一、精對苯二甲酸概述
PTA的應(yīng)用比較集中，世界上90%以上的PTA用于生產(chǎn)聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，其他部分主要是作為聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)和聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)及其他產(chǎn)品的原料。
PTA生產(chǎn)由對二甲苯催化氧化制取粗對苯二甲酸，再經(jīng)加氫精制獲得精對苯二甲酸。PTA生產(chǎn)工藝各技術(shù)專利商不斷研發(fā)更節(jié)能的新工藝，各PTA生產(chǎn)商不斷開發(fā)新的節(jié)水技術(shù)，目前PTA新工藝噸產(chǎn)品消耗除鹽水可低至0.2t，依工藝不同生產(chǎn)過程中產(chǎn)水廢水噸產(chǎn)品0.6~2.0t，這些廢水屬于有機物，濃度比較高，且主要污染物組成相對復(fù)雜，包括甲苯、對二甲苯、對苯二甲酸等。這些物質(zhì)如果未能得到有效處理，一方面污染大氣、土壤、水體環(huán)境，另一方面也會造成大量可利用、可回收資源浪費。《精對苯二甲酸(PTA)行業(yè)清潔生產(chǎn)評價指標體系(試行)》規(guī)定噸PTA用水基準值為3.77t，因此，對精對苯二甲酸生產(chǎn)廢水進行集中處理，完善處理技術(shù)實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，具有現(xiàn)實意義。
二、精對苯二甲酸生產(chǎn)廢水主要特點
生產(chǎn)精對苯二甲酸過程可產(chǎn)生大量工業(yè)廢水，并且會消耗很多資源。研究發(fā)現(xiàn)，精對苯二甲酸生產(chǎn)廢水中含有大量污染物，構(gòu)成這些污染物的主要成分是“芳香族化合物”，對其進行相應(yīng)處理后再行排放，可減輕環(huán)境污染。也就是說，強化對廢水水質(zhì)的分析與探究，能夠為工業(yè)廢水處理創(chuàng)造更多便利條件。結(jié)合實踐經(jīng)驗，總結(jié)了精對苯二甲酸工業(yè)廢水的水質(zhì)特點。
2.1 水質(zhì)構(gòu)成復(fù)雜
精對苯二甲酸生產(chǎn)廢水，其水質(zhì)構(gòu)成比較復(fù)雜，水中含有對二甲苯、對苯二甲酸、乙酸、乙酸甲酯等物質(zhì)。
2.2 廢水處理難度高
化學(xué)需氧量較高，顯著增加廢水處理的難度。與此同時，精制連續(xù)廢水自身的溫度比較高，一般在42℃以上。
2.3 PH值不穩(wěn)定
對精對苯二甲酸生產(chǎn)廢水的pH值進行測定和觀察，發(fā)現(xiàn)其變化不夠穩(wěn)定。
2.4 廢水檢測
進一步檢測可發(fā)現(xiàn)廢水中含有大量重金屬和懸浮廢棄物，水質(zhì)特征及狀態(tài)均呈現(xiàn)波動趨勢，水質(zhì)構(gòu)成復(fù)雜多變。
三、精對苯二甲酸生產(chǎn)廢水處理技術(shù)
3.1 生化處理技術(shù)
生物法包括活性污泥法、生物膜法、好氧-厭氧法等。它主要是利用微生物的新陳代謝，通過微生物的凝聚、吸附、氧化分解等作用來降解水中的有機物，具有應(yīng)用范圍廣，處理量大，成本低等優(yōu)點。
3.1.1 好氧生物處理技術(shù)
好氧生物技術(shù)以好氧活性污泥為主要原料，雖然能發(fā)揮一定處理效果，但是總體效果不佳，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是精對苯二甲酸生產(chǎn)廢水水質(zhì)不夠穩(wěn)定，易產(chǎn)生污泥膨脹，進而造成廢水中產(chǎn)生污泥。對好氧生物技術(shù)進行一定改進，利用接觸氧化法，提高廢水處理質(zhì)量及處理效率，避免污泥膨脹。研究認為，此法工藝簡單，無需添加堿，一般可將化學(xué)耗氧量減少96%。
3.1.2 厭氧生物處理技術(shù)
此法工藝操作簡便，包括UASB技術(shù)、生物濾床技術(shù)等。其中，UASB技術(shù)廢水處理效率高，可降低廢水中化學(xué)耗氧量，生物濾床技術(shù)不僅兼顧上述處理優(yōu)點，同時也具備耐沖擊、速率高等技術(shù)優(yōu)勢。UASB反應(yīng)器由反應(yīng)區(qū)、沉淀區(qū)和氣室三部分組成。廢水由反應(yīng)器底部進入，以一定流速自下往上流動，與污泥接觸，有機質(zhì)被吸附分解，產(chǎn)生大量沼氣。沼氣經(jīng)由反應(yīng)器上部三相分離器的集氣室排出，同時含有懸浮污泥廢水進入三相分離器的沉淀區(qū)，污泥經(jīng)三相分離器沉降而返回反應(yīng)器主體部分。含有少量較輕污泥廢水從反應(yīng)器上方排出。
隨著廢水處理技術(shù)的不斷進步，此技術(shù)得以升級和發(fā)展。該反應(yīng)器COD去除率可達60%-80%(與容積負荷及進水水質(zhì)組分有關(guān))，沼氣產(chǎn)氣量高，厭氧生化處理過程中每去除1kgCOD可產(chǎn)生0.45m3的生物氣，每立方米生物氣含有70%-75%的甲烷，將大部分有機物轉(zhuǎn)化為甲烷氣，甲烷氣可利用回收能量，降低了運行成本。
3.1.3 厭氧-好氧二級生物處理工藝
厭氧-好氧二級生物處理工藝生物處理工藝是目前應(yīng)用范圍最廣的一種生物處理方法。由于其包括厭氧和好氧兩級處理，因此其身兼二者之長，凈化效率高且穩(wěn)定，幾乎不產(chǎn)生剩余污泥，抗沖擊力較強，但其基建及投資費用較多，占地面積較大。20世紀80年代末國內(nèi)開發(fā)了預(yù)處理-厭氧-好氧聯(lián)合處理工藝，此后該工藝在PTA工廠被廣泛采用，聯(lián)合工藝充分發(fā)揮了厭氧生物法適宜處理高濃度有機廢水、好氧生物法快速降解TA的特點，成為處理PTA廢水的主流方法。
目前PTA廢水處理設(shè)施為減少基建投資，更多采用了高效厭氧處理系統(tǒng)，廢水經(jīng)降溫、初沉、水質(zhì)及水量調(diào)節(jié)、事故水處理、pH預(yù)調(diào)節(jié)等預(yù)處理設(shè)施，經(jīng)過預(yù)處理后的廢水進入?yún)捬跸到y(tǒng)進行厭氧處理，厭氧系統(tǒng)由UASB-Plus進水池及UASB-Plus反應(yīng)器組成。在UASB-Plus反應(yīng)器中，大部分有機污染物被最終轉(zhuǎn)化為沼氣。
3.2 物化處理技術(shù)
3.2.1 催化氧化技術(shù)
利用此法處理廢水，是指采用活性炭預(yù)處理精對苯二甲酸生產(chǎn)廢水中雜質(zhì)，從而凈化廢水。在這個過程中，活性炭充分發(fā)揮催化劑作用，與空氣產(chǎn)生明顯的氧化反應(yīng)，使廢水參與到化學(xué)反應(yīng)中，進而降解雜質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，催化氧化技術(shù)處理后的工業(yè)廢水，具備可生化性，可降低化學(xué)耗氧量，一般減少85.6%。此法成本低，廢水處理效率高。
3.2.2 膜分離技術(shù)
該廢水處理技術(shù)融合吸附技術(shù)與膜分離技術(shù)的長處，對廢水進行集中處理，可發(fā)揮明顯的處理效能。應(yīng)用膜分離技術(shù)處理精對苯二甲酸生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的工業(yè)廢水，能夠?qū)⒐I(yè)廢水中所含有的對苯二甲酸處理掉，并且有效降低化學(xué)耗氧量自身的濃度。在實際使用過程中發(fā)現(xiàn)，膜分離技術(shù)雖然能夠發(fā)揮良好的效果，但是也存在一定局限，主要是未能兼顧到廢水循環(huán)應(yīng)用，處理后的工業(yè)廢水中含有一定劑量的催化劑，無法實現(xiàn)循環(huán)利用。
3.2.3 酸析技術(shù)
我國加入巴黎氣候協(xié)定后，更加重視對于工業(yè)廢水的處理。酸析技術(shù)是比較重要的物化處理技術(shù)，利用酸與生產(chǎn)廢水中相應(yīng)物質(zhì)進行物化反應(yīng)，使其沉淀，然后調(diào)節(jié)pH值，有效分離和降解廢水中有害物質(zhì)。一般情況下，廢水pH值調(diào)節(jié)到2~4，即可實現(xiàn)高效分離，此種技術(shù)可將廢水中有害物質(zhì)降解到>70%。
四、PTA生產(chǎn)污水減量化處理展望
4.1 “全水”系統(tǒng)
《國務(wù)院關(guān)于實行最嚴格水資源管理制度的意見》中提出了“用水總量、用水效率與水污染排放”三條紅線管理要求，涉及取水、用水、污水收集與處理、污水排放的全過程。“全水”系統(tǒng)是遵循系統(tǒng)工程原理，應(yīng)用全生命周期理念，基于生產(chǎn)過程內(nèi)完整的水循環(huán)過程，從供(取)水-用水-污(廢)水收集-污(廢)水處理-達標尾水排放與再生水回用-污泥處理處置及資源化等與水管理相關(guān)的全流程出發(fā)，統(tǒng)籌考慮各系統(tǒng)相互間的協(xié)同與制約關(guān)系，梳理出主要控制節(jié)點與關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并通過全系統(tǒng)平衡分析來明確各節(jié)點及環(huán)節(jié)的控制要求，實現(xiàn)水資源與水環(huán)境管理的良性發(fā)展。
4.2 污廢水處理模式
生產(chǎn)污水與含鹽廢水分類收集、分質(zhì)處理、分開收集與排放;生產(chǎn)污水與含鹽廢水統(tǒng)一排放至集中的處理設(shè)施統(tǒng)一處理并再生回用。生產(chǎn)污水系統(tǒng)收集與處理以有機污染為主的生產(chǎn)生活污水;含鹽廢水系統(tǒng)收集與處理以無機污染為主的含鹽廢水，主要包括循環(huán)排污水、除鹽水站排污水及鍋爐排污水等。
目前PTA生產(chǎn)工藝以燒結(jié)金屬過濾器回收氧化和精制外排母液中的TA、PT酸，CRU回收金屬鈷錳、反滲透膜回收氧化廢水中稀酸、綜合回收PTA精制廢水中的TA、PT酸及水全回用，實現(xiàn)源頭控制污水量及降低污水處理負荷，實現(xiàn)資源循環(huán)利用。
五、結(jié)束語
綜上所述，精對苯二甲酸是重要的化工原料，在生產(chǎn)生活廣泛應(yīng)用，但是其生產(chǎn)過程會產(chǎn)生大量廢水，廢水中含有較多雜質(zhì)，結(jié)合現(xiàn)有生產(chǎn)廢水處理技術(shù)，從物化處理技術(shù)和生化處理技術(shù)兩個方向，對精對苯二甲酸生產(chǎn)廢水處理進行分析，并展望了PTA污水減量化處理的方向，以實現(xiàn)資源循環(huán)利用、高質(zhì)量發(fā)展、綠色發(fā)展。( >
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