的是，离线化学清洗周期至少要超过2 个月。

在本次研究中，出现MBR 中污泥膨胀上浮的问题。一般来说，系统运作一段时间之后，因为污泥的膨胀上浮，那么诸多的污泥就会慢慢地黏附在膜表层，从而造成过滤阻力上升，膜通量下降，进而影响到MBR 的处理效率。相关的工作人员在对膜予以反曝清洗以及酸碱清洗后，其膜通量渐渐上升至原本的九成以上，其运作效果较好。

6 结语

综上所述，釆用以膜生物反应器为核心的好氧生化处理组合工艺对于处置PTA 废水来说效果显著，系统抗负荷冲击性高，同时其出水的品质较高，处置的效果较佳。除此之外，针对膜污染问题，相关的工作人员则需要对膜组件予以相应地养护，防治膜污染是确保系统平稳运作的重中之重。针对系统平稳运作情况下MBR 系统内污泥膨胀上浮的现象，相关的工作人员需要相应地采取投加混凝剂、传输外源基因优化活性污泥性状等多种多样的方法，由此有效地提升系统总体的处置效率。