精對(duì)苯二甲酸(PTA)是化學(xué)工業(yè)中應(yīng)用較多的原料之一，能溶于熱乙醇，微溶于水。目前，PTA 廢水的處理方法有很多，包括物理化學(xué)處理法和生物處理法，最初有學(xué)者開發(fā)研究利用離子交換法、滲透和反滲透技術(shù)進(jìn)行廢水處理，但后期由于成本太高而不被采用。物理化學(xué)法中酸析、絮凝、過濾等主要應(yīng)用到預(yù)處理當(dāng)中，由于好氧處理法存在不能夠處理較高濃度的廢水和污泥膨脹等問題，故不能單獨(dú)使用。有研究者認(rèn)為，厭氧法聯(lián)合好氧法能夠高效處理PTA 廢水，由厭氧法降低廢水中各個(gè)物質(zhì)的濃度，再由活性污泥對(duì)廢水成分進(jìn)行深度去除。且厭氧聯(lián)合好氧技術(shù)不僅應(yīng)用于處理PTA 廢水，氨氮廢水、制藥廢水以及生活污水也常應(yīng)用該種方法。本實(shí)驗(yàn)中厭氧反應(yīng)器選擇上流式厭氧污泥床（UASB），好氧反應(yīng)器選擇序批式活性污泥法（SBR），主要考慮到兩種反應(yīng)器分別具有處理效果明顯，應(yīng)用率高且成本低等優(yōu)勢(shì)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置

三相分離器是整個(gè)UASB 反應(yīng)器的關(guān)鍵位置，處理過程為PTA 廢水經(jīng)過底部進(jìn)入填料區(qū)和反應(yīng)區(qū)，被活性污泥和微生物降解。UASB 反應(yīng)器的整體高度是600mm，反應(yīng)區(qū)占整個(gè)高度的一半，設(shè)置溫度通過外部連接水浴鍋進(jìn)行控制，水力停留時(shí)間設(shè)定為18h。厭氧出水連接好氧反應(yīng)器SBR，好氧容積為5L，好氧污泥量為23%，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

1.2 實(shí)驗(yàn)水質(zhì)

本實(shí)驗(yàn)用水為模擬自配廢水，通過調(diào)節(jié)TA、PT、BA 以及其他物質(zhì)含量，以芳香族化合物作為碳源，來改變PTA 廢水COD 濃度，適當(dāng)加入KH2PO4和NH4Cl，始終保持C∶N∶P之比為(350～400)∶5∶1，其他重要微量元素含量見表1，實(shí)驗(yàn)進(jìn)水將pH 控制在7.0 左右，并保持適當(dāng)堿度。

表1 試驗(yàn)廢水微量元素成分

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)中比較常用的是高效液相色譜法和氣相色譜法，TA、PT 等芳香族化合物含量測(cè)定都是通過高效液相色譜儀實(shí)現(xiàn)，利用梯度洗脫法的流動(dòng)相選為甲醇、水和乙酸，流速設(shè)定1mL·min－1，柱溫保持35℃，甲烷含量和揮發(fā)性脂肪酸（VFA）則是通過氣相色譜法測(cè)定。其他實(shí)驗(yàn)檢測(cè)指標(biāo)和方法見表2。

表2 實(shí)驗(yàn)檢測(cè)指標(biāo)和方法

2 結(jié)果與討論

2.1 UASB、SBR出水物質(zhì)的去除情況

試驗(yàn)最終PTA 廢水水質(zhì)COD 濃度預(yù)達(dá)到6000mg/L，分為三個(gè)階段逐級(jí)倍加對(duì)苯二甲酸、苯甲酸等成分含量，以實(shí)現(xiàn)第一階段0～60dPTA 廢水COD 濃度為2000mg/L，第二階段60～120d 廢水COD 濃度為4000mg/L，以及第三階段120～180天廢水COD 濃度達(dá)到6000mg/L，一方面逐漸馴化反應(yīng)器污泥，另一方面對(duì)廢水成分變化反應(yīng)器處理情況進(jìn)行研究。

第一階段當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行到20d 左右出水各物質(zhì)含量基本保持不變，UASB 出水COD 濃度為300mg/L、TA 濃度為15mg/L、Pt 酸濃度為35mg/L 以及BA 濃度為1.5mg/L；第二階段當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行到80d 時(shí)，厭氧出水各物質(zhì)含量達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，UASB出水COD、TA、Pt 酸、BA 濃度分別為為500mg/L、18mg/L、45mg/L、1.5mg/L；第三階段當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行到150d 時(shí)，厭氧出水各物質(zhì)含量逐漸趨于穩(wěn)定，UASB 出水COD、TA、Pt 酸、BA濃度分別為為550mg/L、23mg/L、48mg/L、1.8mg/L，PTA廢水成分中TA 和Pt 酸屬于較難去除的物質(zhì)，此時(shí)SBR 出水COD、TA、Pt 酸濃度分別為為39mg/L、1.6mg/L、28mg/L，BA 出水幾乎為0。

進(jìn)水COD 濃度達(dá)到6000mg/L 后，系統(tǒng)出水能夠達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，說明聯(lián)合反應(yīng)器能夠?qū)崿F(xiàn)一定負(fù)荷下的PTA 廢水的去除。

傳統(tǒng)的厭氧反應(yīng)器多采用中溫條件處理廢水，針對(duì)不同成分的廢水處理效果有很大差異，本實(shí)驗(yàn)中改變厭氧反應(yīng)器水浴溫度為37℃運(yùn)行190～250 天和42℃運(yùn)行250～320d，對(duì)比出水各項(xiàng)指標(biāo)，尋找反應(yīng)器最佳的工作溫度。由圖1～4 可知，改變系統(tǒng)溫度為37℃后，穩(wěn)定后各指標(biāo)去除效果相比之前更好一些，UASB 出水COD、TA、Pt 酸、BA 濃度分別為為450mg/L、15mg/L、40mg/L、1.0mg/L，出水COD 濃度去除率為92.5%，SBR 出水指標(biāo)也略低于35℃；而溫度繼續(xù)升高到42℃后，處理效果不是很理想，UASB 出水COD 去除率由92.5%降為88.3%，這些數(shù)據(jù)表明，太高溫度環(huán)境下不適合反應(yīng)器處理PTA 廢水，37℃條件下系統(tǒng)能夠具有較大的處理能力，出水各項(xiàng)指標(biāo)都能達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 190～320d UASB 出水COD、TA 去除情況

圖2 190～320d UASB 出水Pt、BA 去除情況

圖3 190～320d SBR 出水COD、TA 去除情況

圖4 190～320d SBR 出水Pt、BA 去除情況

2.2 污泥粒徑分析

激光粒度分析是生物處理法中比較常見的分析方法，根據(jù)不同時(shí)期的污泥粒徑的不同，結(jié)合各項(xiàng)指標(biāo)的變化趨勢(shì)，確定污泥處理能力。取自三個(gè)溫度下穩(wěn)定狀態(tài)下的污泥，進(jìn)行激光粒度分析。由表3 可知，溫度為37℃時(shí)，污泥的表面積和體積平均粒徑較其他兩個(gè)溫度條件翻倍增長(zhǎng)，d（0.9）最高，說明此時(shí)厭氧反應(yīng)器內(nèi)已經(jīng)形成顆粒污泥，污泥馴化比較成功，而溫度升高為42℃，d（0.5）值較高，存在某種沖擊力使得污泥被打碎，說明高溫不適合污泥的顆粒形成，導(dǎo)致去除率降低。綜上所述，當(dāng)溫度為37℃時(shí)，污泥馴化效果好，處理效果明顯。

表3 污泥粒徑的具體參數(shù)分析

3 結(jié)語

在本實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)過逐漸增加PTA 廢水負(fù)荷，使反應(yīng)器能夠處理COD 濃度為6000mg/L 的PTA 廢水，最佳UASB 出水COD、TA、Pt 酸、BA 濃度分別為為550mg/L、23mg/L、48mg/L、1.8mg/L，此時(shí)SBR 出水COD、TA、Pt 酸濃度分別為為30mg/L、1.6mg/L、28mg/L，BA 出水幾乎為0。后改變反應(yīng)溫度，通過對(duì)廢水中各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)，得出當(dāng)厭氧反應(yīng)器溫度為37℃時(shí)，聯(lián)合反應(yīng)器對(duì)PTA 廢水處理效果最好，厭氧出水COD、TA、Pt 酸、BA 去除率分別為92.5%、99.3%、96%和99.8%，SBR 出水COD、TA、Pt 酸濃度分別為為25mg/L、0.5mg/L、25mg/L，BA 出水也為0，而此時(shí)甲烷、揮發(fā)酸和污泥粒徑所體現(xiàn)出的數(shù)值都能夠印證37℃條件下聯(lián)合反應(yīng)器的處理能力是最優(yōu)的。