一种精对苯二甲酸生产废水的处理方法

专利名称：一种精对苯二甲酸生产废水的处理方法
技术领域：
本发明涉及废水的处理方法，具体地说是一种精对苯二甲酸高浓度生产废水的处理方法。
背景技术：
精对苯二甲酸(PTA)是产量居于全球前五十位的重要石油化工产品，是生产聚酯 (PET)的主要原料，被广泛应用于纤维涤纶、聚酯薄膜、包装瓶、PBT工程塑料、塑利-增塑剂、农药和染料等生产领域。其生产过程产生的废水含有对苯二甲酸、乙酸、乙酸 甲酯、甲基苯甲酸等有机污染物，其中以对苯二甲酸(TA)的含量最高(1400-4500mg/L)， 是该废水中的指标性污染物。PTA生产废水具有COD浓度高(可高达10000mg/L)，尤 其是芳香族化合物引起的COD浓度较高、pH值偏酸(3.0~4.0)、重金属含量高(钴、 锰离子)等水质特征。被国内外公认为是一种典型、巨量的难处理工业废水。现有技术已经提出了若干种方法对精对苯二甲酸生产废水处理进行了改进。中国专 利CN89103965.1提出采用厌氧-好氧(或两段好氧)的工艺对精对苯二甲酸生产废水进行 处理，其中厌氧过程由厌氧污泥床和厌氧过滤器完成，好氧过程由带填料的好氧反应器， 或两段好氧完成，该工艺工程投资高，运行操作复杂，水力停留时间长，处理后的出水 中COD含量仍在300mg/l左右，达不到直接排放要求。中国专利CN1039784提出一种由 预处理、厌氧生物处理、好氧生物处理组合的精对苯二甲酸生产废水处理技术，原废水 COD低于2000mg/L,废水经过厌氧及好氧处理后，COD为400mg/l左右，达不到排放要 求，必须并入其他污水处理系统。上述两种工艺技术的厌氧反应器运行条件较为苛刻， 气密性能要好，pH的范围限制较为严格，工艺操作复杂，同时厌氧过程对对苯二甲酸 (TA)类物质去除率较低， 一般低于50%。 ZL94118737.3发明了一种带选择器的两段好 氧生物法处理对苯二甲酸高浓度生产废水的方法，ZL96109791.4提出了一种一级与二级 好氧反应器分别设置各自的污泥沉降罐及污泥回流系统的对苯二甲酸高浓度生产废水 的方法，虽然两种方法的一级反应器COD容积负荷和二级反应器COD容积负荷较高，出 水达到排放标准，但装置占地面积巨大，且剩余污泥排放量高，增加了污泥处理费用， 造成二次污染。发明内容本发明的目的在于提供一种有效的处理精对苯二甲酸生产废水的方法。 概括的说，本发明主要内容包括将精对苯二甲酸生产废水经过催化氧化预处理，在进一级膜生物反应池之前首先在调节池中将PH调节为4.5~6.5，然后经过两级膜生物 反应池的处理，出水COD降至lOOmg/1以下，对苯二甲酸降至10mg/l以下，两级膜生 物反应池的剩余污泥排放到污泥池。本发明的工艺流程见图1。本发明的技术方案如下。一种精对苯二甲酸生产废水的处理方法，它由下列步骤组成-步骤l.将精对苯二甲酸生产废水由泵打入催化氧化反应池(l)，催化氧化反应池为 立式长方体结构，内部有垂直于池底、对称安装的两块长方形导流板，底部有分布均匀 的穿孔曝气管，催化氧化反应池内装有颗粒活性炭催化剂，通入压縮空气，或二氧化氯， 使气液固三相高效混合，废水中的有机物在活性炭的活性位点发生催化氧化反应，在进 水CODcr为4000 6000mg/l的情况下，能去除CODcr为20% 30%，在这个过程中， 既有效降低了废水CODcr，又提高了后续废水的生化效率；步骤2.经步骤1催化氧化后的废水由泵提升至调节池(2)，加入碱、氮、磷(按照 COD: N: P-100: 5: l的比例加入尿素、磷酸二氢钾)用以调节废水的pH4.5 6.5和 营养比，保证水质的均匀性，避免对生化系统的冲击；步骤3.经调节池(2)调节处理后的废水用提升泵将废水打入一级膜生物反应池(3)生 化处理系统， 一级膜生物反应池(3)系统由长方形池体、膜组件、底部微孔曝气软管或穿孔曝气管、液位浮球控制系统组成，所述的膜组件为中空纤维帘式膜(孔径0.2!1!11)，池内接种总水量10% (质量分数)的对苯二甲酸高效降解菌株进行生物污泥培养，添加 0.5% (质量分数)粉末活性炭作为微生物固定载体，所述的接种的对苯二甲酸高效降解 菌株为YPC-TA1、 YPC-TA2、 YPC-TA3或YPC-TA4的任意一株或几株混合(该菌株已 专利授权，专利号分别为ZL200410041803.8, ZL200410041804. 2， ZL200410041805. 7， ZL200410041806. 1，由中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)保 藏，保藏号分别为1203， 1202， 1201， 1200),鼓入空气，生化反应25小时，对苯二甲 酸高效降解菌株能以对苯二甲酸为唯一碳源生长，通过膜与粉末活性炭相组合，可以很 好地截留和固定化对苯二甲酸高效降解菌株，而且能大大减轻膜污染、稳定膜通量和出水水质，其出水不需要二沉池，污泥浓度为6.0 8.0g/L，有机容积负荷达2.85 4.5kgCOD/m3.d,出水CODcr小于300mg/L;步骤4. 一级膜生物反应池(3)的出水进入二级膜生物反应池(4)， 二级膜生物反应 池(4)由长方形池体、膜组件、底部微孔曝气软管或穿孔曝气管、液位浮球控制系统组成， 膜组件为中空纤维帘式膜(孔径0.2 um)，池内接种总水量3% (质量分数)的对苯二 甲酸高效降解菌株进行复合污泥培养，添加0.5% (质量分数)粉末活性炭作为微生物 固定载体，鼓入空气，生化反应7小时，该系统污泥浓度为2.0~4.0g/L，有机物容积负 荷达0.4 0.8kgCOD/m3.d，出水CODcr小于100mg/L;步骤5.步骤3的一级膜生物反应池(3)剩余污泥和步骤4的二级膜生物反应池(4) 剩余污泥均排入污泥池(5)，污泥池(5)上清液回流至二级膜生物反应池(4)。综观整个工艺，以催化氧化作为精对苯二甲酸废水预处理，改善水质，减轻后续 生化负荷冲击。 一级膜生物反应池作为降解有机物的核心部分，采用了自有的对苯二 甲酸高效降解菌株，降解效率高，耦合膜分离组件保证了反应池内高污泥浓度，有机 容积负荷达2.85 4.5kgCOD/m3.d,添加粉末活性炭减轻膜污染。二级膜生物反应池 针对一级膜生物反应池低COD出水，采用含有对苯二甲酸高效降解菌株的复合污泥， 其有机物容积负荷达0.4 0.8kgCOD/m3.d，保证出水COD小于100mg/L，对苯二甲酸 含量小于10mg/l，工艺总停留时间小于40小时。 综上所述，可以看出本发明的下述明显特点1. 催化氧化处理高浓度精对苯二甲酸生产废水，有效降低了废水CODcr，提高了废水 的生化性能，改善了后续生化系统运行负荷冲击。2. —级膜生物反应池中采用高效对苯二甲酸降解菌株，大大提高了废水生化降解效率， 同时采用了浸没中空纤维膜分离组件，保持了高污泥浓度，增强了污泥的抗冲击能力， 同时减少剩余污泥排放。3. 二级膜生物反应池采用复合污泥强化处理低COD废水，使得最终出水COD低于 100mg/L。4. 按照本发明的方法处理精对苯二甲酸生产废水，处理效率高，构筑物占地面积大大节 省，仅为普通厌氧/好氧工艺的1/5。同时吨处理费用降低，剩余污泥产生量大大减少。


图1为本发明的工艺流程示意图，其中 a为原料水线；b为排水线；C为上清液回流；d、e、 f.或g为空气线；具体实施方式
实施例1工艺流程如图l所示。将精对苯二甲酸生产废水(COD为4000mg/L，对苯二甲酸浓度1200mg/L)泵入催 化氧化反应池l，催化氧化反应池1为立式长方体结构，长X宽X高-2X2X3m，反应 池内部与长度方向平行，与池底垂直、对称安装两块长方形导流板，导流板尺寸，长X 宽4.5X2.5m，导流板距长度边0.2m，距宽度边0.25m，距池底0.25m，距上沿0.25m。 池底安装穿孔曝气PVC管，4)15mmX5根，池内加有总水量2% (质量分数)颗粒活性 炭(20~50目)。空气通过底部穿孔曝气管通入催化氧化反应池1中，空气流速为50m3/h， 氧化反应l小时，经氧化反应后的废水进入调节池2，加碱调节pH至4.5 6.5，按照COD: N: P=100: 5: 1的比例加入尿素、磷酸二氢钾调节营养比，由泵连续打入一级膜生物反应池3， 一级膜生物反应池3为方形池，长X宽X高-8X4X4m，有效容积为 120mS,池内安装有中空纤维帘式膜组件(孔径0.2ym，材质PVDF，天津膜天膜技术公 司)，膜组件距池底1500mm,距池壁500mm。由接种总水量10% (质量分数)的对苯 二甲酸高效降解菌株YPC-TA1和添加总水量0.5Q/。(质量分数)的粉末活性炭(溧阳竹 溪活性炭有限公司)构成生物污泥， 一级膜生物反应池3中污泥浓度为6.5g/L，生化反 应时间25小时，生化反应温度为32°C，控制溶解氧1. Omg/L。 一级膜生物反应池3处 理后的废水通过膜分离后由泵打入二级膜生物反应池4， 一级膜生物反应池3的剩余污 泥排入污泥池5。 二级膜生物反应池4为方形池，长X宽X高-4X3X4m，有效容积为 40m3，池内安装有中空纤维帘式膜组件(孔径0.211111，材质PVDF,天津膜天膜技术公 司)，膜组件距池底1500mm，距池壁500mm。池内接种总水量3% (质量分数)的对苯 二甲酸高效降解菌株YPC-TA1进行复合污泥培养，添加0.5% (质量分数)粉末活性炭 作为微生物固定载体。二级膜生物反应池4中污泥浓度为2.5g/L，生化反应温度为32 'C，生化反应7小时，控制溶解氧2. Omg/L。 二级膜生物反应池4处理后的出水通过膜 分离后由泵排出，剩余污泥排入污泥池5，污泥池5的上清水回至二级膜生物反应池4。 具体运行指标如下催化氧化反应池出水COD 3140mg/L，对苯二甲酸浓度1060 mg/L。一级膜生物反应池出水COD 180mg/L，对苯二甲酸浓度14mg/L，有机容积负荷达 2.85kgCOD/m3.d。二级膜生物反应池出水COD 60mg/L，对苯二甲酸浓度7mg/L，有机容积负荷达 0.4kgCOD/m3,d。实施例2处理方法如实施例l。精对苯二甲酸生产废水COD为4500mg/L，对苯二甲酸浓度 1400mg/L， 一级膜生物反应池污泥浓度7.3g/L,对苯二甲酸高效降解菌株为YPC-TA2， 控制溶解氧1.0mg/L， 二级膜生物反应池污泥浓度3.2g/L，对苯二甲酸高效降解菌株为 YPC-TA2，控制溶解氧2. Omg/L,生化反应温度为32'C。具体运行指标如下 催化氧化反应池出水COD 3460mg/L，对苯二甲酸浓度1092 mg/L。 一级膜生物反应池出水COD212mg/L，对苯二甲酸浓度15mg/L，有机容积负荷达 3.2kgCOD/m3.d。二级膜生物反应池出水COD 52mg/L，对苯二甲酸浓度8mg/L，有机容积负荷达 0.55kgCOD/m3.d。实施例3处理方法如实施例l。精对苯二甲酸生产废水COD为5000mg/L，对苯二甲酸浓度 1700mg/L。 一级膜生物反应池污泥浓度7.6g/L,对苯二甲酸高效降解菌株为YPC-TA3， 控制溶解氧1.0mg/L， 二级膜生物反应池污泥浓度3.6g/L，对苯二甲酸高效降解菌株为 YPC-TA3，控制溶解氧2. Omg/L,生化反应温度为32'C。具体运行指标如下 催化氧化反应池出水COD 3970mg/L，对苯二甲酸浓度1292 mg/L。 一级膜生物反应池出水COD 236mg/L，对苯二甲酸浓度18mg/L，有机容积负荷达 3.8kgCOD/m3.d。二级膜生物反应池出水COD 55mg/L，对苯二甲酸浓度8mg/L，有机容积负荷达 0.60kgCOD/m3.d。实施例4处理方法如实施例l。精对苯二甲酸生产废水COD为6000mg/L，对苯二甲酸浓度 2000mg/L， 一级膜生物反应池污泥浓度8.0g/L，对苯二甲酸高效降解菌株为YPC-TA4，控制溶解氧1.0mg/L， 二级膜生物反应池污泥浓度4.0g/L，对苯二甲酸高效降解菌株为 YPC-TA4，控制溶解氧2. 0mg/L，生化反应温度为32'C。运行指标如下 催化氧化反应池出水COD 4760mg/L，对苯二甲酸浓度1392 mg/L。 一级膜生物反应池出水COD 296mg/L，对苯二甲酸浓度26mg/L，有机容积负荷达 4.5kgCOD/m3.d。二级膜生物反应池出水COD 63mg/L，对苯二甲酸浓度9mg/L，有机容积负荷达 0.80kgCOD/m3.d。实施例5处理方法如实施例l。精对苯二甲酸生产废水COD为5000mg/L，对苯二甲酸浓度 1700mg/L。催化氧化反应池中除通入空气外，加入二氧化氯，加入量为20mg/L废水， 一级膜生物反应池污泥浓度7.6g/L，对苯二甲酸高效降解菌株为YPC-TA1，控制溶解氧 1.0mg/L， 二级膜生物反应池污泥浓度3.6g/L，对苯二甲酸高效降解菌株为YPC-TAl， 控制溶解氧2. Omg/L，生化反应温度为32'C。具体运行指标如下催化氧化反应池出水COD 3520mg/L，对苯二甲酸浓度1089 mg/L。 一级膜生物反应池出水COD 208mg/L，对苯二甲酸浓度16mg/L，有机容积负荷达 3.4kgCOD/m3.d。二级膜生物反应池出水COD 66mg/L，对苯二甲酸浓度8mg/L，有机容积负荷达 0.48kgCOD/m3.d。
权利要求
1.一种精对苯二甲酸生产废水的处理方法，其特征是它由下列步骤组成步骤1.将精对苯二甲酸生产废水由泵打入催化氧化反应池(1)，催化氧化反应池为立式长方体结构，内部有垂直于池底、对称安装的两块长方形导流板，底部有分布均匀的穿孔曝气管，催化氧化反应池内装有颗粒活性炭催化剂，通入压缩空气，或二氧化氯，使气液固三相高效混合，废水中的有机物在活性炭的活性位点发生催化氧化反应；步骤2.经步骤1催化氧化后的废水由泵提升至调节池(2)，按照COD∶N∶P＝100∶5∶1的比例加入尿素、磷酸二氢钾以调节废水的营养比，加入碱调节废水的pH至4.5～6.5；步骤3.经调节池(2)调节处理后的废水用提升泵将废水打入一级膜生物反应池(3)生化处理系统，一级膜生物反应池(3)系统由长方形池体、膜组件、底部微孔曝气软管或穿孔曝气管、液位浮球控制系统组成，所述的膜组件为孔径0.2μm的中空纤维帘式膜，池内接种总水量10％(质量分数)的对苯二甲酸高效降解菌株进行生物污泥培养，添加0.5％(质量分数)粉末活性炭作为微生物固定载体，所述的接种的对苯二甲酸高效降解菌株为YPC-TA1、YPC-TA2、YPC-TA3或YPC-TA4的任意一株或几株混合，鼓入空气，生化反应25小时，对苯二甲酸高效降解菌株能以对苯二甲酸为唯一碳源生长，污泥浓度为6.0～8.0g/L，有机容积负荷达2.85～4.5kgCOD/m3.d，出水CODcr小于300mg/L；步骤4.一级膜生物反应池(3)的出水进入二级膜生物反应池(4)，二级膜生物反应池(4)由长方形池体、膜组件、底部微孔曝气软管或穿孔曝气管、液位浮球控制系统组成，膜组件为孔径0.2μm的中空纤维帘式膜，池内接种总水量3％(质量分数)的对苯二甲酸高效降解菌株进行复合污泥培养，添加质量分数为总水量0.5％的粉末活性炭作为微生物固定载体，鼓入空气，生化反应7小时，该系统污泥浓度为2.0～4.0g/L，有机物容积负荷达0.4～0.8kgCOD/m3.d，出水CODcr小于100mg/L；步骤5.步骤3的一级膜生物反应池(3)剩余污泥和步骤4的二级膜生物反应池(4)剩余污泥均排入污泥池(5)，污泥池(5)上清液回流至二级膜生物反应池(4)。
全文摘要
本发明公开了一种精对苯二甲酸生产废水处理的方法。本发明采用高效催化氧化、两级膜生物反应池组合技术处理精对苯二甲酸生产废水，可将该废水的COD由4000～6000mg/L降至100mg/L以下，对苯二甲酸由1000～2000mg/L降至10mg/L以下。催化氧化以空气、二氧化氯等为氧化剂，以活性炭为催化剂，一级膜生物反应池有机容积负荷达2.85～4.5kgCOD/m³.d，二级膜生物反应池有机容积负荷达0.4～0.8kgCOD/m³.d。
文档编号C02F9/14GK101333053SQ20081002099
公开日2008年12月31日 申请日期2008年8月5日 优先权日2008年8月5日
发明者周立进, 沈树宝, 峰 王, 王桂林, 王洪丽, 章晓春, 翔 罗, 陆建华, 俊 陈, 陈英文, 韩晓磊, 勇 黄, 黄秋明 申请人:中国石化扬子石油化工有限公司