本發(fā)明涉及一種PTA化工廢水剩余污泥的濃縮方法；尤其涉及一種氣浮處理PTA及其它化工廢水剩余污泥的方法。
背景技術(shù)：
精對(duì)苯二甲酸(PTA)是一種重要的化工原料，廣泛地用于各種合成纖維、滌纖維、增塑劑和涂料的生產(chǎn)等許多方面。其生產(chǎn)過程中排放出COD負(fù)荷高達(dá)5-15kg/m3。PTA污水中的主要污染物為對(duì)苯二甲酸、醋酸和苯甲酸等，該水COD濃度較高。
國(guó)內(nèi)現(xiàn)已工業(yè)化的PTA污水處理裝置有多套，主要包括以中石化為代表的厭氧好氧處理工藝和以中石油為代表的兩端好氧處理工藝。某石化公司PTA廢水處理系統(tǒng)經(jīng)化裝置處理后，產(chǎn)生的剩余污泥量約25×104t/a，pH值為7.5-9.0，含水率為99.6％，污泥濃度較低。PTA化工廢水剩余污泥濃縮池(平流式)重力沉降停留8-12小時(shí)后，仍無法絮凝沉降。原因有：第一，經(jīng)過二沉池排除的剩余污泥，仍有較高的COD濃度，系統(tǒng)中的DO嚴(yán)重不足，低DO濃度是引起化工污水處理場(chǎng)污泥膨脹；第二，石化廢水成分復(fù)雜，有機(jī)物濃度高，變化大，其中一些對(duì)微生物有毒害作用的物質(zhì)如重金屬Pb及有機(jī)氯，會(huì)使細(xì)胞中毒死亡，這也是污泥上浮的原因之一；另外，當(dāng)進(jìn)水含油脂量過高時(shí)，油脂會(huì)附聚在菌膠團(tuán)表面，使細(xì)菌缺氧死亡，導(dǎo)致比重降低而上浮。由于無法有效泥水分層，至使大量的剩余污泥積聚在系統(tǒng)內(nèi)造成二沉池出水帶泥，不僅影響排水水質(zhì)而且增加生化處理成本和降低系統(tǒng)生化污泥的活性。
常用的污泥濃縮方法可以分為三類：重力濃縮、離心濃縮和氣浮濃縮。
(1)、重力濃縮：利用重力作用的自然沉降分離方式，不需要外加能量，是一種最節(jié)能的污泥濃縮方法。重力濃縮只是一種沉降分離工藝，它是通過在沉淀中形成高濃度污泥層達(dá)到濃縮污泥的目的，是目前污泥濃縮方法的主體。單獨(dú)的重力濃縮是在獨(dú)立的重力濃縮池中完成，工藝簡(jiǎn)單有效，但停留時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)可能產(chǎn)生臭味，而且并非適用于所有的污泥；如果應(yīng)用于生物除磷剩余污泥濃縮時(shí)，會(huì)出現(xiàn)磷的大量釋放，其上清液需要采用化學(xué)法進(jìn)行除磷處理。是目前常用的污泥濃縮方法，但占地面積大，對(duì)沉降性能差的污泥濃縮效果不好，容易發(fā)生污泥上浮和腐化等，比較適合于密度大的污泥，如初沉污泥、化學(xué)污泥和生物膜污泥等，對(duì)密度接近于1的輕污泥濃縮效果不佳。
(2)、離心濃縮：比重力濃縮效率高，用時(shí)短，但較適用于混合污泥，且運(yùn)行費(fèi)用較高。離心濃縮法的原理是利用污泥中固、液比重不同而具有的不同的離心力進(jìn)行濃縮。連續(xù)工作，HRT僅為3min，出泥含固率可達(dá)4％以上。
(3)、氣浮濃縮
A氣浮法：常用的有溶氣氣浮法、誘導(dǎo)氣浮法。對(duì)于濃縮密度接近于水的、疏水的污泥效果尤為顯著；氣浮池停留時(shí)間較短，容積較小。近年來，崔志廣等研究了城市污水剩余污泥氣浮濃縮中捕收劑的種類和用量、與PAM配合使用以及pH等因素的影響，其中捕收劑SESN用量為37.5mg/L，氣浮5min時(shí)，污泥的含水率從平均99.44％降至96.8％；捕收劑SEAN的用量為18.75mg/L，氣浮5min可使污泥含水率從99.4％降至96.4％，體積為濃縮前的1/5；而在一系列脂肪酸捕收劑中ZFS12用量為75mg/L時(shí)效果最佳。。但該法僅僅對(duì)污泥進(jìn)行了減容，對(duì)于化工廢水剩余污泥中存在的大量有毒有害的有機(jī)物無明顯降解作用，存在二次污染，且連續(xù)操作能耗大。
B生物氣浮法：1992年捷克的Dizinsk.s和瑞典的Dalhammarg等提出了一種新的剩余活性污泥濃縮方法——生物氣浮法濃縮污泥工藝，即利用污泥本身的反硝化能力，通過投加硝酸鈣，利用污泥反硝化作用產(chǎn)生的氣體使污泥浮起進(jìn)而達(dá)到濃縮的目的。生物氣浮法濃縮污泥的氣體是由污泥本身反硝化作用產(chǎn)生的，一旦氣體量超過其在溶液中的飽和溶解度即以微氣泡的形式釋放出來，包裹在污泥絮體中，形成理想的夾氣絮粒，只在污泥表層有微氣泡粘附在污泥顆粒上，無需添加絮凝劑來加強(qiáng)污泥與氣泡的粘附注能。并利用污泥溶液中、污泥吸附的及污泥水解的有機(jī)物作為反硝化碳源，污泥處理后下清液COD明顯降低。但單獨(dú)使用運(yùn)行周期過長(zhǎng)，且污泥減容效果偏低。有研究表明生物氣浮的主要影響因素為：硝酸鹽濃度，溫度，污泥濃度，污泥來源，對(duì)于本發(fā)明處理的PTA化工廢水剩余污泥的處理，主要考慮硝酸鹽濃度的影響。
C氣浮處理污泥的其它研究：2006年1月公開的專利CN1724421A使用了高效油泥分離劑及相關(guān)的氣浮技術(shù)，將含油污泥中的大部分砂石、泥土分離出來，實(shí)現(xiàn)了含油污泥無污染資源化的利用。2006年10月公開的專利CN1843980A和2007年9月公開的專利CN101037286A以及2008年5月公開的CN101186421A都應(yīng)用了氣浮來處理含油污泥，分別都輔助了生物、臭氧還有超聲來強(qiáng)化氣浮，最終都能達(dá)到回收油，并能達(dá)到泥水分離，縮短處理時(shí)間，提高處理效果，達(dá)到無害化。以上專利，都涉及了氣浮法來處理污泥，但都相對(duì)于含油污泥來說，對(duì)密度比水小或與水接近的化工廢水剩余污泥的并無較好的減容和降解效果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：為了解決現(xiàn)有PTA化工廢水剩余污泥的處理工藝存在處理效率低、周期長(zhǎng)等問題而提供一種高效的PTA化工廢水剩余污泥處理方法。促進(jìn)化工廢水剩余污泥減容和廢水降解，減少環(huán)境的危害。
本發(fā)明的技術(shù)方案為間歇反應(yīng)處理的方式，達(dá)到促進(jìn)PTA化工廢水剩余污泥濃縮以及促進(jìn)后續(xù)處理的目的。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種對(duì)苯二甲酸的化工廢水剩余污泥的處理方法，其工藝流程見圖1，具體步驟如下：
A、將對(duì)苯二甲酸化工廢水剩余泥調(diào)節(jié)pH值至6.5-7.5，加入硝酸鹽后在氣浮柱中靜置，污泥發(fā)生反硝化作用，污泥濃縮的同時(shí)其中部分有機(jī)物降解；
B、污泥不繼續(xù)上浮后，待氣流穩(wěn)定在壓力表量程內(nèi)后，在對(duì)苯二甲酸化工廢水剩余污泥中投加調(diào)配好的復(fù)合氣浮劑，并進(jìn)行氣浮，污泥得到進(jìn)一步的濃縮后靜置，顯現(xiàn)污泥在上，清水在下清晰分層；
C、將上層污泥與下層清水分離。
上述的處理方法，所述的硝酸鹽可以是硝酸鐵或硝酸胺，加入量為0.5g/L～5.0g/L。
上述的處理方法，所述的復(fù)合氣浮劑可以是聚丙烯酰胺(數(shù)均分子量為800萬-1500萬)或聚合氯化鋁與有機(jī)酸復(fù)配而成，所述的有機(jī)酸可以是月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸或硬脂酸。
上述的處理方法，所述的復(fù)合氣浮劑的聚丙烯酰胺或聚合氯化鋁的加入量是每升剩余污泥加15mg-75mg，有機(jī)酸的加入量為每升剩余污泥加0.5g/L～5.0g/L。
該工藝處理結(jié)果能夠降低剩余污泥的含水率，提高出水質(zhì)量；促進(jìn)減容縮短污泥處理周期，利于剩余污泥后續(xù)的厭氧消化及脫水，減輕后續(xù)處理負(fù)荷；節(jié)約處理成本，減少環(huán)境保護(hù)方面的壓力。
表1顯示了幾種代表性工藝條件、藥劑及投加量下，本發(fā)明處理PTA化工剩余污泥過后的含水率和COD下降比率(具體參照實(shí)施1-5)。
表1
有益效果
1、本發(fā)明利用化工廢水剩余污泥易膨脹上浮難絮凝沉降的特性，在污泥濃縮池中投加硝酸鹽，污泥發(fā)生生物反硝化作用產(chǎn)生氣泡進(jìn)一步上?。唤Y(jié)合機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生的微氣泡再一步強(qiáng)制氣浮，大大提高PTA化工廢水剩余污泥的濃縮效果，使污泥的含水率由99.6％下降低至97.3％，污泥體積大大減小。本發(fā)明特別適用于密度接近于水，易膨脹上浮的復(fù)雜化工廢水剩余污泥。
2、本發(fā)明相比于常用污泥濃縮氣浮工藝，污泥減容的同時(shí)更促進(jìn)了污泥降解和廢水中有機(jī)物的分解，處理完的下清液水質(zhì)提高，COD由552.7mg/L下降低至302.9mg/L，減少污泥后續(xù)厭氧消化及脫水等處理環(huán)節(jié)的負(fù)荷，降低了后續(xù)處理設(shè)備和藥劑的費(fèi)用。
3、本發(fā)明處理剩余污泥采用先生物氣浮再強(qiáng)制氣浮的方法，相比于單獨(dú)生物氣浮法污泥濃縮效果明顯，且污泥濃縮周期縮短，處理效率高。
4、本發(fā)明生物氣浮和機(jī)械強(qiáng)制氣浮在同一反應(yīng)器中進(jìn)行，減少污泥濃縮工藝處理設(shè)備。
5、本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)施。
附圖說明
圖1為本發(fā)明方法的流程的示意圖，其中：1氣浮柱；2砂芯漏斗；3氣浮劑投料槽；4流量計(jì)；5三通閥門；6緩沖罐；7壓力表；8空氣壓縮機(jī)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
某石化公司PTA化工廢水剩余污泥(黃褐色)，含水率99.6％，pH值是7.5～8.5。利用本方法處理的具體步驟：將PTA化工廢水剩余污泥倒入氣浮柱1中，調(diào)節(jié)pH值為6.5，加入硝酸鐵1.0g/L，靜置1h，出現(xiàn)泥、水分離；從氣浮劑投料槽3投加聚丙烯酰胺(數(shù)均分子量800萬)15mg/L和月桂酸(研磨成微粒狀)1.5g/L調(diào)配成的復(fù)合浮選劑，由氣浮柱底砂芯漏斗的砂芯2上表面導(dǎo)入，開啟空氣壓縮機(jī)8氣流穩(wěn)定在壓力表7量程內(nèi)，空氣經(jīng)緩沖罐6緩存后，通過三通閥門5和流量計(jì)4，調(diào)節(jié)流量計(jì)4使通氣量保持在0.15L/min(氣浮柱d＝4cm，V0＝540mL，加入污泥體積V＝200mL)，最后氣體被砂芯漏斗2分散成微氣泡氣浮PTA化工廢水剩余污泥，氣浮2min靜置1min。出現(xiàn)泥上水下清晰分層且不繼續(xù)上浮。整個(gè)過程含水率下降了1.62％，出水COD下降了33.6％。
實(shí)施例2
其它條件同實(shí)施例1，改變操作條件：調(diào)節(jié)pH值為7，加入硝酸鐵2.0g/L，靜置1h，出現(xiàn)泥、水分離；通入聚丙烯酰胺30mg/L(數(shù)均分子量1000萬)和肉豆蔻酸(研磨成微粒狀)0.5g/L調(diào)配成的復(fù)合浮選劑；在通氣量0.15L/min氣浮反應(yīng)器中氣浮2min靜置1min。出現(xiàn)泥上水下清晰分層且不繼續(xù)上浮。整個(gè)過程中含水率下降了2.05％，出水COD下降了41.8％。
實(shí)施例3
其它條件同實(shí)施例1，改變操作條件：調(diào)節(jié)pH值為7，加入硝酸鐵5g/L靜置1h，出現(xiàn)泥、水分離；通入聚合氯化鋁50mg/L和棕櫚酸(研磨成微粒狀)2g/L調(diào)配成的復(fù)合浮選劑；在通氣量0.15L/min氣浮反應(yīng)器中氣浮2min靜置1min。出現(xiàn)泥上水下清晰分層且不繼續(xù)上浮。整個(gè)過程含水率下降了1.56％，出水COD下降了45.2％。
實(shí)施例4
其它條件同實(shí)施例1，改變操作條件：調(diào)節(jié)pH值為7.5，加入硝酸胺3.0g/L靜置1h，出現(xiàn)泥、水分離；聚丙烯酰胺75mg/L(數(shù)均分子量1500萬)和硬脂酸(研磨成微粒狀)5g/L調(diào)配成的復(fù)合浮選劑；在通氣量0.15L/min氣浮反應(yīng)器中氣浮2min靜置1min。出現(xiàn)泥上水下清晰分層且不繼續(xù)上浮。整個(gè)過程含水率下降了2.29％，出水COD下降了35.5％。
實(shí)施例5
其它條件同實(shí)施例1，改變操作條件：調(diào)節(jié)pH值為7，加入硝酸胺0.5g/L靜置1h，出現(xiàn)泥、水分離；通入聚合氯化鋁75mg/L和月桂酸(研磨成微粒狀)2g/L調(diào)配成的復(fù)合浮選劑；在通氣量0.15L/min氣浮反應(yīng)器中氣浮2min靜置1min。出現(xiàn)泥上水下清晰分層且不繼續(xù)上浮。整個(gè)過程含水率下降1.85％，出水COD下降了32.3％。