造纸厂21000m3每天工业污水处理工程设计

安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书装订线装订线安徽工业大学毕业设计(论文)任务书课题名称 宁夏紫金花造纸厂 21000m3/d 工业污水处理工程设计学 院 能源与环境学院专业班级 环境工程姓 名 *学 号 *毕业设计(论文)的主要内容及要求：本课题针对宁夏紫金花造纸厂造纸污水水质水量的特点，要求经处理后达到排放的要求，具体设计内容如下：1阅读英语学术论文，并翻译成中文；2根据设计资料和要求，参考相关文献与设计资料，确定最佳的处理工艺，撰写文献综述；3根据设计计算主要的工艺参数，确定各处理构筑物的尺寸，其次查阅相关书籍完成水力计算，完成设计计算书的编写；4根据计算结果绘制工艺流程图、平面布置图、高程布置图、主处理构筑物的平剖面图：要求用 CAD 绘制，总数不少于 8 张 A1 图纸（至少一张手工图） ；5查阅给排水设备手册对处理过程中需要的通用设备进行选型；6根据现市场平均价格对本设计进行投资估算及运营经费估算；7完成本论文设计说明书的编写并详细审核。指导教师签字：_安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书装订线装订线摘 要随着造纸工业的快速发展，造纸废水已成为重要污染源之一。由于造纸废水排放量大，污染物浓度高，可生化性差，治理困难，给生态环境带来了严重的灾难。因而降低废水中的污染物浓度，实现造纸废水的有效控制和处理越来越受到人们的关注。本设计为宁夏紫金花造纸厂 21000m3/d 生产废水处理工程设计。原水水质为 CODCr=2400mg/L,BOD5=700mg/L,SS=150mg/L,pH=79,挥发酚=9.9mg/L,色度为 500。设计采用气浮+UASB+SBR 工艺来处理该废水。污水先经过格栅、调节池等构筑物后进入气浮机，出水进入 UASB 反应池，经过处理再进入好氧反应器SBR 池。计算结果表明该工艺具有较好的处理效果，出水各项指标均达到设计要求，出水水质稳定，且满足制浆造纸工业水污染物排放标准（GB3544-2008）的要求。关键词：气浮；升流式厌氧污泥床（UASB） ；SBR；造纸废水安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书装订线装订线AbstractWith the rapid development of the paper industry, papermaking wastewater has become one of the major sources of pollution. High concentrations of pollutants, because of the large papermaking wastewater, biodegradability, governance is difficult, to the ecological environment has brought the serious disaster. Thus reduce the pollutant concentration in the wastewater, to achieve the effective control of wastewater treatment in pulp and papermaking industry and deal with more and more get the attention of people.The design for the Ningxia Zi Jinhua 21000t/d production wastewater treatment engineering design. The raw water quality are as follows: CODCr=2400mg/L, BOD5 = 700mg/L, SS=150 mg/L, pH=79, Volatile phenol=9.9 mg/L, beer colority is 500.The technique of the design is flotation + UASB + SBR process to deal with wastewater.Sewage after grille and ragulation pool structures into the flotation machine, the water into the UASB reactor pool, Then enter the SBR aerobic reactor pool. The calculation results show that this process has better treatment effect. All of the indexes have reached the designed requirements, and the effluent water quality has been steady, meeting the requirements of Discharge Standard of Water Pollutants for Pulp and Paper Industry（GB 35442008）.Keyword: Flotation; up flow anaerobic sludge blanket (UASB); SBR; papermaking wastewater 安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书装订线装订线目 录第一章 绪论 .11.1 造纸废水的特征 .11.2 造纸废水水质 .11.3 造纸废水的危害 .21.4 国内外造纸废水处理的方法 .21.4.1 物理法 .21.4.2 化学法 .21.4.3 物化法 .41.4.4 生化法 .51.4.5 多种方法配合使用 .6第二章 方案的比较与选择 .72.1 厌氧生物处理工艺的选定 .72.2 好氧生物处理工艺的选定 .82.3 工艺流程的确定 .8第三章 设计计算说明书 .103.1 格栅计算 .103.1.1 设计说明 .103.1.2 中格栅计算 .113.1.3 细格栅计算 .143.2 提升泵房 .163.2.1 泵房的设计依据： .163.2.2 设计说明 .173.2.3 设计计算 .173.3 调节池计算 .183.4 气浮设计 .183.5 UASB 反应器计算 .193.5.1 设计说明 .193.5.2 设计参数 .193.5.3 反应器容积计算 .193.5.4 配水系数设计 .203.5.5 三相分离器设计 .213.5.6 出水渠的设计 .233.5.7 UASB 排水管设计计算 .253.5.8 排泥管的设计计算 .253.5.9 沼气管路系统设计计算 .25安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书装订线装订线I3.5.10 UASB 的其他设计 .273.6 SBR 反应器设计计算 .273.6.1 设计计算说明 .273.6.2 SBR 反应池容积计算 .283.6.3 SBR 反应池运行时间与水位控制 .293.6.4 排水系统设计 .293.6.5 排泥量及排泥系统 .303.6.6 需氧量及曝气系统设计计算 .313.7 鼓风机房设计计算 .343.7.1 鼓风机房的规定 .343.7.2 鼓风机设计计算 .353.7.3 鼓风机的选择 .353.7.4 鼓风机房布置 .353.8 污泥处理系统 .353.8.1 产泥量 .353.8.2 污泥处理方式 .353.8.3 集泥井容积计算 .363.9 污泥重力浓缩池 .363.9.1 设计说明 .363.9.2 设计计算 .373.9.3 排水和排泥 .383.10 污泥脱水系统设计 .383.10.1 设计说明 .383.10.2 设计计算 .383.11 活性炭吸附设计计算 .393.12 接触消毒池设计计算 .39第四章 污水处理厂总厂布置 .414.1 平面布置 .414.2 污水厂的高程布置 .424.2.1 污水厂高程布置原则 .424.2.2 高程布置时的注意事项 .434.2.3 污水处理站高程水力计算 .44第五章 工程概预算 .465.1 编制概预算依据的基础资料 .465.2 估算范围 .46结论 .49参考文献 .50致谢 .52安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书装订线共 52 页 第 0 页第一章 绪论1.1 造纸废水的特征该造纸厂造纸工艺为碱法制浆生产生活用纸，原料主要是草类。 目前，主要制浆的方法有化学法制浆、半化学法制浆、化学机械法制浆和机械法制浆。这次设计主要为化学法里的碱法制浆。碱法制浆主要方法有三种，分别是：硫酸盐法（KP 法） 、烧碱法（Soda 法）及烧碱蒽醌法（Soda-AQ 法） 。草类原料备料废水主要含有草屑、泥沙等固体悬浮物，同时草屑及原料中的部分水溶性物质进入备料废水中，增加了废水中 BOD5 和 CODCr 的含量。因此，对备料工段的喷淋等废水应进行澄清、净化，并对分离出来的污泥进行填埋等必要的处理，同时堆废水中的 BOD5 和 CODCr 含量进行必要的处理。1.2 造纸废水水质（1）悬浮物 包括可沉降悬浮物和不可沉降悬浮物，主要是纤维和纤维细料（即破碎的纤维碎片和杂细胞） 。（2）易生物降解有机物 包括低分子量的半纤维素、甲醇、乙酸、甲酸、糖类等。 （3）难生物降解有机物 主要来源于纤维原料中所含的木质素和大分子碳水化合物。 （4）毒性物质 黑液中含有的松香酸和不饱和脂肪酸等。 （5）酸碱毒物 碱法制浆废水 pH 值为 910；酸法制浆废水 pH 值为 1.22.0。制浆废水中所含残余木质素是高度带色的。 造纸废水的 SS、COD 浓度较高， COD 则由非溶解性 COD 和溶解性 COD两部分组成，通常非溶解性 COD 占 COD 组成总量的大部分，当废水中 SS 被去除时，绝大部分非溶解性 COD 同时被去除。因此，废水造纸废水处理要解决的主要问题是去除 SS 和 COD。我国大部分造纸厂采用碱法制浆而产生黑液，黑液中所含的污染物占到了造纸工业污染排放总量的 90%以后，且具有高浓度和难降解的特性，它的治理一直是一大难题。黑液中的主要成分有三种，即木质素，聚戊糖和总碱。木质素是一类无毒的天然高分子物质，作为化工原料具有广泛的用途，聚戊糖可用作牲畜饲料。制浆造纸废水的成分很复杂，其组分不仅取决于纸浆的方法，也取决于所产品种和原料种类等多种因素。造纸工业废水中的悬浮物质主要来自安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书装订线共 52 页 第 1 页备料工段的树皮、草屑、泥沙以及随水排放的炉灰、废渣、制浆造纸各工序流失的纤维、填料等；废水中 BOD5 主要来源于制浆蒸煮工序，如纤维素分解生成的糖类，醇类、有机酸等，在化学奖中，蒸煮废液的 BOD5 发生量占 80%以上；废水中的 CODCr 和着色物质主要来源于制浆蒸煮工序的木素及其衍生物；废水中的有毒物质主要有蒸煮废液中的粗硫酸盐皂、漂白废水中的有机氯化物（如二氯苯酚等） ，还有微量的汞等，但这些有毒物质通常含量甚微，其中关于漂白废水的有机氯化物的毒性和“三致”作用，在发达国家中引起越来越大的关注 1。1.3 造纸废水的危害造纸工业废水是一种水量大、色度高、悬浮物含量大、有机物浓度高、组分复杂的难处理有机废水。造纸废水主要有 3 个来源：制浆废液，中段水，纸机白水：制浆是把植物原料中的纤维分离出来，制成浆料，再经漂白；抄纸是把浆料稀释、成型、压榨、烘干，制成纸张。这 2 项工艺都排出大量废水。制浆产生的废水，污染最为严重。造纸废水危害很大，其中黑水是危害最大的，它所含的污染物占到了造纸工业污染排放总量的 90以上，由于黑水碱性大、颜色深、臭味重、泡沫多，并大量消耗水中溶解氧，严重地污染水源，给环境和人类健康带来危害。而中段水对环境污染最严重的是漂白过程中产生的含氯废水，例如氯化漂白废水，次氯酸盐漂白废水等。此外，漂白废液中含有毒性极强的致癌物质二恶英，也对生态环境和人体健康造成了严重威胁 2。1.4 国内外造纸废水处理的方法造纸废水成分复杂，废水流量较大，是较难处理的工业废水之一，处理方法一般有以下几类：1.4.1 物理法物理法是基于物理作用的原理，以去除不溶解的固体悬浮物为主，同时也有去除部分产生生化耗氧量的物质，降低和消除废水色度的作用。在造纸废水处理过程中，有时也用不使用化学药品和纤维促进剂的物理法去除废水中的固形物和回收纤维等，如气浮法、过滤法和挤压法等。气浮法是将空气以微小气泡的形式分布于废水中，气泡吸附在污染物质上浮向水面，形成泡沫浮渣而得到分离。这种方法适于废水中存在大量相对密度接近于水的微小颗粒状物质的情况。目前，在我国用得最多、效果较好的气浮法是浅层气浮法。一般来说，物理法只能去除废水中的大颗粒物质，如进一步净化废水，还需更深的处理 3。1.4.2 化学法化学法主要是利用化学药品的作用，以调节废液的 pH 值，降低和消除色安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书装订线共 52 页 第 2 页度为主，同时也有去除部分生化耗氧量和固体悬浮物的作用。（1）氧化还原法氧 化 还 原 法 使 溶 解 于 废 水 中 的 有 机 和 无 机 污 染 物 ， 在 加 入 的 氧 化 剂 或 还原 剂 作 用 下 ， 由 于 电 子 转 移 而 发 生 氧 化 还 原 反 应 ， 从 而 转 化 成 无 害 物 质 。 废水 中 的 有 机 物 污 染 物 (如 色 、 嗅 、 味 、 COD)及 还 原 无 机 离 子 (如 CN-,S2- 、 Fe 、 Mn2-等 )都 可 通 过 氧 化 法 消 除 其 危 害 ， 而 废 水 中 的 许 多 重 金 属 离 子 (如 汞 、镉 、 铜 、 银 、 金 、 六 价 铬 、 镍 等 )都 可 通 过 还 原 法 去 除 。 一 般 来 说 ， 氧 化 法 多用 于 处 理 含 酚 、 含 氰 废 水 ， 常 用 氧 化 剂 包 括 氯 气 、 漂 白 粉 、 臭 氧 等 。 还 原 法多 用 于 处 理 含 铬 、 含 汞 废 水 ， 常 用 的 还 原 剂 包 括 硫 酸 亚 铁 等 。（ 2） 臭 氧 化 分 解 法臭 氧 化 分 解 法 是 将 废 水 中 的 有 机 物 分 解 成 无 毒 物 质 的 处 理 方 法 。 人 们 现在 研 究 用 臭 氧 作 氧 化 剂 来 分 解 废 水 中 的 有 机 物 ， 它 对 纤 维 素 、 木 素 的 氧 化 是没 有 选 择 性 ， 在 反 应 中 O3 作 为 两 性 离 子 参 加 反 应 ， 能 选 择 分 解 发 色 基 团 。 有学 者 直 接 用 O3 处 理 经 化 学 混 凝 -过 滤 吸 附 处 理 后 的 SodaAQ 法 麦 草 浆 黑 液 ，结 果 表 明 A 抛 (木 素 浓 度 用 紫 外 分 光 光 度 计 在 波 长 280nm 处 测 得 的 吸 光 度 )去除 率 高 达 82.1%， A 由 3.775(黄 色 )降 为 0.67(视 觉 观 察 为 无 色 )， 但 是 CODCr去 除 率 仅 为 15.8%， BOD5 去 除 率 为 24.8%。 可 见 O3 对 COD、 BOD 去 除 效果 不 明 显 ， 而 对 木 素 去 除 效 果 明 显 ， 也 间 接 反 应 了 臭 氧 的 脱 色 效 果 明 显 4。（3）光催化氧化法光催化氧化法是在特殊的光照射条件下发生的有机物参与的氧化分解反应，最终把有机物分解成无毒物质的处理方法。在紫外光的照射下能产生氧化性极强的羧基自由基，几乎把所有的氧化物氧化为一氧化碳和 H2O，且除净度高，降解速度快，无二次污染。用水解法制得的纳米级 Ti02 具有巨大的表面积和更强的紫外光吸收能力，因而具有更强的光催化降解能力，可快速将吸附在其表面的有机物分解掉，比普通的 Ti02 的降解速率高 40%实验发现：COD(2-氯代二噁英)在 2h 内降解了 98.3%，DCDD(2,3-二氯代二噁英) 、PECDD(1,2，3，7，8-五氯代二噁英)和 OCDD(氯代二噁英)在 4h 内分别降解了87.2、84.6、和 91.2%5。 （4）超临界水氧化法在超临界的状态下水成为非极性有机物和氧的良好溶剂，这样有机物的氧化反应就可以在富氧的均一相中进行，不受相间转移的限制而使废水中所含的有机物被氧气分解成水、二氧化碳等简单无害的小分子化合物。其特点是反应速度快，处理效率高,无二次污染。超临界水氧化技术己在欧、美、日等发达国家受到广泛重视和深入研究,国内也有不少学者从事这方面研究。有学者采用自制的超临界水氧化反应装置，在温度 500，压力 26MPa，过氧量 500%,反应时间 120s 的最佳反应条件下，处理 CODCr 为 85000mg/L 的造纸黑液，COD Cr 去除率可达 99.9%6。也有学者安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书装订线共 52 页 第 3 页以工业纯氧为氧化剂,采用自制的间歇式超临界水氧化系统对麦草制浆黑液进行处理,在选定合理的实验参数时,COD Cr 去除率可达 99.8%7。除臭氧化法、光催化氧化法以外，其他的化学还有：超声空化法及化学还原法等，这些方法大多还处于研究阶段。1.4.3 物化法物化法包括混凝法、吸附法、膜分离法和其他一些方法。（1）混凝法废水中细小颗粒的表面由于吸附离子而带电荷。混凝法是通过 Al 、Fe 和Ca 等盐类无机物和酰胺类的有机高分子化合物与废水中的悬浮物和大分子有机物发生电中和，降低胶体粒子的 z 电位，以吸附、架桥等形式凝聚成大颗粒物质沉降分离而达到净水的目的。近年来，新型无机化学混凝剂如聚合铝、聚合铁和复合型无机混凝剂的开发成功，以及有机高分子絮凝剂的开发，使混凝处理法可以采用较少的药剂，就可达到较高的处理效果。有学者研究发现：把无机絮凝剂与有机絮凝剂配合使用有更好的处理效果；配合使用时相对分子质量较高的有机絮凝剂与阳离子度较高者相比，前者有更好的处理效果。用自制阳离子聚丙烯酰胺(PAM) 与聚合氯化铝配合处理废纸制浆废水，出水 CODCr 去除率达 75%以上，透过率达 92%95%，且下层絮体较大、坚韧、易于脱水 8。混凝处理法存在化学污泥量大,对 CODCr 的去除率低等问题 9。研制新型高分子絮凝剂及安全无毒的生物絮凝剂,减少污泥发生量、降低污泥处理难度,将是未来的研究热点和方向。凤凰纸业采用混凝法进行造纸废水深度处理,脱色前平均色度 130 倍,COD Cr 为 256mg/L;脱色后色度平均为 37 倍,COD Cr 为 59mg/L;色度去除率为 72%,CODCr 去除率为 77%,脱色药剂成本为 0.72 元/m 3,低于全国同行业的水平 10。（2）吸附法 吸附法是通过物理的、化学的或离子交换的形式吸附废水中的污染物来净化废水的。常用的吸附剂有活性炭、卜活性氧化铝和石灰等。吸附法是利用吸附剂具有较大的比表面积,有很强的吸附性能的特点,吸附造纸废水中的污染物,达到净化水质的目的。特点是:活性炭作为吸附剂目前已经广泛用于废水处理中,去除引起气味的有机物;活性炭作为吸附剂的最大优点是能够再生( 达 30 次或更多次),而吸附容量却不会有明显的损失。有一种较特殊的吸附法是离子交换吸附，即交换吸附。瑞典的一家公司硫酸盐浆厂采用了一套弱阴离子树脂（酚醛型） ，在 pH 值 34，处理漂白工段 El 段和 C 段废水，处理后的 El 段废水可用作 C 段过滤机的喷水。废水在处理之前，一般需用吸附法进行预处理，以除去废水中悬浮物及油类物质，避免堵塞吸附剂孔隙。这种处理方法成本较高，吸附剂再生困难，不利于处理浓度较高的废水，一般只作为废水处理后的深度处理。安徽工业大学 毕业设计（论文）说明书装订线共 52 页 第 4 页活性炭是最为常用的吸附剂,对废水的脱色率一般在 60%90%, 对 CODCr的去除率可以在 55%75%,吨水的运行费用在 1.52.5 元 11。国内学者将SBR 工艺和 PACT 工艺分别用于处理造纸废水,在相同条件下 PACT 工艺具有较高的 CODCr 去除率,对主要环境因素的变化的适应能力较强,工作稳定性较高12。国外有学者研究将纸机白水经物理化学法处理后,再经过滤和活性炭管吸附,废水的 CODC