高浓度造纸废水处理工艺设计毕业论文

南 京 工 程 学 院毕业设计说明书( 论文)作 者： 学 号： 系 部： 专 业： 环境工程 题 目： 高浓度造纸废水处理工艺设计 指导者： 李红艺 副教授 评阅者： 郑凯 副教授 2013 年 6 月 南 京南京工程学院毕业设计说明书（论文）I毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 中 文 摘 要本设计为造纸厂污水处理工艺流程的设计。工程主要的处理对象为造纸废水，规模为 1400m3/t。设计主要去除的污染物为 COD。经过技术分析，本次污水处理工艺采用以 UASB+AO 为主体的污水处理方法和以重力式浓缩池为主体的污泥处理流程。该工艺具有流程短、处理效果好、出水水质稳定、剩余污泥少、运行管理方便、基建与运行费用低等特点。出水水质中 COD 的去除率可以达到 97%。 关键词： 造纸废水 UASB 重力式浓缩池南京工程学院毕业设计说明书（论文）II毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 外 文 摘 要Title Process design of wastewater treatment with high concentration AbstractThis design is a paper mill wastewater treatment process. Works mainly deal with paper mill wastewater and objects of sewage, 1400 m3 everyday. Designed primarily to remove pollutants as COD. The sewage treatment plant sludge process UASB and AO process wastewater treatment process and gravity thickening pool . The process has a short process, better handling , water quality and stability , less surplus sludge , easy operation and management , infrastructure and operating costs low . Effluent quality , COD , removal efficiency can reach 97%.Keywords Paper mill Wastewater, Up-flow Anaerobic Sludge Blanket, Gravity concentration tank南京工程学院毕业设计说明书（论文）III目 录前言 .1第一章 绪论 .21.1 造纸厂污水概况 .21.2 造纸厂污水来源及特点 .21.2.1 造纸厂污水来源 .21.2.2 造纸厂污水特点 .31.3 造纸厂污水处理的原则 .31.4 造纸厂处理技术的研究现状 .41.4.1 碱回收法 .41.4.2 膜分离技术 .41.4.3 厌氧处理法 .51.4.4 好氧处理法 .61.5 造纸厂污水处理工艺的确定 .7第二章 工艺构筑物的设计计算 .82.1 水质分析 .82.2 格栅的设计说明及计算 .92.2.1 格栅的设计说明 .92.2.2 格栅的设计计算 .92.3 提升泵房的设计说明及计算 .122.2.1 格栅的设计说明 .122.2.2 格栅的设计计算 .122.4 筛网的设计说明及计算 .122.4.1 筛网的设计说明 .122.4.2 筛网的设计计算 .132.5 调节池的设计说明及计算 .132.5.1 调节池的设计说明 .132.5.2 调节池的设计计算 .132.6 UASB 的设计说明及计算 .142.6.1UASB 的设计说明 .14南京工程学院毕业设计说明书（论文）IV2.6.2UASB 的设计计算 .152.7 水解酸化池的设计说明及计算 .212.7.1 水解酸化池的设计说明 .212.7.2 水解酸化池的设计计算 .222.8 中间沉淀池的设计说明及计算 .262.8.1 中间沉淀池的设计说明 .262.8.2 中间沉淀池的设计计算 .272.9 生物接触氧化池的设计说明及计算 .312.9.1 生物接触氧化池的设计说明 .312.9.2 生物接触氧化池的设计计算 .312.10 二沉池的设计说明及计算 .332.10.1 二沉池的设计说明 .332.10.2 二沉池的设计计算 .332.11 污泥浓缩池的设计说明及计算 .362.11.1 污泥浓缩池的设计说明 .362.11.2 污泥浓缩池的设计计算 .37第三章 平面布置说明 .39第四章 高程布置说明 .41第五章 水处理系统造价 .435.1工程建设造价 .431.土建费用 .432.设备费用 .433.其他费用 .444.工程投资汇总 .445.2工程运行费用 .44第六章 总 结 .46参考文献 .47致 谢 .49附 录 .50南京工程学院毕业设计说明书（论文）第 1 页前 言造纸工业是对环境污染较重的行业之一。其主要污染来自制浆造纸过程中产生的各种废水。造纸废水不仅使人类赖以生存的环境和生态平衡遭到破坏，同时也直接威胁造纸工业自身的发展问题。因此，开发造纸废水的处理新技术，降低处理成本，提高处理效果，改善生态环境，解决造纸水污染问题就显得十分迫切了。目前，造纸废水处理方法按其原理分为物理法、物理化学法、化学法和生物法等。以木材为原料的制浆厂，备料污水主要是洗涤水以及湿法剥皮机排出水，含有树皮、泥砂、木屑以及木材中的水溶性物质，包括果胶、多糖、胶质和单宁等。植物纤维原料经化学蒸煮后，一般可得到 50%80%的纸浆，其余的 20%50%的物质溶于蒸煮液中。蒸煮结束后提取蒸煮液。在碱法制浆中，此液呈黑色，故称“黑液” ；在酸法制浆中，此液呈红色，故称“红液” 。常用的氧化性漂白剂大多含氯，使造纸产生的废水污染严重。过氧化物漂白剂多用于高回收率浆或废纸回收纸浆的漂白，污染较轻。化学法制浆过程中，蒸煮锅和放锅排出的蒸汽冷凝水，以及接触冷凝器或表面冷凝器冷却产生的冷凝水也含有污染物；黑液与红液的化学品与热能回收之前，蒸发浓缩过程中产生的冷凝水。洗浆过程中，设备的跑、冒、滴、漏和洗浆机相关的贮槽清洗水是洗浆污水的主要来源。浆料经洗涤提取蒸煮液后，再经筛选，去除其中杂质。在造纸工业污水中，除了含有有害的化学无机物，还含有挥发酚、沉淀固形物、悬浮物、木质素等有机物。这类物质随污水进入水体后，在微生物对它们的分解过程中，需要消耗水体中的溶解氧，使水体含氧减少，从而影响鱼类和其它生物的生长繁殖。废水处理后，出水水质达到制浆造纸工业水污染物排放标准 （GB 3544-2001）标准。南京工程学院毕业设计说明书（论文）第 2 页第 一 章 绪 论1.1 造纸厂污水的概况造纸污水中主要污染物为 COD、悬浮物（SS ） ，其含量高，色度大。 COD 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，造纸废水处理要解决的主要问题是去除 SS 和 COD。1.2 造纸厂污水的来源及特点1.2.1 造纸厂污水的来源1、备料废水 在木材湿法备料过程中产生的废水主要含泥沙。在草类原料备料中是水封除尘产生废水，这两种废水均可通过澄清后循环使用。 2、黑液、红液 黑液是指用烧碱法和硫酸盐法直接蒸煮原料（麦草、木片等）而产生的废水。黑液中含有大量的碱木素、半纤维素和纤维素的分解物等有机物，还含有各种钠盐。红液是指用亚硫酸盐法直接蒸煮原料而产生的废水。这部分废水的 CODCr 高达100g/LBOD5 也有 50g/L 必须通过碱回收和红液综合利用来回收原料并减少污染。 3、洗选废水洗浆为了最大限度提取黑液，提高化学药品的回收率。如果管理得当、封闭用水，基本上不排出废水。少量的清洗水呈棕黑色，有机污染物浓度很高。 4. 漂白废水 漂白是在多段过程中进行的，并使用不同的漂白剂，常用氯气、次氯酸盐、二氧化氯和烧碱等。该工段是工厂外排废水的主要来源，有毒，处理难度较大。 5、冷凝水废水 冷凝水废水是指多效蒸发中各效二次蒸汽的冷凝液、清洗和泄漏的废水。这股废水中含甲醇、乙醇和丙酮等小分子有机物，同时还含有有机硫化物。 6、制浆废水 制浆废水中的污染物主要是生产过程中产生的溶解性有机物和流失的小纤维废纸造纸制浆废水中还含有脱墨废水。该废水中含有有机氯化物、COD Cr 较高。 南京工程学院毕业设计说明书（论文）第 3 页7、造纸白水 造纸白水中含有大量悬浮固形物如纤维、填料和涂料等。还有可溶解的有机污染物、COD Cr。一般 500800mg/LBOD5 为 200350mg/L。为了减少污染、节约用水造纸厂通常采取部分回用或全部回用。剩余的白水可通过纤维回收、过滤、气浮或沉淀等方法进行简单处理后再回收使用。但是长期循环使用会导致各类污染物在系统中积累对造纸系统和产品质量造成不良的影响。因此应根据实际情况添加合理数量的新鲜水或者添加经过深度处理（生化处理）的水。1.2.2 造纸厂污水的特点根据生产的原材料以及工艺的不同还有不同生产环节所产生的废水污染成分也大不相同。碱法制浆中段废水：纤维，杂细胞，半纤维，甲醇，醋酸，蚁酸，糖类，木素及衍生物，松香酸和不饱和脂肪酸。机械磨木浆，半化学浆污水：主要是纤维，木素及衍生物，胶状物等废纸脱墨废水：主要成分为纤维及降解物，胶状物，油墨，脱墨剂等表面活性剂。造纸污水中含有的主要污染有以下几种：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、色度制浆污水中所含残余木质素是高度带色的。废纸造纸污水中的 BOD5 值较低，BOD 5 与 COD 的比值一般为0.150.25，可生化性较差。混凝处理方法只能去除部分 BOD5，绝大部分 BOD5 的去除主要应采用生化方法解决.1.3 造纸厂污水处理的设计原则工艺方案的选择对于污水处理设施的建设、确保处理设施的处理效果和降低运行费用发挥着最为重要的作用，因此需要结合设计规模、污水水质特性以及当地的实际条件和要求，选择技术可行、经济合理的处理工艺技术，经全面技术经济分析后优选出最佳的总体工艺方案和实施方式。在污水处理设施的总体工艺方案确定中，遵循以下原则：1、所选工艺必须技术先进、成熟，对水质变化适应能力强，运行稳定，能保南京工程学院毕业设计说明书（论文）第 4 页证出水水质达到工厂使用标准及国家污水排放标准的要求。2、所选工艺应减少基建投资和运行费用，节省占地面积和降低能耗。3、所选工艺应易于操作、运行灵活且便于管理。根据进水水质水量，应能对工艺运行参数和操作进行适当调整。4、所选工艺应易于实现自动控制，提高操作管理水平。5、所选工艺应最大程度减少对周围环境的不良影响（气味、噪声、气雾等）1.4 造纸废水处理技术的研究现状造纸工业是一个用水量大、污染高的行业。纸张是我国社会经济发展必须的重要产品之一，实现经济增长方式和经济制度的根本转变，加速实现产业现代化是造纸工业新世纪发展战略的基本任务。随着行业进入资本、技术、规模、品牌、环保等全面竞争阶段的到来，造纸业将面临严峻的挑战。造纸工业要实现既有经济效益、又有环保效益的持续发展战略目标，必须付出艰苦的努力 1。造纸废水主要来自造纸工业生产中的制浆和抄纸两个生产过程。制浆造纸工业废水主要包括蒸煮废液、制浆中段废水和抄纸废水三大类。三种废水由于产生的供需不同，其理化性有显著的差异 2。我国造纸工业有如下特点：一是年产万吨以下的中小企业占的比例大，为 82左右；二是我国造纸以草浆原料为主。木浆造纸约占生产总量的 14，非木浆约占86，而非木浆产量中约 60是草浆纸。不同浆种加工生产的纸浆，其污染发生量相差悬殊。草浆造纸使我国造纸工业废水污染物浓度高于国外造纸行业。1.4.1 碱回收法把硫酸盐法和烧碱法的制浆蒸煮废液从浆料中提取出来，再经过一系列加工处理，从而把黑液中的碱大部分回收，再用于生产，不断循环使用，这一生产过程称为造纸工作碱回收 3。对制浆蒸煮黑液采用燃烧法实施碱回收的工节基本成熟，并已经被造纸厂家成功应用。此种方法可削减约90%的有机污染负荷，能够回收制浆生产中消耗的大量的氢氧化钠和热能，提取黑液的污染负荷可基本全部消除。但碱回收处理工艺存在着一定的局限性：碱回收法适用于日处理 40t以上的碱法或硫酸盐法纸浆厂； 碱回收处理工程的一次性投资非常大，对于一些小规模的制浆厂无法承受；采用草纤原料制浆过程中产生的黑液，由于草纤维中的硅的含量比较高，造成黑液黏度比较大，难以将其浓缩到适合进入碱回收炉燃烧的浓度南京工程学院毕业设计说明书（论文）第 5 页要求；草浆黑液的热值低，在燃烧过程中需要外界补充燃烧来保持炉温，运行成本高。1.4.2 膜分离技术膜分离技术作为一种有效的污染治理方法，日益受到人们的重视，并且由于其具有操作压力低、操作工程无相变化等特点，很快发展称为重要的工业单元操作技术。膜分离技术是采用特殊的薄膜对水中污染物进行选择性分离，从而使废水得到净化的技术。膜分离技术处理制浆造纸工业废水在国内外已较为成熟，主要使用纳滤和超滤处理制浆废水和回收有用副产品。采用能耐介质pH 为114的无机分离膜处理碱性造纸黑液，不必调整黑液pH，就可以回收其中有用组分，分离过程纯