一种处理精对苯二甲酸生产废水的装置及其工艺的制作方法

本发明涉及高浓度化工生产废水的厌氧处理技术领域，尤其涉及一种精对苯二甲酸生产废水的处理装置及工艺。

背景技术：

精对苯二甲酸(简称pta)是一种重要的工业化学原材料，广泛应用于聚酯树脂、聚酯纤维以及薄膜等石化产业中。pta生产废水不仅水质水量变化大，而且水温波动频繁(45℃-90℃)。由于废水中包含大量芳香族化合物，其中对苯二甲酸、苯甲酸、对甲基苯甲酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸等物质在环境迁移转化过程中极易生成酞酸酯类物质(paes)等环境激素，引发严重的环境问题甚至产生各种毒性效应。因而pta生产废水在排放前的处理十分关键。

考虑到pta生产废水的有机负荷较高，传统的活性污泥法不仅占地面积大，能耗高，产生大量剩余污泥，而且处理效率低；因而目前国内外对pta生产废水大多采用厌氧处理工艺。不过由于pta生产废水中的乙酸、苯甲酸等易降解小分子物质对其他芳香类化合物的分解有抑制作用，使得对苯二甲酸、对甲基苯甲酸等其他芳香类有机物的生物降解效率并不理想，致使现有厌氧处理工艺处理pta生产废水的效果十分有限。另外，由于现有厌氧处理工艺多采用中温运行，pta生产废水的冷却过程也造成了大量的能源浪费。

技术实现要素：

本发明提供了一种精对苯二甲酸生产废水的处理装置及工艺，以解决现有技术中pta生产废水厌氧处理方法中能源浪费，以及处理效果差的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案实施如下：

一种处理精对苯二甲酸生产废水的装置，包括高温uafb厌氧反应器1和中温uafb厌氧反应器2，高温uafb厌氧反应器1的出水口与中温uafb厌氧反应器2的进水口相连，高温uafb厌氧反应器1和中温uafb厌氧反应器2均设置有污水回流系统。

进一步地，高温uafb厌氧反应器1和中温uafb厌氧反应器2中的填充层均为硬质材料。

进一步地，高温uafb厌氧反应器1与中温uafb厌氧反应器2的体积相等。

本发明还包括一种用上述装置处理精对苯二甲酸生产废水的工艺：

步骤一、精对苯二甲酸生产废水通入高温uafb厌氧反应器1，进行第一级厌氧消化反应，高温uafb厌氧反应器1的出水一部分外回流回高温uafb厌氧反应器1，另一部分通入中温uafb厌氧反应器2；

步骤二、通入中温uafb厌氧反应器2的废水进行第二级厌氧消化反应，中温uafb厌氧反应器2的出水一部分外回流回中温uafb厌氧反应器2，另一部分由出水口排出，完成了精对苯二甲酸生产废水的处理。

进一步地，步骤一中精对苯二甲酸生产废水在进入高温uafb厌氧反应器1前进行预处理，并同时调节精对苯二甲酸生产废水的ph值至6.5～7.2。

进一步地，步骤一中保持高温uafb厌氧反应器1中的水体的温度为55±1℃。

进一步地，步骤一中高温uafb厌氧反应器1的回流比为500％。

进一步地，步骤二中保持中温uafb厌氧反应器2中的水体的温度为37±1℃。

进一步地，步骤二中中温uafb厌氧反应器2的回流比为200-400％。

进一步地，待处理水体在高温uafb厌氧反应器1中的水力停留时间为18h或24h；待处理水体在中温uafb厌氧反应器2中的水力停留时间为18h或24h。

本发明具有如下有益效果：

本发明为了进一步提高pta废水的处理效率，并合理利用pta废水的温度特性，引入了高温-中温分级厌氧处理工艺，即高温uafb厌氧反应器和中温uafb厌氧反应器联用的处理工艺。该工艺充分结合了高温处理的快速和中温处理的稳定的特性，在第一级处理中快速完成乙酸、苯甲酸等易降解有机底物转化，降低了后一级处理中对苯二甲酸、对甲基苯甲酸等难降解有机物的抑制作用，后续的中温运行也避免了单独高温运行极易引起的系统不稳定的缺陷。本发明的装置具有更强的抗冲击负荷能力。另外，高温厌氧段的存在，可有效降低病原微生物含量，提高生物可降解性能。

附图说明

图1为本发明的工艺运行示意图。

图2为本发明的高温uafb厌氧反应器和中温uafb厌氧反应器有机物去除效果数据图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明，本发明的保护范围不局限于下述的具体实施方式。

实施例1

参阅图1，本实施例中处理精对苯二甲酸生产废水的装置，包括高温uafb厌氧反应器1和中温uafb厌氧反应器2，高温uafb厌氧反应器1的出水口与中温uafb厌氧反应器2的进水口相连，高温uafb厌氧反应器1和中温uafb厌氧反应器2均设置有污水回流系统。高温uafb厌氧反应器1和中温uafb厌氧反应器2的体积相等，两者的填充层3均为硬质材料，优选陶粒。

实施例2

本实施例处理精对苯二甲酸生产废水的工艺如下：

步骤一、先对精对苯二甲酸生产废水进行预处理，以去除进水中的杂质，悬浮物等，同时调节进水的ph值至6.5～7.2以保证厌氧微生物处于合适的环境条件，然后将精对苯二甲酸生产废水通入高温uafb厌氧反应器1，进行第一级厌氧消化反应，高温uafb厌氧反应器1中的水体的温度为55℃。高温uafb厌氧反应器1的出水一部分外回流回高温uafb厌氧反应器1，回流比为500％；另一部分通入中温uafb厌氧反应器2，待处理水体在高温uafb厌氧反应器1中的水力停留时间为18h。

步骤二、通入中温uafb厌氧反应器2的废水进行第二级厌氧消化反应，保持中温uafb厌氧反应器2中的水体的温度为37℃，待处理水体在中温uafb厌氧反应器2中的水力停留时间为24h，中温uafb厌氧反应器2的出水一部分外回流回中温uafb厌氧反应器2，回流比为200％，另一部分由出水口排出，完成了精对苯二甲酸生产废水的处理。

本实施例处理pta生产废水，水体中各种有机物的去除效率见表1。

表1

本实施例中所用污泥的驯化过程：

高温uafb厌氧反应器1中污泥由二沉池消化污泥驯化得来。先将二沉池消化污泥接种于中温(37℃)环境下以对苯二甲酸为单一碳源培养至有机物去除率稳定在90％以上，再将环境温度升高到55℃继续培养，直至有机物去除率再次稳定在90％以上，即完成高温uafb厌氧反应器污泥驯化。驯化过程中对苯二甲酸的浓度为400～1000mg/l，水力停留时间为24h。

中温uafb厌氧反应器2中污泥由二沉池消化污泥驯化得来。将二沉池消化污泥接种于中温(37℃)环境下以对苯二甲酸为单一碳源培养至有机物去除率稳定在90％以上，驯化过程中对苯二甲酸的浓度为200mg/l，水力停留时间为24h

在步骤一进行的第一级高温厌氧处理下，不仅微生物生长速率快，而且能有效利用pta生产废水高温的特点，不需额外的能源消耗来提升温度或降低温度。另外，经过第一级高温段的处理，废水中绝大多数易降解有机物被去除，从而极大减轻了对难降解芳香酸的抑制作用，使得它们能够在步骤二的中的中温uafb厌氧反应器2里得到高效去除。经过该工艺处理后的对苯二甲酸，对甲基苯甲酸等芳香酸的含量在2mg/l以下，且系统运行十分稳定，处理的能耗也有所降低。

实施例3

本实施例中对处理pta废水进行人工模拟pta，人工模拟的废水参照文献中实际废水的组成配制。

废水的主要组成：对苯二甲酸1000mg/l，对甲基苯甲酸400mg/l，苯甲酸200mg/l，乙酸600mg/l，邻苯二甲酸，间苯二甲酸均为100mg/l。其中氮、磷等营养元素按照codcr：n：p＝(300～400)：5：1添加，同时添加适量微量元素以促进微生物生长。

本实施例中所用的装置与实施例1中相同，高温uafb厌氧反应器1和中温uafb厌氧反应器2有效容积均为0.6l。反应器下部设置填料层，上部为三相分离器，外围则是环形水域层，通过水域控制两个反应器内部的温度。

本实施例中的工艺流程与实施例2相同，不同之处在于，在高温uafb厌氧反应器1和中温uafb厌氧反应器2中的水力停留时间(hrt)都为24h。该工艺应用于pta废水处理时各有机物的去除效率见表2。

表2

从表2中可以看出，经过第一级高温的处理后，废水中绝大多数易降解有机物被去除，从而极大减轻了对难降解芳香酸的抑制作用，使得它们能够在中温uafb厌氧反应器2里得到高效去除。间苯二甲酸、邻苯二甲酸、苯甲酸、乙酸、对苯二甲酸和对甲基苯甲酸得到100％的去除。同时，该实例中高温段和中温段厌氧反应器有机物去除效果数据图对应于图2阶段1的数据，从表2和图2的数据中可以看出，经过该工艺处理后的总cod明显降低，且系统运行十分稳定。

实施例4

本实施例与实施例3的不同之处在于，改变了人工模拟pta废水内各组分的含量，本实施例将对苯二甲酸含量提高至2000mg/l，其他有机物的含量不变，均参照实例3配制添加。本实施例在本发明装置运行的第60天实施，为图2中阶段2。

由于进水中对苯二甲酸含量的突然增高，高温uafb厌氧反应器1和中温uafb厌氧反应器2出水中有机物含量都较上一运行阶段明显升高。在60～65天，高温uafb厌氧反应器1和中温uafb厌氧反应器2的出水cod高达300mg/l，随后系统慢慢适应了水质的改变，中温uafb厌氧反应器2出水的cod逐渐回落并在第80天之后趋于稳定。稳定运行阶段系统出水中cod含量约100mg/l。液相数据结果表明，进水中对苯二甲酸浓度的提升几乎没有对除对苯二甲酸以外的有机物去除效率造成影响，而高温uafb厌氧反应器1出水中对苯二甲酸的变化趋势与总cod的变化一致。尽管在图2所示的阶段2运行后期，高温uafb厌氧反应器1出水中对苯二甲酸的含量几乎是图2所示的阶段1的2倍，但经过中温uafb厌氧反应器2反应器的处理，高温uafb厌氧反应器1中芳香类化合物依然被有效去除。

实施例5

本实施例与实施例3的不同之处在于，改变了人工模拟pta废水内各组分的含量，本实施例将对苯二甲酸含量提高至2000mg/l本实施例分别提升废水中苯甲酸和乙酸含量至500mg/l和1200mg/l，其他有机物的含量不变，均参照实例3配制添加。本实施例在本发明装置运行的第120天实施，为图2中阶段3。

随着进水水质的变化，高温段反应器中出水cod急剧降低至1000mg/l以下，与此同时，中温段的出水水质也有明显改善。从图2可以看出，仅在改变水质的第三天，中温uafb厌氧反应器2出水中cod就回落到100mg/l以下。苯甲酸和乙酸含量的增加并没有影响系统对pta废水的去除效率，本发明方法克服了苯甲酸和乙酸对pta生产废水中对苯二甲酸、对甲基苯甲酸酸等物质降解的抑制作用。液相检测结果也表明，该阶段中对苯二甲酸和邻苯二甲酸在高温uafb厌氧反应器1出水中的含量甚至低于图2所示的阶段1，而且该阶段高温uafb厌氧反应器1出水中对甲基苯甲酸酸的含量也与阶段1基本一致，没有明显增加。

该实例充分说明本试验装置应用于含较高浓度苯甲酸和乙酸的pta生产废水处理时同样效果显著，系统运行稳定，cod的平均去除效率达到98％，且最终出水cod浓度在50-100mg/l。

表3pta生产废水厌氧生物处理工艺的效果对比数据

从表3可以看出，传统的单级或两级厌氧工艺处理pta生产废水时cod去除率从45％-90％不等，且hrt较长，系统运行也往往波动较大。通过以上实例可以看出，对苯二甲酸(ta)和对甲基苯甲酸(p-t酸)都是限制pta生产废水总有机物去除效果的重要组成成分，很多单一的厌氧反应器内，ta、p-t酸降解效率只有不到40％，之前有些研究也因为p-t酸难生物降解的特点对该物质的去除避而不谈。而本试验装置采用两级厌氧，第一级高温uafb厌氧反应器保证了pta生产废水中大部分的乙酸，苯甲酸等易生物降解污染物的去除，极大降低了这些物质对p-t酸生物降解的抑制作用，从而促进p-t酸的去除效率，并使该系统整体的cod去除能力得到提升。此外，本试验装置应用于pta生产废水处理时，对进水中有机物含量变化有较强的适应性，能获得稳定的有机物去除效率，且最终出水中cod含量均能在100mg/l以下，满足工业废水处理的水质要求，是处理pta工业生产废水的优选方案。

上述内容仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。