钴、锰对PTA废水处理中厌氧污泥活性的影响

仲军实，薛月霞，陈家桢
(中石化仪征化纤有限公司化工厂，江苏 仪征 211900)

　　摘要：研究了钴、锰对生产精对苯二甲酸(PTA)的废水处理中厌氧污泥活性的影响。通过污泥产气量与钴、锰含量的关系，可以直观地反映出钴、锰对污泥活性的影响。结果表明：当污水处理系统的钴质量浓度低于200mg／L、锰质量浓度低于100mg／L时，随着钴、锰含量增加，厌氧污泥活性提高，当钴、锰质量浓度分别超过200mg/L和100mg/L时，厌氧污泥的活性受到抑制。
　　关键词：钴；锰；厌氧污泥；，精对苯二甲酸
　　中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1009-2455(2004)03-0042-02

Effects of Cobalt ahd Manganese on Activity of Anaerobic Sludge
in Treatment of Waste Water from Production of Purified Terephthalic Acid
ZHONG Jun-shi，XUE Yue-xia，CHEN Jia-zhen
(The Chemical Plant of Yizheng Chemical Fibre Co.，Ltd.under Sinopec，Yizheng,211900，China)

　　Abstract： The Effects of cobalt and manganese on the activity of anaerobic sludge in the treatment of waste　water from the production of purified terephthalic acid (PTA) were studied.The relations between the gas yield of　sludge and the cobalt and manganese directly reflected the effects of cobalt and manganese on the activity of the　sludge.The results showed：when the mass concentration of cobalt in the waste water treatment system was lower　than 200 mg／L and that of manganese lower than 100 mg／L，with the increase of the contents of cobalt and　manganese，the activity of the anaerobic sludge was increasing；and when the mass concentrations of cobalt and　manganese exceeded 200mg／L and 100mg／L respectively，the activity of the anaerobic sludge was inhibited.
　　Key words：cobalt；manganese；anaerobic sludge；purified terephthalic acid (PTA)

　　仪征化纤公司PTA装置的废水处理工艺由厌氧过滤和接触氧化两部分组成。其中，厌氧部分能够处理50％的COD，好氧部分只能处理15％的COD，初步处理后的废水排至本公司总污水处理厂，进一步处理达标后排放。
　　醋酸钴、醋酸锰是生产精对苯二甲酸时使用的催化剂。当装置处于开、停车阶段或出现异常情况时，工艺废水中钴、锰浓度会大幅度增加，最大质量浓度能达到1000mg／L，当废水中钴质量浓度大于200mg／L、锰质量浓度大于100mg／L，就会严重影响厌氧污泥的活性，甚至使厌氧微生物死亡。仪征PTA污水处理装置就曾经遇到过，由于高浓度钴、锰废水进入厌氧系统，造成两条厌氧处理线失去处理能力。因此，研究钴、锰浓度对厌氧污泥活性的影响，指导工艺合理排放工艺废水，能够保证污水处理装置的正常运行。

1 评价厌氧污泥活性的方法

　　一般认为，厌氧消化作用就是指废水中的有机物在微生物的作用下，最终降解为CH₄和CO₂的过程。因此，以一定量的厌氧污泥在一定时间内产生的CH4量来衡量厌氧污泥的活性是最直接的测量方法。
　　试验装置如图1。史氏管内装有10％NaOH溶液作水封和CO₂吸收剂，集气的乳胶管末端接上一小段出口内径为1 mm的滴管，使CO₂吸收完全。

　　取100mL厌氧污泥和50mL含COD约5000mg／L的基质培养液装入三角瓶内，再分别加入一定量的氯化钴和硫酸锰，放人35℃恒温水浴中，计时并记录史氏管的读数，每隔1h记录一次读数，并轻轻摇动三角瓶，使基质与污泥充分接触，连续读数15 h。

2 试验结果

2.1 甲烷气增量与钴质量浓度的关系
　　以污泥中的钴加入量为横坐标，以各种钴加入量的污泥产甲烷气与不加入钴标液的污泥产甲烷气量的差值(即甲烷气增量)为纵坐标，作图2。

　　从图2可以看出：随着钴质量浓度的增加，产气增量加快。当钴质量浓度达200 mg／L左右时，产气增量最大。钴浓度继续增加，产气增量明显下降。
2.2 甲烷气增量与锰质量浓度的关系
　　以污泥中的锰加入量为横坐标，以各种锰加入量的污泥产甲烷气与不加入锰标液的污泥产甲烷气量的差值(即甲烷气增量)为纵坐标，作图3。

　　从图3可以看出：随着锰质量浓度的增加，产气增量加快，但锰对产气增量的影响小于钴。当锰质量浓度达lOO mg／L左右时，产气增量最大。随着锰质量浓度继续增加，产气增量下降。

3 结果讨论

　　在厌氧系统中，钴质量浓度低于200 mg／L、锰质量浓度低于100 mg／L时，有利于提高微生物的活性，促进有机物的降解。这可能是由于钴、锰等一些无机盐类是微生物生命活动必不可少的营养物质[1]，它们是构成微生物细胞的组成成分，参与酶蛋白的组成、活化酶促反应。只要存在极其微量，就能够强烈地刺激微生物的生命活动。缺少这些微量元素，就会导致微生物生命活动强度的降低。
　　当钴、锰含量过高时，会抑制厌氧微生物活性，降低厌氧微生物对有机物的降解能力。这可能是因为有机物降解产物为CO₂和H₂O。由于厌氧系统是一个密闭的系统，产生的CO₂无法逸出，大部分仍停留在污泥和污水中。因此，CO₂和H₂O会与钴、锰发生如下反应[2]：
　　Mn²⁺+CO₂+H₂O=MnCO₃↓+2H⁺
　　CO₂++CO₂+H₂O=CoCO₃↓+2H⁺
　　MnCO₃和CoCO₃均为难溶物，由于它们的凝聚作用，使酶发生沉淀，从而降低微生物活性。
　　另一方面，过量的金属离子容易和细菌蛋白质相结合而发生变性或沉淀从而使酶失去活性[3]。
　　PTA生产过程中，当遇到生产异常时，在工艺废水中加入草酸，将大部分钴、锰沉淀去除。使污水中钴质量浓度低于200 mg／L、锰质量浓度低于100 mg／L，再进入厌氧系统，以限制过量的钴、锰影响厌氧微生物活性。当工艺正常时，只要加强监控，确保污水中钴质量浓度低于200 mg／L、锰质量浓度低于100 mg／L，反而会促进厌氧微生物活性。

参考文献：
　　[1]张自杰，周帆.活性污泥生物学与反应动力学[M].北京：中国环境科学出版社，1989.
　　[2]刘念曾，齐惠敏，林大泉.精对苯二甲酸生产工艺的废水处理[J]，石油炼制与化工，1999，30(7)：49-53.

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作者简介：仲军实(1963-)，男，江苏泰州市人，高级工程师，学士学位，1985年毕业于南京大学，主要从事PTA生产与污水处理工作，电话(0514)3234542。