厭氧生物膜法處理聚酯高濃度廢水
厭氧發(fā)酵在城市污泥處理方面的應(yīng)用已有一百年的歷史，但應(yīng)用于高濃度有機(jī)廢水的處理則是近十幾年的事情，先后開(kāi)發(fā)出厭氧接觸法、厭氧生物濾池、厭氧污泥床、厭氧流化床（膨脹床）、兩相厭氧消化工藝等多種新工藝。厭氧工藝雖然是以一種高效工藝問(wèn)世，但由于①反應(yīng)器污泥增長(zhǎng)慢；②啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)；③單用厭氧處理，出水水質(zhì)一般不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，需輔以好氧處理；④應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)較少等原因，它的實(shí)際應(yīng)用還不多。本篇即介紹一則利用上流式厭氧生物膜法處理聚酯切片高濃度廢水的工程實(shí)例。
某公司是一家由世界著名跨國(guó)集團(tuán)投資6500萬(wàn)美元興建的現(xiàn)代化聚酯切片企業(yè)，年產(chǎn)量8×104t，工藝流程如下：漿料攪拌→預(yù)聚→終聚→切粒→結(jié)晶器→冷卻→出料。工業(yè)廢水處理站總投資120萬(wàn)美元，好氧、厭氧工藝和設(shè)備全部由意大利引進(jìn)，其中的厭氧工藝是歐洲最新專(zhuān)利技術(shù)，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用來(lái)處理生產(chǎn)上排放的高濃度廢水，出水再經(jīng)好氧系統(tǒng)曝氣后水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放，低濃度水則直接進(jìn)入好氧系統(tǒng)。
1 高濃度廢水水質(zhì)
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2 厭氧處理工藝流程
厭氧處理工藝流程見(jiàn)圖1。
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2.1 生物膜厭氧反應(yīng)器
廢水由反應(yīng)器底部的8根布水管均勻進(jìn)水，當(dāng)廢水流經(jīng)生物膜懸浮性載體時(shí)，有機(jī)物得以厭氧降解，并連續(xù)不斷產(chǎn)生沼氣供火炬持續(xù)燃燒。在反應(yīng)器內(nèi)，微生物以固著形態(tài)生長(zhǎng)，不易隨水流失，泥齡長(zhǎng)，產(chǎn)泥率較低，出水懸浮物少，幾乎不用排泥。該反應(yīng)器有效體積約為900m3，頂部有倒圓錐形的三相分離器，產(chǎn)生的沼氣由頂部通氣管直通火炬。
2.2 泥水分離器
該分離器內(nèi)置斜板裝置，60°傾角，當(dāng)厭氧反應(yīng)器內(nèi)有少量污泥隨水流出時(shí)，可在此進(jìn)行沉淀收集后重新打回厭氧塔，這樣可以延長(zhǎng)污泥在塔內(nèi)的停留時(shí)間，增加污泥量，最終提高厭氧塔的處理能力和效率。
3 厭氧反應(yīng)器的菌種馴化
按外方要求，需進(jìn)口專(zhuān)用于聚酯廢水厭氧處理的污泥，這樣將耗資數(shù)百萬(wàn)美元，最后是利用城市污水處理廠污泥消化池中的污泥進(jìn)行接種馴化的，經(jīng)過(guò)3個(gè)月的培養(yǎng)，接種成功，火炬持續(xù)燃燒甲烷氣體，厭氧塔的處理情況逐漸穩(wěn)定，并且處理效率達(dá)到70％～80％。
4 生物膜厭氧工藝的穩(wěn)定運(yùn)行數(shù)據(jù)分析
實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)：
流量：50～80m3/d（設(shè)計(jì)流量 150m3/d）
COD濃度：5000～11000mg/L
。ㄔO(shè)計(jì)值20000mg/L）
容積負(fù)荷：0.28～1.22kg[COD]/(m3•d)
pH：3～5
實(shí)際出水水質(zhì)：
COD濃度；1000～2500mg/L
pH：7.4～7.6
由于PET生產(chǎn)尚未達(dá)到滿(mǎn)負(fù)荷，僅年產(chǎn)5×104t，所以高濃度廢水流量小于設(shè)計(jì)量。選取1999年8、9月份（氣溫較高時(shí)節(jié)）和1999年12月、2000年1月份（氣溫較低時(shí)節(jié)）的幾組處理數(shù)據(jù)進(jìn)行具體分析，探討生物膜法運(yùn)行的一些特點(diǎn)。見(jiàn)表1
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4.1 進(jìn)水水質(zhì)對(duì)處理效果的影響
由表1的數(shù)據(jù)可知：
平均日進(jìn)水量逐漸增大，平均進(jìn)水COD濃度逐漸增大，日處理COD總量逐漸增大，但厭氧處理率卻穩(wěn)中有升。說(shuō)明微生物基本已適應(yīng)了此種工業(yè)廢水，生長(zhǎng)成熟，充分降解污水中的有機(jī)污染物，而且在日處理COD總量有較大增加時(shí)，仍有非常好的處理率，顯示了生物膜法在抗沖擊負(fù)荷方面較強(qiáng)的能力。
4.2 溫度對(duì)厭氧處理效果的影響
一般認(rèn)為厭氧消化的最佳溫度是30～35℃，若低于30℃，處理效果便會(huì)降低。但從表1的溫度列中可以看出，在12月、1月寒冷時(shí)，厭氧塔實(shí)際溫度只有25～27℃，處理率仍有68.4%和75.7%，絲毫未受溫度影響。
4.3 水力停留時(shí)間對(duì)去除效果的影響
由于生產(chǎn)上排放廢水量尚未達(dá)到廢水站的設(shè)計(jì)水量，所以實(shí)際的HRT=13～17d，停留時(shí)間延長(zhǎng)，能有利于微生物更充分地降解有機(jī)物，提高處理率，使厭氧出口COD充分降低以減輕好氧系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。當(dāng)然在設(shè)計(jì)時(shí)也并非HRT越大越好，因?yàn)闀?huì)相應(yīng)增加基建成本，增大反應(yīng)器體積和占地面積。
4.4 污泥停留時(shí)間對(duì)去除率的影響
眾所周知，甲烷菌的世代期很長(zhǎng)，增長(zhǎng)速度很慢，只有讓污泥在消化器中停留時(shí)間足夠長(zhǎng)才能有效地降解COD，完成甲烷化過(guò)程。傳統(tǒng)的污泥消化池工藝低效的原因在于池內(nèi)的污泥停留時(shí)間和水力停留時(shí)間相等，甲烷菌無(wú)法正常生成，從而難以提高處理率。此套生物膜厭氧工藝專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了污泥回流泵，將在泥水分離器中沉淀的污泥重新打回厭氧塔，使污泥在塔內(nèi)不斷循環(huán)，大大提高了泥齡，提高了污泥濃度，增強(qiáng)了處理能力，而且節(jié)省了處理污泥設(shè)備。
4.5 pH對(duì)厭氧處理的影響
一般認(rèn)為厭氧反應(yīng)最佳pH=6.8～7.2。實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)厭氧出口的pH明顯超出此范圍，8月平均pH=7.64，9月pH=7.48，12月pH=7.45，1月pH=7.44，表明厭氧塔內(nèi)呈微堿性狀態(tài)。當(dāng)通過(guò)人為控制使pH略有降低，但仍在7.0左右，出口COD反而有所上升，當(dāng)pH重新調(diào)高時(shí)，出口COD隨之下降。堿性狀態(tài)能抑制有機(jī)酸的過(guò)分積累，增加緩沖能力，促進(jìn)甲烷菌的生長(zhǎng)。
5 結(jié)論
5.1 該套生物膜厭氧反應(yīng)器隨著負(fù)荷的提高，處理率也相應(yīng)提高，且抗沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)。
5.2 在寒冷冬季，厭氧消化溫度偏低，僅有25～27℃，但對(duì)反應(yīng)效果未有影響，只要管理良好，仍能保持高效去除率，說(shuō)明該系統(tǒng)適應(yīng)的溫度范圍較廣，對(duì)溫度要求不高。
5.3 通過(guò)設(shè)置回流裝置，提高HRT和泥齡，能有效地提高處理效果，增加系統(tǒng)污泥濃度，并且?guī)缀醪挥门拍唷?br />
5.4 將厭氧反應(yīng)器內(nèi)pH控制在微堿范圍內(nèi)7.40～7.65，能提高消化液的緩沖能力，及時(shí)中和積累的有機(jī)酸，進(jìn)而提高去除率。若嚴(yán)格將pH控制在7.0左右，反而會(huì)使去除率略有降低。
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