仲軍實，薛月霞，陳家楨
(中石化儀征化纖有限公司化工廠，江蘇 儀征 211900)

　　摘要：研究了鈷、錳對生產(chǎn)精對苯二甲酸(PTA)的廢水處理中厭氧污泥活性的影響。通過污泥產(chǎn)氣量與鈷、錳含量的關(guān)系，可以直觀地反映出鈷、錳對污泥活性的影響。結(jié)果表明：當(dāng)污水處理系統(tǒng)的鈷質(zhì)量濃度低于200mg／L、錳質(zhì)量濃度低于100mg／L時，隨著鈷、錳含量增加，厭氧污泥活性提高，當(dāng)鈷、錳質(zhì)量濃度分別超過200mg/L和100mg/L時，厭氧污泥的活性受到抑制。
　　關(guān)鍵詞：鈷；錳；厭氧污泥；，精對苯二甲酸
　　中圖分類號：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：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)

　　儀征化纖公司PTA裝置的廢水處理工藝由厭氧過濾和接觸氧化兩部分組成。其中，厭氧部分能夠處理50％的COD，好氧部分只能處理15％的COD，初步處理后的廢水排至本公司總污水處理廠，進(jìn)一步處理達(dá)標(biāo)后排放。
　　醋酸鈷、醋酸錳是生產(chǎn)精對苯二甲酸時使用的催化劑。當(dāng)裝置處于開、停車階段或出現(xiàn)異常情況時，工藝廢水中鈷、錳濃度會大幅度增加，最大質(zhì)量濃度能達(dá)到1000mg／L，當(dāng)廢水中鈷質(zhì)量濃度大于200mg／L、錳質(zhì)量濃度大于100mg／L，就會嚴(yán)重影響厭氧污泥的活性，甚至使厭氧微生物死亡。儀征PTA污水處理裝置就曾經(jīng)遇到過，由于高濃度鈷、錳廢水進(jìn)入?yún)捬跸到y(tǒng)，造成兩條厭氧處理線失去處理能力。因此，研究鈷、錳濃度對厭氧污泥活性的影響，指導(dǎo)工藝合理排放工藝廢水，能夠保證污水處理裝置的正常運行。

1 評價厭氧污泥活性的方法

　　一般認(rèn)為，厭氧消化作用就是指廢水中的有機(jī)物在微生物的作用下，最終降解為CH₄和CO₂的過程。因此，以一定量的厭氧污泥在一定時間內(nèi)產(chǎn)生的CH4量來衡量厭氧污泥的活性是最直接的測量方法。
　　試驗裝置如圖1。史氏管內(nèi)裝有10％NaOH溶液作水封和CO₂吸收劑，集氣的乳膠管末端接上一小段出口內(nèi)徑為1 mm的滴管，使CO₂吸收完全。

　　取100mL厭氧污泥和50mL含COD約5000mg／L的基質(zhì)培養(yǎng)液裝入三角瓶內(nèi)，再分別加入一定量的氯化鈷和硫酸錳，放人35℃恒溫水浴中，計時并記錄史氏管的讀數(shù)，每隔1h記錄一次讀數(shù)，并輕輕搖動三角瓶，使基質(zhì)與污泥充分接觸，連續(xù)讀數(shù)15 h。

2 試驗結(jié)果

2.1 甲烷氣增量與鈷質(zhì)量濃度的關(guān)系
　　以污泥中的鈷加入量為橫坐標(biāo)，以各種鈷加入量的污泥產(chǎn)甲烷氣與不加入鈷標(biāo)液的污泥產(chǎn)甲烷氣量的差值(即甲烷氣增量)為縱坐標(biāo)，作圖2。

　　從圖2可以看出：隨著鈷質(zhì)量濃度的增加，產(chǎn)氣增量加快。當(dāng)鈷質(zhì)量濃度達(dá)200 mg／L左右時，產(chǎn)氣增量最大。鈷濃度繼續(xù)增加，產(chǎn)氣增量明顯下降。
2.2 甲烷氣增量與錳質(zhì)量濃度的關(guān)系
　　以污泥中的錳加入量為橫坐標(biāo)，以各種錳加入量的污泥產(chǎn)甲烷氣與不加入錳標(biāo)液的污泥產(chǎn)甲烷氣量的差值(即甲烷氣增量)為縱坐標(biāo)，作圖3。

　　從圖3可以看出：隨著錳質(zhì)量濃度的增加，產(chǎn)氣增量加快，但錳對產(chǎn)氣增量的影響小于鈷。當(dāng)錳質(zhì)量濃度達(dá)lOO mg／L左右時，產(chǎn)氣增量最大。隨著錳質(zhì)量濃度繼續(xù)增加，產(chǎn)氣增量下降。

3 結(jié)果討論

　　在厭氧系統(tǒng)中，鈷質(zhì)量濃度低于200 mg／L、錳質(zhì)量濃度低于100 mg／L時，有利于提高微生物的活性，促進(jìn)有機(jī)物的降解。這可能是由于鈷、錳等一些無機(jī)鹽類是微生物生命活動必不可少的營養(yǎng)物質(zhì)[1]，它們是構(gòu)成微生物細(xì)胞的組成成分，參與酶蛋白的組成、活化酶促反應(yīng)。只要存在極其微量，就能夠強(qiáng)烈地刺激微生物的生命活動。缺少這些微量元素，就會導(dǎo)致微生物生命活動強(qiáng)度的降低。
　　當(dāng)鈷、錳含量過高時，會抑制厭氧微生物活性，降低厭氧微生物對有機(jī)物的降解能力。這可能是因為有機(jī)物降解產(chǎn)物為CO₂和H₂O。由于厭氧系統(tǒng)是一個密閉的系統(tǒng)，產(chǎn)生的CO₂無法逸出，大部分仍停留在污泥和污水中。因此，CO₂和H₂O會與鈷、錳發(fā)生如下反應(yīng)[2]：
　　Mn²⁺+CO₂+H₂O=MnCO₃↓+2H⁺
　　CO₂++CO₂+H₂O=CoCO₃↓+2H⁺
　　MnCO₃和CoCO₃均為難溶物，由于它們的凝聚作用，使酶發(fā)生沉淀，從而降低微生物活性。
　　另一方面，過量的金屬離子容易和細(xì)菌蛋白質(zhì)相結(jié)合而發(fā)生變性或沉淀從而使酶失去活性[3]。
　　PTA生產(chǎn)過程中，當(dāng)遇到生產(chǎn)異常時，在工藝廢水中加入草酸，將大部分鈷、錳沉淀去除。使污水中鈷質(zhì)量濃度低于200 mg／L、錳質(zhì)量濃度低于100 mg／L，再進(jìn)入?yún)捬跸到y(tǒng)，以限制過量的鈷、錳影響厭氧微生物活性。當(dāng)工藝正常時，只要加強(qiáng)監(jiān)控，確保污水中鈷質(zhì)量濃度低于200 mg／L、錳質(zhì)量濃度低于100 mg／L，反而會促進(jìn)厭氧微生物活性。

參考文獻(xiàn)：
　　[1]張自杰，周帆.活性污泥生物學(xué)與反應(yīng)動力學(xué)[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1989.
　　[2]劉念曾，齊惠敏，林大泉.精對苯二甲酸生產(chǎn)工藝的廢水處理[J]，石油煉制與化工，1999，30(7)：49-53.

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作者簡介：仲軍實(1963-)，男，江蘇泰州市人，高級工程師，學(xué)士學(xué)位，1985年畢業(yè)于南京大學(xué)，主要從事PTA生產(chǎn)與污水處理工作，電話(0514)3234542。