一种PTA化工废水剩余污泥的处理方法技术领域
本发明涉及一种PTA化工废水剩余污泥的浓缩方法；尤其涉及一种气浮处理PTA及其它化工废水剩余污泥的方法。
背景技术
精对苯二甲酸(PTA)是一种重要的化工原料，广泛地用于各种合成纤维、涤纤维、增塑剂和涂料的生产等许多方面。其生产过程中排放出COD负荷高达5-15kg/m3。PTA污水中的主要污染物为对苯二甲酸、醋酸和苯甲酸等，该水COD浓度较高。
国内现已工业化的PTA污水处理装置有多套，主要包括以中石化为代表的厌氧好氧处理工艺和以中石油为代表的两端好氧处理工艺。某石化公司PTA废水处理系统经化装置处理后，产生的剩余污泥量约25×104t/a，pH值为7.5-9.0，含水率为99.6％，污泥浓度较低。PTA化工废水剩余污泥浓缩池(平流式)重力沉降停留8-12小时后，仍无法絮凝沉降。原因有：第一，经过二沉池排除的剩余污泥，仍有较高的COD浓度，系统中的DO严重不足，低DO浓度是引起化工污水处理场污泥膨胀；第二，石化废水成分复杂，有机物浓度高，变化大，其中一些对微生物有毒害作用的物质如重金属Pb及有机氯，会使细胞中毒死亡，这也是污泥上浮的原因之一；另外，当进水含油脂量过高时，油脂会附聚在菌胶团表面，使细菌缺氧死亡，导致比重降低而上浮。由于无法有效泥水分层，至使大量的剩余污泥积聚在系统内造成二沉池出水带泥，不仅影响排水水质而且增加生化处理成本和降低系统生化污泥的活性。
常用的污泥浓缩方法可以分为三类：重力浓缩、离心浓缩和气浮浓缩。
(1)、重力浓缩：利用重力作用的自然沉降分离方式，不需要外加能量，是一种最节能的污泥浓缩方法。重力浓缩只是一种沉降分离工艺，它是通过在沉淀中形成高浓度污泥层达到浓缩污泥的目的，是目前污泥浓缩方法的主体。单独的重力浓缩是在独立的重力浓缩池中完成，工艺简单有效，但停留时间较长时可能产生臭味，而且并非适用于所有的污泥；如果应用于生物除磷剩余污泥浓缩时，会出现磷的大量释放，其上清液需要采用化学法进行除磷处理。是目前常用的污泥浓缩方法，但占地面积大，对沉降性能差的污泥浓缩效果不好，容易发生污泥上浮和腐化等，比较适合于密度大的污泥，如初沉污泥、化学污泥和生物膜污泥等，对密度接近于1的轻污泥浓缩效果不佳。
(2)、离心浓缩：比重力浓缩效率高，用时短，但较适用于混合污泥，且运行费用较高。离心浓缩法的原理是利用污泥中固、液比重不同而具有的不同的离心力进行浓缩。连续工作，HRT仅为3min，出泥含固率可达4％以上。
(3)、气浮浓缩
A气浮法：常用的有溶气气浮法、诱导气浮法。对于浓缩密度接近于水的、疏水的污泥效果尤为显著；气浮池停留时间较短，容积较小。近年来，崔志广等研究了城市污水剩余污泥气浮浓缩中捕收剂的种类和用量、与PAM配合使用以及pH等因素的影响，其中捕收剂SESN用量为37.5mg/L，气浮5min时，污泥的含水率从平均99.44％降至96.8％；捕收剂SEAN的用量为18.75mg/L，气浮5min可使污泥含水率从99.4％降至96.4％，体积为浓缩前的1/5；而在一系列脂肪酸捕收剂中ZFS12用量为75mg/L时效果最佳。。但该法仅仅对污泥进行了减容，对于化工废水剩余污泥中存在的大量有毒有害的有机物无明显降解作用，存在二次污染，且连续操作能耗大。
B生物气浮法：1992年捷克的Dizinsk.s和瑞典的Dalhammarg等提出了一种新的剩余活性污泥浓缩方法——生物气浮法浓缩污泥工艺，即利用污泥本身的反硝化能力，通过投加硝酸钙，利用污泥反硝化作用产生的气体使污泥浮起进而达到浓缩的目的。生物气浮法浓缩污泥的气体是由污泥本身反硝化作用产生的，一旦气体量超过其在溶液中的饱和溶解度即以微气泡的形式释放出来，包裹在污泥絮体中，形成理想的夹气絮粒，只在污泥表层有微气泡粘附在污泥颗粒上，无需添加絮凝剂来加强污泥与气泡的粘附注能。并利用污泥溶液中、污泥吸附的及污泥水解的有机物作为反硝化碳源，污泥处理后下清液COD明显降低。但单独使用运行周期过长，且污泥减容效果偏低。有研究表明生物气浮的主要影响因素为：硝酸盐浓度，温度，污泥浓度，污泥来源，对于本发明处理的PTA化工废水剩余污泥的处理，主要考虑硝酸盐浓度的影响。
C气浮处理污泥的其它研究：2006年1月公开的专利CN1724421A使用了高效油泥分离剂及相关的气浮技术，将含油污泥中的大部分砂石、泥土分离出来，实现了含油污泥无污染资源化的利用。2006年10月公开的专利CN1843980A和2007年9月公开的专利CN101037286A以及2008年5月公开的CN101186421A都应用了气浮来处理含油污泥，分别都辅助了生物、臭氧还有超声来强化气浮，最终都能达到回收油，并能达到泥水分离，缩短处理时间，提高处理效果，达到无害化。以上专利，都涉及了气浮法来处理污泥，但都相对于含油污泥来说，对密度比水小或与水接近的化工废水剩余污泥的并无较好的减容和降解效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：为了解决现有PTA化工废水剩余污泥的处理工艺存在处理效率低、周期长等问题而提供一种高效的PTA化工废水剩余污泥处理方法。促进化工废水剩余污泥减容和废水降解，减少环境的危害。
本发明的技术方案为间歇反应处理的方式，达到促进PTA化工废水剩余污泥浓缩以及促进后续处理的目的。
本发明的技术方案如下：
一种对苯二甲酸的化工废水剩余污泥的处理方法，其工艺流程见图1，具体步骤如下：
A、将对苯二甲酸化工废水剩余泥调节pH值至6.5-7.5，加入硝酸盐后在气浮柱中静置，污泥发生反硝化作用，污泥浓缩的同时其中部分有机物降解；
B、污泥不继续上浮后，待气流稳定在压力表量程内后，在对苯二甲酸化工废水剩余污泥中投加调配好的复合气浮剂，并进行气浮，污泥得到进一步的浓缩后静置，显现污泥在上，清水在下清晰分层；
C、将上层污泥与下层清水分离。
上述的处理方法，所述的硝酸盐可以是硝酸铁或硝酸胺，加入量为0.5g/L～5.0g/L。
上述的处理方法，所述的复合气浮剂可以是聚丙烯酰胺(数均分子量为800万-1500万)或聚合氯化铝与有机酸复配而成，所述的有机酸可以是月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸或硬脂酸。
上述的处理方法，所述的复合气浮剂的聚丙烯酰胺或聚合氯化铝的加入量是每升剩余污泥加15mg-75mg，有机酸的加入量为每升剩余污泥加0.5g/L～5.0g/L。
该工艺处理结果能够降低剩余污泥的含水率，提高出水质量；促进减容缩短污泥处理周期，利于剩余污泥后续的厌氧消化及脱水，减轻后续处理负荷；节约处理成本，减少环境保护方面的压力。
表1显示了几种代表性工艺条件、药剂及投加量下，本发明处理PTA化工剩余污泥过后的含水率和COD下降比率(具体参照实施1-5)。
表1
有益效果
1、本发明利用化工废水剩余污泥易膨胀上浮难絮凝沉降的特性，在污泥浓缩池中投加硝酸盐，污泥发生生物反硝化作用产生气泡进一步上浮；结合机械设备产生的微气泡再一步强制气浮，大大提高PTA化工废水剩余污泥的浓缩效果，使污泥的含水率由99.6％下降低至97.3％，污泥体积大大减小。本发明特别适用于密度接近于水，易膨胀上浮的复杂化工废水剩余污泥。
2、本发明相比于常用污泥浓缩气浮工艺，污泥减容的同时更促进了污泥降解和废水中有机物的分解，处理完的下清液水质提高，COD由552.7mg/L下降低至302.9mg/L，减少污泥后续厌氧消化及脱水等处理环节的负荷，降低了后续处理设备和药剂的费用。
3、本发明处理剩余污泥采用先生物气浮再强制气浮的方法，相比于单独生物气浮法污泥浓缩效果明显，且污泥浓缩周期缩短，处理效率高。
4、本发明生物气浮和机械强制气浮在同一反应器中进行，减少污泥浓缩工艺处理设备。
5、本发明操作简单，易于实施。
附图说明
图1为本发明方法的流程的示意图，其中：1气浮柱；2砂芯漏斗；3气浮剂投料槽；4流量计；5三通阀门；6缓冲罐；7压力表；8空气压缩机。
具体实施方式
实施例1
某石化公司PTA化工废水剩余污泥(黄褐色)，含水率99.6％，pH值是7.5～8.5。利用本方法处理的具体步骤：将PTA化工废水剩余污泥倒入气浮柱1中，调节pH值为6.5，加入硝酸铁1.0g/L，静置1h，出现泥、水分离；从气浮剂投料槽3投加聚丙烯酰胺(数均分子量800万)15mg/L和月桂酸(研磨成微粒状)1.5g/L调配成的复合浮选剂，由气浮柱底砂芯漏斗的砂芯2上表面导入，开启空气压缩机8气流稳定在压力表7量程内，空气经缓冲罐6缓存后，通过三通阀门5和流量计4，调节流量计4使通气量保持在0.15L/min(气浮柱d＝4cm，V0＝540mL，加入污泥体积V＝200mL)，最后气体被砂芯漏斗2分散成微气泡气浮PTA化工废水剩余污泥，气浮2min静置1min。出现泥上水下清晰分层且不继续上浮。整个过程含水率下降了1.62％，出水COD下降了33.6％。
实施例2
其它条件同实施例1，改变操作条件：调节pH值为7，加入硝酸铁2.0g/L，静置1h，出现泥、水分离；通入聚丙烯酰胺30mg/L(数均分子量1000万)和肉豆蔻酸(研磨成微粒状)0.5g/L调配成的复合浮选剂；在通气量0.15L/min气浮反应器中气浮2min静置1min。出现泥上水下清晰分层且不继续上浮。整个过程中含水率下降了2.05％，出水COD下降了41.8％。
实施例3
其它条件同实施例1，改变操作条件：调节pH值为7，加入硝酸铁5g/L静置1h，出现泥、水分离；通入聚合氯化铝50mg/L和棕榈酸(研磨成微粒状)2g/L调配成的复合浮选剂；在通气量0.15L/min气浮反应器中气浮2min静置1min。出现泥上水下清晰分层且不继续上浮。整个过程含水率下降了1.56％，出水COD下降了45.2％。
实施例4
其它条件同实施例1，改变操作条件：调节pH值为7.5，加入硝酸胺3.0g/L静置1h，出现泥、水分离；聚丙烯酰胺75mg/L(数均分子量1500万)和硬脂酸(研磨成微粒状)5g/L调配成的复合浮选剂；在通气量0.15L/min气浮反应器中气浮2min静置1min。出现泥上水下清晰分层且不继续上浮。整个过程含水率下降了2.29％，出水COD下降了35.5％。
实施例5
其它条件同实施例1，改变操作条件：调节pH值为7，加入硝酸胺0.5g/L静置1h，出现泥、水分离；通入聚合氯化铝75mg/L和月桂酸(研磨成微粒状)2g/L调配成的复合浮选剂；在通气量0.15L/min气浮反应器中气浮2min静置1min。出现泥上水下清晰分层且不继续上浮。整个过程含水率下降1.85％，出水COD下降了32.3％。