PTA污水场冲击因素分析及对策

牛新征，盛定合
（中国石油化工股份有限公司洛阳分公司 安环处，河南洛阳　471012）

　　摘　要：对影响化纤污水场生化运行的主要因素：pH值、有毒有害物质、高浓度有机负荷进行了分析和探讨，提出了优化操作、改善污泥性能、进行污泥置换、增加对来水的缓冲能力、建立和完善清洁生产管理制度等控制冲击的对策。
　　关键词：化纤污水；生化；冲击
　　中图分类号：X783.4
　　文献标识码：B
　　文章编号：1009－2455（2002）06－0041－03

　　目前国内对精对苯二甲酸（PTA）污水的处理流程多采用预处理＋生化处理工艺。预处理部分主要利用沉淀池或沉降罐把存在于污水中的颗粒状对苯二甲酸（TA）去除；生化处理则是利用微生物将污水中的有机污染物质加以氧化分解，多采用好氧处理工艺。
　　由于PTA生产工艺的特点，其生产过程中需定期或不定期的排残料，当局部设备和管道堵塞时，还需要用碱液冲洗，使污水量和CODcr值增加，pH值经常在3－13之间波动，且污水中夹带大量的悬浮固体（主要是TA），并且在其生产不正常时，大量的有毒有害物质也随水排放，对生化处理多次造成冲击，使活性污泥膨胀、死亡、流失，使生化对污染物的去除效率降低，甚至丧失，造成排水超标，污染环境。

1 生化处理冲击因素分析

　　综合PTA污水生化处理的生产运行状况，引起生化受冲击的因素主要有：pH值的冲击、有毒有害物质的冲击、高浓度有机负荷的冲击等。
1.1 pH值的冲击
　　据资料显示，细菌能在pH值为5.0－10.0的范围内存活下来，在pH值为6.5－8.5的范围内生长旺盛^[1]。某厂曾发生pH值冲击的状况如下：
　　由于PTA装置非正常停工，排水中含有大量的醋酸，造成生化进水 pH值降至3.7，其后的3d时间里，生化进水pH值一直在4.0以下，开始由于污泥回流和曝气池混合液的缓冲作用，一级生化曝气池混合液维持在5.0以上，至第3天一级生化出水pH值降至4.4，超过了微生物对pH值的适应限度，微生物生命活动受到抑制，处理效率降低，出现了活性污泥膨胀流失现象。采取加碱的方法调节生化进水叫值在4.0以上，一级生化出水pH值恢复，至第8天曝气池污泥活性逐步恢复，处理效率提高，出水CODcr明显降低。pH值冲击时一级生化运行数据见表1。

表1 pH冲击时一级生化运行数据

时间 一级曝气池 pH值 ρ（CODcr）/（mg.L^-1) ρ（TA）/（mg.L^-1) 进水 出水 进水 出水 进水 出水 第1天 3.7 7.5 3380 235 490 19.0 第2天 3.5 7.8 5156 286 776 24.4 第3天 3.7 4.4 3207 3967 555 158 第4天 3.8 4.2 7603 2654 860 211 第5天 4.2 4.8 9539 2101 585 372 第6天 4.3 7.3 10115 1820 266 286 第7天 4.5 7.2 6967 1852 384 158 第8天 4.3 7.2 5447 885 189 101

1.2 有毒有害物质的冲击
　　根据对PTA污水处理装置运行状况的观察及相关资料报道，对生化处理活性污泥产生冲击的有毒有害物质主要有苯系物、热媒、钻、锰催化剂等。它们对活性污泥微生物的破坏是使微生物体的蛋白质遭受破坏而变性，从而使微生物生命活动受到抑制或死亡，表现为曝气池溶解氧迅速上升，而后污泥膨胀流失。
1.2.1 苯系物的冲击
　　苯系物的主要来源是PTA装置氧化工段，其主要成分为二甲苯。如某厂因PTA装置氧化工段非正常停工，大量未能反应完全的苯系物随水排下，造成化纤污水预处理软管泵橡胶软管溶胀破裂，皮带运输机橡胶皮带溶胀而停运。采样分析生化进水苯系物的质量浓度在300mg／L以上，而污水中抑制生物处理二甲苯的容许质量浓度为7mg／L^[2]，大量的苯系物进入使生化活性污泥正常生命活动受到抑制而死亡，对氧的利用率急剧降低，供风量不变的情况下，溶解氧反而升高，污泥完全失去了正常絮凝沉降性能，死泥随水流失，污水外排超标。
1.2.2 热媒的冲击
　　热媒是聚酯装置所用导热油，其成分为联苯：质量分数为26.5％，联苯醚：质量分数为73.5％，具有特殊的刺激性气味。热媒冲击多发生在聚酯装置汽提不能正常运行或热媒泵等设备泄漏时，造成生产污水CODcr急剧升高。根据污水场实际运行状况观察，每当生产污水热媒含量增高，由于热媒对活性污泥的抑制及毒害作用，在生化进水污染物含量不高的情况下也会产生污泥膨胀流失现象。
1.2.3 钴、锰催化剂的冲击
　　PTA装置在对二甲苯（PX）氧化过程中使用醋酸钻、醋酸锰做催化剂，在排出的催化剂残渣中含有较高的钻和锰。在污水处理装置的运行过程中，如发现来水发红的现象，为上游装置所排含钻锰的污水，这股污水进入生化后使生化污泥颜色由土黄色变为暗红色，沉淀池出水也出现暗红现象，池面有红黄色泡沫漂浮，据资料报道微生物所能忍受钻、锰的极限质量浓度分别为5mg／L和15mg／L^[3]，在运行过程中需对进水的钴。锰含量加以控制，必要时对进水进行稀释。
1.3 高浓度有机负荷的冲击
　　根据有关资料显示，高浓度有机负荷对生化的冲击主要是使活性污泥中菌胶团的正常代谢或正常生长受到抑制从而引发两种类型的污泥膨胀。一是供风不足的情况下，生化池中的溶解氧很快降低，活性污泥中微生物对有限的溶解氧展开竞争，比表面积较大的丝状菌比较有利，结果丝状菌增殖，菌胶团衰减，从而引发结构型丝状菌膨胀，造成污泥沉降性能变差。二是在高负荷下供风较为充足时，微生物仅仅是储存和吸收有机物为内储存物，还来不及将其氧化，这样造成微生物特别是菌胶团细菌生长速率的降低，从而对污染物的吸附能力降低，最终造成污泥的性能变差，不易分离，从而引发黏性膨胀。

2 控制冲击的对策

2.1 装置操作的优化
2.1.1 提高预处理的效果
　　充分发挥预处理沉降罐（池）的作用，使污水中的TA能够在预处理部分最大限度地回收，降低后续处理的负荷；同时也要保证污水的均质效果使预处理出水保持相对稳定。
2.1.2 严格控制生化处理的工艺参数
　　一级生化污泥的质量浓度在5g/L左右，一级生化污泥的质量浓度2－3g／L，一级生化保持较高污泥质量浓度使之具有较高的抗冲击能力，二级生化保持较低污泥质量浓度保证其在沉淀池中的沉淀效果；根据分析报表生化进水污染物的变化和溶解氧的数值，适时增减风量，保证剩余溶解氧的质量浓度在1－2mg／L，防止高负荷时缺氧而引发丝状菌膨胀。
2.1.3 严格控制进水的pH值
　　通过在线仪表监测。化验分析和操作人员用pH试纸现场测定相结合，严格控制生化进水pH值在4.0以上，如出现低于4.0的情况立即加碱调节，避免生化系统pH值过低，使污泥活性受到抑制或死亡而发生的冲击事故。
2.1.4 适量回流处理后污水
　　回流处理后污水，用以稀释、调节曝气池进水中有机物的质量浓度，使其稳定在3000mg／L左右，从而避免高含量污染物引发的污泥膨胀或冲击。
2.2 改善膨胀污泥的絮凝沉降性能
　　在曝气池中投加炭粉，通过活性炭较大的比表面积吸附微生物，形成以炭粉小颗粒为中心的污泥絮体，可有效地改善膨胀污泥的吸附凝聚能力和沉降性能，帮助生化系统处理效能的恢复；投加聚合铁、三氯化铁等絮凝剂也能有效地改善污泥的沉降性能，减少污泥流失^[4]。
2.3 进行污泥置换
　　在发生有毒有害物质的冲击时，发生污泥大量死亡现象，系统恢复往往需要很长时间，这种情况下，进行污泥置换能使系统尽快恢复。实践中我们首先从系统中排出部分失活污泥，然后补入可利用的活性较高的污泥，从而使生化系统对污染物的去除能力迅速得到恢复，使系统很快转人正常运行。
2.4 增加装置对来水的缓冲能力
　　通过对装置高负荷冲击的观察，每次发生高负荷冲击均是在PTA装置生产不正常，连续开停，致使其冲洗所排放的高浓度污水存满事故池后，不得已的情况下进人生化从而造成对生化的严重冲击，另外，生化冲击后要尽快恢复就须降低负荷，这也需要有事故池来贮存一部分污水，因此增加装置对来水的缓冲能力是保证污水场稳定运行的重要措施。

3 小结

　　PTA污水由于其污染物浓度高，水质水量波动大，目前是国内外污水处理的难点，但其对污水场的冲击还是有规律可循的，只要认真落实排污管理制度，加强对排水和装置生产运行状况的监测，并及时落实防范措施，就能避免冲击，保证污水合格外排。

参考文献：

　　[1][美]R琼金斯. 活性污泥操作工艺手册[M]. 北京：中国环境 科学出版社，1989
　　[2]王良均，吴孟周. 石油化工废水处理设计手册[M]. 北京：中 国石化出版社，1996
　　[3]刘念曾，齐慧敏，林大泉 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]刘国海 提高PTA污水净化效果的措施[J]. 石油化工环境保护。2000，（1）：11－14

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　　作者简介：牛新征（1970－），男，河南太康人，工程师，电话（037）6992076。