化學(xué)與生物工程2005,No.4-47Chemistry & BioengineeringUASB法處理PTA污水的設(shè)計(jì)閔志堅(jiān)(華中科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系，湖北武漢430074)摘要:上流式厭氧污泥床(UASB)處理PTA污水可取得良好的效果,在工藝設(shè)計(jì)的過程中需要考慮到PTA污水在事故狀態(tài)下的收集和污水的水質(zhì)調(diào)節(jié);UASB厭氧系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要注意處理單元的合理劃分、布水系統(tǒng)、三相分離器以及污泥培養(yǎng)四個(gè)方面的司題。關(guān)鍵詞:UASB;精對(duì)苯二甲酸;三相分離器;布水系統(tǒng);顆粒污泥中圖分類號(hào):X 783文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A .文章編號(hào):1672一5425(2005)04一0047-03精對(duì)苯二甲酸(PTA)污水是化工行業(yè)中具有代18500m2●d-',污水處理前后水質(zhì)情況如表3:表性的可生物降解廢水，隨著石油化學(xué)工業(yè)的日益發(fā).表3污水處理指標(biāo).展,PTA廢水的處理已引起國(guó)內(nèi)外廣泛的重視,并作Tab.3Wastewater treatment indexes了大量的研究工作,取得了一定的進(jìn)展。采用預(yù)處.指標(biāo)COD/mg. L-1溫度/°C ss /mg. L-I理一厭氧一好氧技術(shù)工藝處理PTA廢水,可取得良.進(jìn)水水質(zhì)7500~ 83004~545~60好的效果。出水水質(zhì)<3006~9<40< 150PTA污水特性1.2預(yù)處理復(fù)雜由于PTA生產(chǎn)過程均是在高溫高壓的條件下進(jìn)1.1 可生物降解性差PTA生產(chǎn)過程[包括對(duì)苯二甲酸(TA )生產(chǎn)與精制的行,因此需對(duì)PTA污水進(jìn)行冷卻,以保證進(jìn)入生物處.所有過程]排放的廢水,除TA為主要有機(jī)物外,還有相當(dāng)理的污水溫度在40°C以下。污水在進(jìn)人生物處理系濃度的對(duì)二甲苯、苯甲酸、甲苯甲酸以及其它有機(jī)物,這統(tǒng)之前,應(yīng)盡可能地將污水中的TA去除,以減輕后續(xù)些有機(jī)物均為結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定的苯系物,較難生物降解。生物處理的有機(jī)負(fù)荷,提高污水的可生化性。PTA工藝生產(chǎn)排放水質(zhì)及水量、主要組分見表.2污水處理流程1、表2。PTA污水處理工藝流程如圖1.圖2。表1PTA污水水質(zhì)及水量去生化處理Tab.1Quality and flux of PTA wastewaterPTA汽李醫(yī)合集水用+[ 冷卻塔]大平流沉淀泄JTA裝置流量/m3.h-1 COD/mg.L-1 pH 值排放形式CTA汽本$放池+混合反應(yīng)池[ 東縮池]PTA工藝40068003~4連續(xù)CTA工藝200150001~14間斷HPO，國(guó)時(shí)開過濾器水處理2:~ 120000 .2~4圖1PTA污水預(yù)處理流程框圖其它655Fig.1 The process of PTA wastewater注:CTA--對(duì)苯 二甲酸的工藝半成品生活及其它污水傾處理出水表2PTA污水主要組分[調(diào)節(jié)泗- -ASB反應(yīng)器- +級(jí)接觸氧化池Tab.2Main components of PTA wastewater苯甲酸對(duì)甲苯甲酸間苯二甲酸基本酸Ca2+C沉池]←[級(jí)接觸氧化洄一 -中沉池]組分發(fā)%mg.中國(guó)煤化工+出水達(dá)標(biāo)排放含量20~3030~4015~304~15< 1500MYHCNMHG8B-→污泥外排圖2PTA污水生化處理流程框圖綜合以上排水情況可得PTA污水設(shè)計(jì)總水量為Fig.2 The process of PTA wastewater biochemical treatment收稿日期:2005-01- 13作者簡(jiǎn)介:閔志堅(jiān)(1973- )，男,湖北武漢人，高級(jí)工程師,研究生在讀,研究方向:工業(yè)污水處理。48-閔志堅(jiān):UASB法處理PTA污水的設(shè)計(jì)/2005年第4期的特點(diǎn)是一根配水管只服務(wù)一個(gè)配水點(diǎn),只要保證每根3主要工藝設(shè)計(jì)配水管流量相等,即可達(dá)到每個(gè)配水點(diǎn)流量相等的要3.1預(yù)處理求。設(shè)計(jì)中采用配水井式進(jìn)水分配系統(tǒng),每個(gè)配水井服3.1.1事故池務(wù)面積小于50 m2 ,每個(gè)配水點(diǎn)服務(wù)面積為4 m'。由于工藝裝置在事故狀態(tài)時(shí),排出大量TA殘?jiān)癈TA廢水,此廢水濃度高、排放量大,對(duì)廢水處理產(chǎn)生很大的沖擊。故設(shè)計(jì)時(shí)考慮設(shè)事故池1座,用于2水井服務(wù)面糧事故廢水并定量送至沉淀池與PTA廢水一同處理。事故池尺寸25 mX20 mX5 m,鋼筋混凝土;有效容積V=2300 m3 ;內(nèi)設(shè)攪拌器10 臺(tái),p1500 mm,r=20r●min-',N=0.75kW;事故水泵2臺(tái)，Q=線三相分離器布水點(diǎn)廠配水井100 m3●h-',P=0. 1 MPa,N=7.5 kW。圖3UASB反應(yīng)器布水分配系統(tǒng)示意圖3.1.2 冷卻塔Fig.3 Influent distribution system of UASB reactor冷卻塔采用玻璃鋼冷卻塔,內(nèi)設(shè)點(diǎn)滴式填料。冷卻塔處理水量Q=700 m’●h-',進(jìn)水溫度t= 65°C，3.2.3三相分離 器本設(shè)計(jì)選用荷蘭PAQUES公司生產(chǎn)的三相分離出水溫度tr≤40°C。器定型產(chǎn)品,其工藝原理圖見圖4。本產(chǎn)品雖然內(nèi)部3.2 UASB 厭氧處理UASB反應(yīng)器設(shè)計(jì)參數(shù):設(shè)計(jì)水量Q=18 500 m2結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單,但污泥回流較暢通、泥水分離和氣體的●d-';進(jìn)水水質(zhì)COD= 5400~6200 mg. L-',pH為分離效果較好。出水3~4;出水水質(zhì)COD= 1560~1780 mg●L-',pH約為6;設(shè)計(jì)容積負(fù)荷為5 kgCOD●m3●d-';反應(yīng)器沉淀區(qū)污泥濃度為20~30g. L。淝水3.2.1 UASB 反應(yīng)單元的設(shè)計(jì)UASB的設(shè)計(jì)采用容積負(fù)荷法計(jì)算,計(jì)算公式如下:污淝回流縫公V=Q. c/N,式中:V一反應(yīng)器的有效容積,m2;Q-設(shè)計(jì)污水 .圖4三相分離器原理圖Fig. 4 Principled diagram of threephase separator流量,m’●d~';c;-進(jìn)水有機(jī)濃度,mg●L-1;N,-容積負(fù)荷,kgCOD. m-3●d-'三相分離器定型產(chǎn)品的平面尺寸為L(zhǎng)XB=5 m經(jīng)計(jì)算可得UASB反應(yīng)器總的有效容積V有效=X2 m,材料及結(jié)構(gòu)采用拼裝式搪瓷鋼板，可在現(xiàn)場(chǎng)拼22200m3。裝成一個(gè)整體的分離器。搪瓷鋼板材料本身具有很強(qiáng)設(shè)計(jì)采用分系列和分格的設(shè)計(jì)思想，用以解決在的耐腐蝕能力,較玻璃鋼材料有更好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,且實(shí)際工程裝置放大過程中的風(fēng)險(xiǎn),并增強(qiáng)處理系統(tǒng)的價(jià)格較經(jīng)濟(jì);而采用拼裝的形式,可以解決產(chǎn)品體積過適應(yīng)能力中。整個(gè)污水處理系統(tǒng)共分為5個(gè)系列,每大不易運(yùn)輸?shù)膯栴}。個(gè)系列的幾何尺寸為L(zhǎng)XBXH=75 mX12 mX6 m;3.2.4顆粒污 泥的形成每個(gè)系列又采用分格的方式,分為5個(gè)900 m3的反應(yīng)活性污泥的接種和培養(yǎng)決定了UASB反應(yīng)器的單元,每個(gè)反應(yīng)單元均可以獨(dú)立運(yùn)行,使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行成功運(yùn)行,本工程擬采用城市污水處理廠消化污泥和更加靈活、抗沖擊能力更強(qiáng)。直接國(guó)外采購(gòu)污泥菌種相結(jié)合的方式培養(yǎng)PTA污水3.2.2布水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)處理的活性污泥。每個(gè)系列污泥投加量約為220t在工程設(shè)計(jì)中,進(jìn)水系統(tǒng)兼有配水和水力攪拌的(80%含z水率).按照此扔加量計(jì)算池內(nèi)的平均污泥濃功能。為了保證這兩個(gè)功能的實(shí)現(xiàn),目前運(yùn)行的進(jìn)水度為10中國(guó)煤化工:和較好的污泥活性有方式大致分為間歇式、連續(xù)流、連續(xù)流與間歇回流相結(jié)利于系MHCNMHG合進(jìn)水等幾種方式，從布水管的形式又分為一管多孔、研究表明,UASB反應(yīng)器中顆粒污泥的形成一般一管一孔和分支狀等。各種布水方式都有各自的優(yōu)缺有三個(gè)階段[2]:點(diǎn),選用何種方式應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況決定。(1)第一階段為啟動(dòng)與污泥活性提高階段。反應(yīng)本設(shè)計(jì)采用一管-孔的配水方式(見圖3),本系統(tǒng)器的有機(jī)負(fù)荷一.般控制在2.0 kgCOD. m-8●d-'以閔志堅(jiān):UASB法處理PTA污水的設(shè)計(jì)/2005年第4期下,運(yùn)行時(shí)間需30~50d,在此階段內(nèi),污泥對(duì)被處理慮設(shè)事故池用以調(diào)節(jié)穩(wěn)定污水水質(zhì),事故池的容積應(yīng)水的特性逐漸適應(yīng),其活性也相應(yīng)地不斷提高。按事故時(shí)最不利情況考慮。(2)第二階段為顆粒污泥形成階段。有機(jī)負(fù)荷一(2)UASB厭氧處理設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):般控制在2.0~5.0 kgCOD. m-3●d-',在污泥負(fù)荷第一,合理地確定反應(yīng)單元,防止在工程放大過程為0.2~0.3kgCOD/kgTS.d時(shí)可觀察到顆粒污泥中的風(fēng)險(xiǎn);第二,在對(duì)反應(yīng)器關(guān)鍵設(shè)備如三相分離器的的形成,運(yùn)行時(shí)間也需30~50 d。選型上,國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品較國(guó)內(nèi)的產(chǎn)品具有分離效果好、(3)第三階段為污泥床形成階段。反應(yīng)器的有機(jī)結(jié)構(gòu)合理、耐腐蝕能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn);第三,布水系統(tǒng)的設(shè)負(fù)荷將達(dá)到設(shè)計(jì)要求的5.0 kgCOD. m-3●d。隨計(jì).上要保證進(jìn)水系統(tǒng)布水均勻,不出現(xiàn)“溝流”和“液著有機(jī)負(fù)荷的不斷提高,反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度逐步提泛”,確定合理的上升流速;第四,選取活性好的接種污高，顆粒污泥床的高度也相應(yīng)地不斷升高,最后形成有泥,用以形成穩(wěn)定的顆粒污泥床，達(dá)到良好的處理一定高度的顆粒污泥床。運(yùn)行時(shí)間需要3個(gè)月以上。效果。在穩(wěn)定的顆粒污泥床形成以后,UASB反應(yīng)器即參考文獻(xiàn):可進(jìn)人正常運(yùn)行,并能達(dá)到良好的處理效果。[1] 王凱軍. UASB工藝的理論與工程實(shí)踐[M].北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,2000:30-48.4結(jié)論2]賀延齡.廢水的厭氧生物處理[M].北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社，1998:123-141.(1)PTA污水水質(zhì)及水量波動(dòng)較大，設(shè)計(jì)中應(yīng)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頁)[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中國(guó)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