芳烴-聚酯產業鏈是石化行業最重要的鏈條之一，截至2018年底，國內聚酯產能接近5500萬/a，2020年總產能接近6500萬t/a。因此，發展高效、穩定的PTA廢水處理及回用技術已經成為以聚酯產業為核心的化工項目可持續發展的關鍵問題之一。
一、PTA廢水
PTA廢水CODCs含量為5000~9000mg/L，對苯二甲酸含量為500〜1200mg/L；對甲基苯甲酸為400-800mg/L；苯甲酸為300-500mg/L；乙酸為500-1000mg/L；鉆、錳、漠等污染物，水質、水量隨裝置運行狀況變化很大，屬于高難處理廢水，水質很難達到GB31571-2015《石油化學工業污染物排放標準》。
二、目前國內外PTA廢水處理工藝路線
PTA廢水中的BOD5/LODcs=0.6~0.8；乙酸微溶于水，對苯二甲酸(TA)難溶于水，溶解度隨溫度降低而降低。pH=5.1左右時開始析出，pH=3.8左右時大部分TA都已析出；廢水中含有少量含量的催化劑，廢水中的Co2+、Mn2+含量能達1000mg/L以上。當Co2+濃度達到200mg/L、Mn2+含量達到100mg/L時，就會影響厭氧污泥的活性，甚至使厭氧微生物死亡。
目前國內已經運行PTA廢水的處理工藝路線有以下幾種：
PTA廢水→預處理→IC+MBBR→軟化水處理→深度處理→中水回用處→達標排放!
PTA廢水→預處理→生化處理→達標排放
PTA廢水→混凝沉降→旋流分離→生化處理→混凝沉降→生物炭塔過濾→達標排放。
PTA廢水→水解酸化→沉淀→生化處理→混凝沉降→臭氧氧化→達標排放。
PTA廢水→中和配水均質→接觸氧化→純氧曝氣生化處理→沉降→達標排放。
PTA廢水→中和均質→PTA高效降解菌及其協同菌并固定化處理→沉降→達標排放。
TA廢水→中和均質→UASB反應器→厭氧沉淀池→2段好氧生化處理系統→流砂過濾器→放流水監測池→達標排放。
三、PTA廢水處理技術特點
3.1預處理技術
降溫一均質一酸沉一中和是PTA污水預處理的關鍵。PTA污水水溫在60~80℃需要采取降溫措施;PTA裝置事故或停車排水量一次為5000m3~12000m3，CODco為27~107/，需事故池、均質池(罐)，進行酸沉，利用對二苯甲酸(TA)在酸性條件(pH=3.8左右)將TA從廢水中析出;某些企業采用以多孔金屬燒結過濾器為核心的過濾系統，對這部分懸浮固體進行回收，回收率達60%以上。正常運行連續排放的尾氣放空塔等廢水和氧化殘渣廢水呈酸性，而間歇排放廢水呈堿性，在pH調節池內中和。廢水在初沉池之后均值罐之前調節pH值，投加鹽酸/氫氧化鈉將pH值調節至中性。確保系統平穩運行預處理單元對廢水水質及水量進行調節，以保證生化進水穩定。
3.2生化組合處理技術
目前國內外PTA廢水采用生物處理降解主要有以下幾種：
3.2.1O-O2級好氧組合
第1級好氧處理單元COD負荷相對較高，主要去除易降解的有機污染物。第2級好氧處理單元COD負荷相對較低，將其控制在好氧延時曝氣階段，控制較長的污泥齡和水力停留時間，以達到較低的出水指標，每一好氧反應階段微生物的種群不同，負荷不同，產生了不同的優勢菌群。每一好氧階段都可以達到最佳的反應狀態，有效的降低了總的水力停留時間。國內如上海石化、遼陽石化、洛陽石油化工總廠和烏魯木齊石化公司采用的都是2級好氧的工藝，占地面積大，能耗高。有待改造提升。
3.2.2A-O組合主要有：UASB+O;IC+O;IC+MBBR
通過跟蹤PTA企業厭氧反應器運行數據表明，UASB及IC處理器中的上升流速一般在3~15m/h。在厭氧污泥顆粒化馴養成功后，COD去除率由原來的60%上升到75%以上。UASB運行費用低，易造成后續A/O生化池中的碳氮比失衡，在寒冷地區的運行負荷極低，該工藝不適用于東、西北等地區。目前國內揚子石化采用的UASB加填料的厭氧工藝，后續再采用好氧法。儀征石化采用AF厭氧生物濾池再加好氧的工藝。
IC是新一代高效厭氧反應器，廢水在反應器中自下而上流動，進行水解酸化、產氫產乙酸和產甲烷化反應，將絕大多數污染物分解成H2、C02、CH4、小分子鏈物質和水。
如BP馬來西亞關丹PTA工廠和韓國三星PTA工廠運用荷蘭帕克公司IC反應器進行PTA污水處理，取得了很好的效果。
MBBR工藝原理是通過向反應器中投加一定數量的懸浮載體，提高反應器中的生物量及生物種類，從而提高反應器的處理效率。由于填料密度接近于水，所以在曝氣的時候，與水呈完全混合狀態，微生物生長的環境為氣、液、固三相。載體在水中的碰撞和剪切作用，使空氣氣泡更加細小，增加了氧氣的利用率。另外，每個載體內外均具有不同的生物種類，內部生長一些厭氧菌或兼氧菌，外部為好養菌，這樣每個載體都為一個微型反應器，使硝化反應和反硝化反應同時存在，從而提咼了處理效果。MBBR工藝依靠曝氣池內的曝氣和水流的提升作用使載體處于流化狀態，進而形成懸浮生長的活性污泥和附著生長的生物膜，兼具傳統流化床和生物接觸氧化法兩者的優點，這就使得移動床生物膜使用了整個反應器空間，充分發揮附著相和懸浮相生物2者的優越性，與以往的填料不同的是，懸浮填料能與污水頻繁多次接觸因而被稱為“移動的生物膜。
通過現場調研PTA企業分析，采用IC+MBBR法生物處理廢水，CODCa、BOD5、SS等的去除率都大于99.8%，對于低溫、高鹽、低基質等惡劣水質條件下，仍有較好的處理效果。通過懸浮填料在2級生化池中的充分流化，抗沖擊負荷能力強，處理效果好。生物膜傳質比活性污泥慢，同樣生物降解產生的熱量與水體交換較慢，提高微生物的局部環境溫度，有利于細菌活性的維系，活性污泥不易膨脹。老化脫落的生物膜無機質比例較高，密度大，易于沉降。在我國內蒙和東、西北地區，冬季寒冷季節一般要持續半年。污水進水溫度持續低溫的情況下，對活性污泥的生長和降解污染物的能力會受到很大的影響。而MBBR工藝系統中具有普通活性污泥法不具備的生物膜系統，抵抗低溫的能力更為優秀，例如在我國的內蒙赤峰縣污水進水溫度最低時達到4℃，持續監測出水水質指標1個月后發現，污染物指標仍能夠滿足國家排放標準。現已有100多個基于此技術的污水處理廠在17個國家中投入使用或在建造之中。
四、結語
(1)PTA廢水→預處理→IC+MBBR→軟化水處理→深度處理→中水回用處→達標排放處理效果穩定，處理后水質達到GB8978-1996《國家污水綜合排放標準》1級標準的相關要求。
(2)揚子石化公司PTA創造性地采用目前國內外尚無先例的特定菌種以取代現有裝置中野生狀態微生物處理PTA污水，成功地完成了PTA高效降解菌人工篩選及其協同菌并固定化的試驗，用該技術處理PTA污水小試水力停留時間僅為現有工藝的1/5，處理能力比普通活性污泥法高3倍以上，且具有處理效率高，穩定性好等優點。
(3)IC+MBBR法優點：
①對污水水質、水量的變化有較強的適應性，管理方便，不會發生污泥膨脹。
②微生物世代時間較長，且生物相對更為豐富、穩定，產生的剩余污泥少。
③能夠處理低濃度的污水。
生物膜法參與凈化反應微生物多樣化，生物的食物鏈長。而活性污泥法則相對較少，但微生物和污水中的物質也可以形成相對復雜的生物鏈。由于微生物附著于固體表面，即使增殖速度慢的微生物也能生長繁殖。而在活性污泥法中，世代期比停留時間長的微生物被排出曝氣池，因此，生物膜中的生物相更為豐富，且沿水流方向膜中生物種群具有一定分布。
(4)IC+MBBR法缺點：
①增加了系統的投資。
②附著于固體表面的微生物量較難控制，操作伸縮性差。( >
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