UASB法处理PTA污水的设计

化学与生物工程2005,No.4-47Chemistry & BioengineeringUASB法处理PTA污水的设计闵志坚(华中科技大学环境科学与工程系，湖北武汉430074)摘要:上流式厌氧污泥床(UASB)处理PTA污水可取得良好的效果,在工艺设计的过程中需要考虑到PTA污水在事故状态下的收集和污水的水质调节;UASB厌氧系统的设计要注意处理单元的合理划分、布水系统、三相分离器以及污泥培养四个方面的司题。关键词:UASB;精对苯二甲酸;三相分离器;布水系统;颗粒污泥中图分类号:X 783文献标识码:A .文章编号:1672一5425(2005)04一0047-03精对苯二甲酸(PTA)污水是化工行业中具有代18500m2●d-',污水处理前后水质情况如表3:表性的可生物降解废水，随着石油化学工业的日益发.表3污水处理指标.展,PTA废水的处理已引起国内外广泛的重视,并作Tab.3Wastewater treatment indexes了大量的研究工作,取得了一定的进展。采用预处.指标COD/mg. L-1温度/°C ss /mg. L-I理一厌氧一好氧技术工艺处理PTA废水,可取得良.进水水质7500~ 83004~545~60好的效果。出水水质<3006~9<40< 150PTA污水特性1.2预处理复杂由于PTA生产过程均是在高温高压的条件下进1.1 可生物降解性差PTA生产过程[包括对苯二甲酸(TA )生产与精制的行,因此需对PTA污水进行冷却,以保证进入生物处.所有过程]排放的废水,除TA为主要有机物外,还有相当理的污水温度在40°C以下。污水在进人生物处理系浓度的对二甲苯、苯甲酸、甲苯甲酸以及其它有机物,这统之前,应尽可能地将污水中的TA去除,以减轻后续些有机物均为结构较为稳定的苯系物,较难生物降解。生物处理的有机负荷,提高污水的可生化性。PTA工艺生产排放水质及水量、主要组分见表.2污水处理流程1、表2。PTA污水处理工艺流程如图1.图2。表1PTA污水水质及水量去生化处理Tab.1Quality and flux of PTA wastewaterPTA汽李医合集水用+[ 冷却塔]大平流沉淀泄JTA装置流量/m3.h-1 COD/mg.L-1 pH 值排放形式CTA汽本$放池+混合反应池[ 东缩池]PTA工艺40068003~4连续CTA工艺200150001~14间断HPO，国时开过滤器水处理2:~ 120000 .2~4图1PTA污水预处理流程框图其它655Fig.1 The process of PTA wastewater注:CTA--对苯 二甲酸的工艺半成品生活及其它污水倾处理出水表2PTA污水主要组分[调节泗- -ASB反应器- +级接触氧化池Tab.2Main components of PTA wastewater苯甲酸对甲苯甲酸间苯二甲酸基本酸Ca2+C沉池]←[级接触氧化洄一 -中沉池]组分发%mg.中国煤化工+出水达标排放含量20~3030~4015~304~15< 1500MYHCNMHG8B-→污泥外排图2PTA污水生化处理流程框图综合以上排水情况可得PTA污水设计总水量为Fig.2 The process of PTA wastewater biochemical treatment收稿日期:2005-01- 13作者简介:闵志坚(1973- )，男,湖北武汉人，高级工程师,研究生在读,研究方向:工业污水处理。48-闵志坚:UASB法处理PTA污水的设计/2005年第4期的特点是一根配水管只服务一个配水点,只要保证每根3主要工艺设计配水管流量相等,即可达到每个配水点流量相等的要3.1预处理求。设计中采用配水井式进水分配系统,每个配水井服3.1.1事故池务面积小于50 m2 ,每个配水点服务面积为4 m'。由于工艺装置在事故状态时,排出大量TA残渣及CTA废水,此废水浓度高、排放量大,对废水处理产生很大的冲击。故设计时考虑设事故池1座,用于2水井服务面粮事故废水并定量送至沉淀池与PTA废水一同处理。事故池尺寸25 mX20 mX5 m,钢筋混凝土;有效容积V=2300 m3 ;内设搅拌器10 台,p1500 mm,r=20r●min-',N=0.75kW;事故水泵2台，Q=线三相分离器布水点厂配水井100 m3●h-',P=0. 1 MPa,N=7.5 kW。图3UASB反应器布水分配系统示意图3.1.2 冷却塔Fig.3 Influent distribution system of UASB reactor冷却塔采用玻璃钢冷却塔,内设点滴式填料。冷却塔处理水量Q=700 m’●h-',进水温度t= 65°C，3.2.3三相分离 器本设计选用荷兰PAQUES公司生产的三相分离出水温度tr≤40°C。器定型产品,其工艺原理图见图4。本产品虽然内部3.2 UASB 厌氧处理UASB反应器设计参数:设计水量Q=18 500 m2结构较为简单,但污泥回流较畅通、泥水分离和气体的●d-';进水水质COD= 5400~6200 mg. L-',pH为分离效果较好。出水3~4;出水水质COD= 1560~1780 mg●L-',pH约为6;设计容积负荷为5 kgCOD●m3●d-';反应器沉淀区污泥浓度为20~30g. L。淝水3.2.1 UASB 反应单元的设计UASB的设计采用容积负荷法计算,计算公式如下:污淝回流缝公V=Q. c/N,式中:V一反应器的有效容积,m2;Q-设计污水 .图4三相分离器原理图Fig. 4 Principled diagram of threephase separator流量,m’●d~';c;-进水有机浓度,mg●L-1;N,-容积负荷,kgCOD. m-3●d-'三相分离器定型产品的平面尺寸为LXB=5 m经计算可得UASB反应器总的有效容积V有效=X2 m,材料及结构采用拼装式搪瓷钢板，可在现场拼22200m3。装成一个整体的分离器。搪瓷钢板材料本身具有很强设计采用分系列和分格的设计思想，用以解决在的耐腐蚀能力,较玻璃钢材料有更好的结构稳定性,且实际工程装置放大过程中的风险,并增强处理系统的价格较经济;而采用拼装的形式,可以解决产品体积过适应能力中。整个污水处理系统共分为5个系列,每大不易运输的问题。个系列的几何尺寸为LXBXH=75 mX12 mX6 m;3.2.4颗粒污 泥的形成每个系列又采用分格的方式,分为5个900 m3的反应活性污泥的接种和培养决定了UASB反应器的单元,每个反应单元均可以独立运行,使整个系统运行成功运行,本工程拟采用城市污水处理厂消化污泥和更加灵活、抗冲击能力更强。直接国外采购污泥菌种相结合的方式培养PTA污水3.2.2布水系统的设计处理的活性污泥。每个系列污泥投加量约为220t在工程设计中,进水系统兼有配水和水力搅拌的(80%含z水率).按照此扔加量计算池内的平均污泥浓功能。为了保证这两个功能的实现,目前运行的进水度为10中国煤化工:和较好的污泥活性有方式大致分为间歇式、连续流、连续流与间歇回流相结利于系MHCNMHG合进水等几种方式，从布水管的形式又分为一管多孔、研究表明,UASB反应器中颗粒污泥的形成一般一管一孔和分支状等。各种布水方式都有各自的优缺有三个阶段[2]:点,选用何种方式应根据工程的实际情况决定。(1)第一阶段为启动与污泥活性提高阶段。反应本设计采用一管-孔的配水方式(见图3),本系统器的有机负荷一.般控制在2.0 kgCOD. m-8●d-'以闵志坚:UASB法处理PTA污水的设计/2005年第4期下,运行时间需30~50d,在此阶段内,污泥对被处理虑设事故池用以调节稳定污水水质,事故池的容积应水的特性逐渐适应,其活性也相应地不断提高。按事故时最不利情况考虑。(2)第二阶段为颗粒污泥形成阶段。有机负荷一(2)UASB厌氧处理设计应注意以下几点:般控制在2.0~5.0 kgCOD. m-3●d-',在污泥负荷第一,合理地确定反应单元,防止在工程放大过程为0.2~0.3kgCOD/kgTS.d时可观察到颗粒污泥中的风险;第二,在对反应器关键设备如三相分离器的的形成,运行时间也需30~50 d。选型上,国外先进产品较国内的产品具有分离效果好、(3)第三阶段为污泥床形成阶段。反应器的有机结构合理、耐腐蚀能力强的优点;第三,布水系统的设负荷将达到设计要求的5.0 kgCOD. m-3●d。随计.上要保证进水系统布水均匀,不出现“沟流”和“液着有机负荷的不断提高,反应器内的污泥浓度逐步提泛”,确定合理的上升流速;第四,选取活性好的接种污高，颗粒污泥床的高度也相应地不断升高,最后形成有泥,用以形成稳定的颗粒污泥床，达到良好的处理一定高度的颗粒污泥床。运行时间需要3个月以上。效果。在稳定的颗粒污泥床形成以后,UASB反应器即参考文献:可进人正常运行,并能达到良好的处理效果。[1] 王凯军. UASB工艺的理论与工程实践[M].北京:中国环境科学出版社,2000:30-48.4结论2]贺延龄.废水的厌氧生物处理[M].北京:中国轻工业出版社，1998:123-141.(1)PTA污水水质及水量波动较大，设计中应考Design of UASB Process Treating PTA WastewaterMIN Zhi-jian(School of Environmental Science and Engineering , Huazhong University of Science andTechnology , Wuhan 430074 ,China)Abstract:U pflow anaerobic sludge blanket gains good effect in treating PTA wastewater, we demand toconsider the collection of wastewater under the emergency and adjust the quality. On the other hand, the design .of UASB system must consider the separation of UASB system、three phase separator、influent distribution sys-tem and culture of granular sludge.Keywords :upflow anerobic sludge blanket; pure tare phelic acid ; three phase separator ;influent distributionsystem; granular sludge(上接第39页)[5] Kokalj A. XCrySDen- a new program for displaying crystalline1999，17: 176.structures and electron densities[J]. J Mol Graphics Modell,Electronic Structure and Properties of Series Battery Material of LiFePO4MIN Xin-min, ZHANG Wen-qin, XU De-hua(State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing ，Wuhan .Universily of Technology, Wuhan 430070，China)Abstract:LiMPO,(M=Mn, Fe, Co and Ni) and FePO are studied by density function and discrete varia-tion (DFT-DVM) method. The correlation among composition, electronic structure, chemical bond and prop-erty have been studied. The strengths of ionic and covalent bonds mainly, decrease in LiMPO4 from Mn to Ni,and the variations of density of state(DOS) show that the electrYH中国煤化工be increased from Mnto Ni. The ionic and covalent bonds of LiFePO, are both weakdCNMHGandthevariationsofDOS also show that the electronic conductivity of LiFePO, should be larger than that of FePO. Msu partial DOSmainly contributes to the lowest conduction band(LCB)，O2p mainly contributes to the highest valence band(HVB) near to the Fermi level, and other partial DOS' are further away from the Fermi level.Keywords: electronic structure; conductivity; battery material; LiFePO