PTA(精對苯二甲酸)被廣泛應用于纖維滌綸、聚酯瓶片和聚酯薄膜等生產領域。我國PTA生產工藝主要以對二甲苯為原料，以鈷錳為催化劑，在醋酸介質中進行氧化，生成粗對苯二甲酸，經鈀碳催化劑固定床上加氫精制，將氧化反應不完全物對甲醛苯甲酸轉化為對甲基苯甲酸，再經結晶離心分離干燥后得到精對苯二甲酸。PTA精制過程中需要大量的除鹽水作為溶劑來去除對甲基苯甲酸，除鹽水量用量高達2.3 t/t.PTA以上，這些生產工藝導致了PTA生產污水成分呈現多樣性的特點。

　　1 PTA生產污水特點

　　⑴ 成分復雜，主要含有對苯二甲酸、對甲基苯甲酸、苯甲酸、醋酸等污染物，CODCr濃度范圍5000～ 9000 mg/L，有機酸含量高。污水中對苯二甲酸濃度范圍500～1200 mg/L;對甲基苯甲酸400～800 mg/L;苯甲酸300～500 mg/L;醋酸500～1000 mg/L;

　　⑵ 水質水量波動大，生產檢修或事故時排放大量堿洗污水;

　　⑶ 水溫較高，一般高于45 ℃;

　　⑷ 污水中重金屬含量較高。

　　1 PTA污水處理工藝介紹

　　1.1 PTA污水處理工藝流程

　　根據PTA污水特點，結合工程實際運行情況，下面介紹一種PTA生產污水的處理工藝，主要流程如下：

　　裝置污水→平流沉淀池→調節勻質池→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(GB 8978-1996一級標準)

　　2.2 PTA污水處理主要工藝選擇簡介

　　2.2.1 預處理工藝選擇——平流沉淀池

　　精制單元固液分離過程排放的污水中含有約0.2%的對苯二甲酸及約0.2%的對甲基苯甲酸。PTA裝置的排放污水中對苯二甲酸主要由精制單元排放污水產生，而對苯二甲酸是采用生物處理方法較難處理的成份，其厭氧降解受污水中乙酸、苯甲酸等抑制。本方案利用氧化單元排放污水呈酸性特點，與精制單元污水混合后，進入平流沉淀池，使部分對苯二甲酸酸析沉淀，再利用機械抓斗取出，可去除污水中20%以上的對苯二甲酸。近年來，隨著PTA行業競爭加劇，企業在節能減排上進行創新和相關技術改進，某些企業采用以多孔金屬燒結過濾器為核心的過濾系統，在PTA精制工段中對這部分懸浮固體進行回收，回收率達60%以上。在提高原料利用率的同時，也有效降低了污水處理裝置的負荷，起到良好的節能減排作用。

　　2.2.2 厭氧生物處理工藝的選擇

　　在過去的十幾年中，厭氧工藝已證實為處理高濃度有機污水最經濟的方法，目前有3種型式的厭氧反應器被廣泛使用，為固定床-厭氧濾床、帶生物載體的流化床-厭氧流化床和流化污泥床(UASB、ESGB、IC)。

　　但基于節省造價及運行動力，流化污泥床已成目前運用的主流。升流式厭氧生物反應器(UASB)為一種高效率的厭氧處理反應器，自1978年出現以來逐步占有了半數以上厭氧反應器的市場，并衍生出數種不同形狀的反應器，其中以厭氧膨脹顆粒污泥床(EGSB)和內循環厭氧反應器(IC)較為人知。

　　⑴ 升流式厭氧生物反應器(UASB)

　　20世紀70年代后期，荷蘭瓦罕寧恩大學的GatzeLettinga博士和他的同事首先開發了UASB 工藝，污水從反應器底部布水進入，向上通過一個厭氧污泥區，污泥中的微生物在此區中與污水基質混合。厭氧降解過程產生的沼氣氣泡向上流動所引起的水力攪動，為反應器提供足夠的攪拌作用，節省了混合所需的機械設備[3]。

　　UASB反應器頂部設置三相分離器使污水、微生物固體、沼氣分離，三相分離器由隔板及三角形氣罩所構成，上方設置溢流堰形成一污泥沉降區。三相分離器所收集的沼氣在排氣管會產生氣升作用，而將污泥隨沼氣帶出，故一般均會設置氣/水(泡沫)分離裝置，將污泥液由沼氣中分離并反送回反應器中。

　　⑵ 厭氧膨脹顆粒污泥床(EGSB)、內循環反應器(IC)

　　厭氧膨脹顆粒污泥床(EGSB)的構造與改良式UASB 相類似，但EGSB反應器高度和直徑比例較大(通常在4~5之間)成為高瘦的形狀。EGSB的特點是增大循環量，并利用較小的斷面提高污水上升流速度，流量的增加使污泥床的完全膨脹，激烈的攪拌促進了污水和污泥的接觸因而提高有機負荷率，并增加惰性懸浮小顆粒從泥床上的分離。

　　IC反應器外形與EGSB類似，延伸雙層氣罩

　　UASB的構造形成上下兩層反應器，一個是下部的高負荷部分，一個是上部的低負荷部分;頂部設置氣水分離器將沼氣上升作用所帶出的下層污泥液分離后送返反應器，也稱內循環反應器。與EGSB相比，IC處理器的2層氣罩設計減低了上部的氣體流速，較EGSB減低了污泥流失的風險;下層氣罩的氣升作用產生額外的循環攪拌效果，較EGSB相對減少循環攪拌所需的動力。

　　⑶ 厭氧反應器選擇

　　UASB、EGSB和IC的主要設計差異在于所針對的污泥種類的不同，因而導致器體形狀及上升流速的差異，三種反應器上升流速度比較歸納如表1。

　　對于易生物分解的有機物，其去除速率主要受限于有機物傳送到生物膜表面的速率。EGSB、IC反應器中高密度的顆粒污泥與高速上升流產生的激烈混合作用，促進污水和污泥接觸，增加有機物傳送到生物膜表面的速率因而提高反應速率，導致單位反應器體積內的COD負荷可達到UASB的2～3倍。

　　厭氧微生物降解對苯二甲酸、對甲基苯甲酸等物質時需長期馴養，時間達6個月以上，并且醋酸、苯甲酸、對苯二甲酸等物質對微生物產生基質競爭和相互抑制作用〔1〕，進一步干擾各成分的厭氧降解速率。EGSB或IC的激烈混合作用對于污泥馴養并無太大幫助，更重要在于采用升流式厭氧反應器處理PTA污水時，普遍發生污泥顆粒形成緩慢及成形顆粒水解的現象。EGSB及IC處理器中的上升流速一般在 3~15 m/h的范圍內，這很容易將未顆粒化的污泥沖出反應器。

　　UASB按照絮狀污泥床設計，在啟動運行時不需要顆粒污泥作為接種，可直接使用厭氧消化污泥。厭氧消化污泥容易取得，價格遠低于顆粒污泥，可大幅節省接種費用。另一方面，UASB較低的上升流速及較低的反應池高度也相對節省輸送泵的動力需求。

　　同時，能否在厭氧反應器內保持足夠數量的高活性甲烷微生物，也是關鍵要素，因此在UASB之后設置厭氧沉淀池，以減少污泥流失。通過跟蹤PTA企業UASB厭氧反應器運行數據表明，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。

　　綜上所述，考慮各種因素，本污水處理工藝選擇升流式厭氧生物反應器(UASB)。

　　2.2.3 好氧微生物處理工藝的確定

　　因為厭氧處理不能達到污水排放要求，所以必須采用好氧微生物處理系統進行后段處理，但是厭氧處理單元啟動時間長，并且對進水COD負荷沖擊較為敏感，故好氧系統實際上關系整個污水處理工藝的成敗，尤其在厭氧反應器馴養期間或厭氧系統出現問題時，好氧系統需負擔60%以上的COD負荷。

　　PTA污水的BOD/COD比值約為1/2，與一般造紙、食品污水類似，屬于極易經好氧微生物分解的污水，本工藝選擇兩段好氧射流曝氣串聯處理方案，兩段各設置沉淀池及污泥回流。曝氣器采用射流混合曝氣器。這種曝氣器設有射流噴嘴，當液體從噴嘴以高速噴射時，產生一定的負壓和極強的剪切力，抽吸空氣并與水流激烈混合形成微細氣泡。這種曝氣器不但充氧能力強，而且氧利用率也很高，從而獲得較高的容積負荷，達到良好的COD去除效果。與某些PTA廠的污水處理操作經驗對比中發現，

　　當PTA制程排水正常、厭氧系統馴養完成后，二段好氧系統進水COD濃度降低導致負荷偏低，容易發生污泥老化、脫硝、污泥上浮等異常現象而影響處理水質。因而在低負荷期間可關掉部分供氣系統只進行水力攪拌，產生局部缺氧區，這樣在低負荷的工況下能進行反硝化反應，避免過量的溶氧造成污泥自身解體而影響放流水質。

　　2.2.3 深度處理及排放工藝

　　深度處理采用自清洗流砂過濾處理裝置，自清洗流砂過濾處理裝置設備簡單，操作方便，對固體懸浮物的去除效果好，SS的去除同時會使出水COD和BOD降低，并且投資省、運行費用低、操作簡單。在必要的時候投加微量化學藥劑以及重金屬捕捉劑，由微絮凝技術結合砂濾技術可對鈷、錳及固體懸浮物有很好的去除作用，確保處理后出水的穩

　　定達標。

　　2.2.3 中水回用工藝及經濟效益

　　經以上工藝處理后的出水，可根據企業用水要求采用UF+RO工藝進行回收，回收率可達60%。某PTA企業經改造，在原污水排放末端建設一套2×104 t/d(進水量)中水回用裝置，成功回收中水約1.2×104 t/d。經測算，中水回用裝置投資及運行成本約為1.8 元/t(產水)，當地工業水價為2.5 元/t，實現經濟收益為8.4×103元/d，達到了良好的節能減排目的。

　　2.3 污水處理工藝運行情況

　　2.3.1 污水處理各工段COD降解情況

　　選取2018年7月~9月共3個月的各工段進出水COD運行監測數據， 數據顯示達到了相應要求 ，見表 2。

　　2.3.2 污水處理工藝穩定性情況

　　將2018年7月運行數據進行統計，結果見圖1、圖2、圖3、圖4。

　　從以上各圖看出，采用本PTA污水處理工藝方案，取得了較穩定的處理效果，處理后排放水質達到GB 8978-1996《國家污水綜合排放標準》一級標準的相關要求。

　　3 結論

　　⑴ 上述PTA生產污水處理工藝方案已經成熟運行5年，處理效果穩定，UASB厭氧反應器及2段好氧的生化處理工藝充分保證了污水系統運行的穩定性，處理后水質達到GB 8978-1996《國家污水綜合排放標準》一級標準的相關要求。

　　⑵ UASB反應器起到了COD去除的主要作用，要充分考慮三相分離器的選型及設計，才能保證日后運行時厭氧系統內有足夠的厭氧菌種存在。厭氧反應器的啟動馴養時間，應至少在PTA裝置投產前三個月開始進行。厭氧系統馴化的成功可極大降低PTA污水的處理費用。

　　⑶ 深度處理作為達標排放的進一步保障措施，同時可根據企業用水需求，配套建設中水回用裝置，進一步實現節能減排。(來源：中怡化工〔漳州〕有限公司)