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当前生化处理处理精对苯二甲酸(Purified Terephalic Acid,PTA)生产废水的技术手段以为好氧法为主,传统厌氧法为辅。本文在综合前人对内循环(Internal Circular,IC)反应器的研究和应用基础上,采用IC反应器对PTA废水进行厌氧试验,系统地对试验过程IC反应器的运行特性、处理效率、污泥性状、降解动力学等方面进行研究,为工程应用提供必要试验基础,是本研究的创新所在。
由于污泥在密闭状态下已保存半年,因此试验过程中首先采用人工葡萄糖废水对反应器进行启动。结果表明:反应器最高COD容积负荷达41.7 kgCOD/(m3·d),平均COD去除率达95.93%;反应器出水VFA和碱度均维持在较稳定范围,试验条件下最佳水力停留时间为12h。随后还进行了模拟PTA废水对IC反应器处理效能影响的实验研究。该阶段试验旨在保持进水COD为2000mg/L, TA与葡萄糖在不同比例的条件下,达到驯化、富集降解 TA的厌氧微生物的目的。结果表明:在进水 TA浓度低于73.6mg/L时,由于微生物主要利用葡萄糖为主,TA降解率和COD降解率相关性不太明显;进水TA浓度大于174.1mg/L时,微生物得以驯化,利用TA的速率提高,TA降解规律和COD降解规律趋于一致。
在用试验装置处理实际PTA生产废水阶段,供试废水定期由某聚酯厂取回,水质波动较大。在试验稳定处理期,反应器平均COD去除率可达88.9%,平均 TA去除率为87.1%。由于废水中其它有机物及TA前期降解产物的存在抑制了微生物利用TA的过程,反应器会出现一定程度的TA累积。该阶段反应器的最大 TA累积浓度为315mg/L,小于模拟废水时的519mg/L,出水最大VFA值为412.5mg/L,系统对PTA废水水质的变化具备良好缓冲能力。
整个试验过程颗粒污泥的平均粒径由接种时的1.02mm减小至试验结束时的0.7mm,沉降速度由42.4m/h降至25.3m/h。扫描电镜显示污泥中短杆菌的分布和数量均有增加。在测试污泥比产甲烷活性(Specific Methanogenic Activity,SMA)和辅酶F420的基础上计算了QCH4(F420)。QCH4(F420)由接种时的4.53LCH4/μ molF420·d升高至12.50LCH4/μmolF420·d,即说明了污泥处理实际废水的能力呈升高状态。
对IC反应器中微生物降解TA的过程进行了动力学分析。分别建立了第一、第二反应区动力学方程:()。通过试验数据的线性回归,求得第一反应区的米氏常数Km=357.95(mg/L),最大比降解速率()第二反应区的动力学参数KB=0.12。实验数据和模型计算值相对误差范围为2.69~10.68%,验证了动力学参数的适用性。