日6000吨造纸废水处理工程初步设计方案.doc

河北*纸业有限公司 造纸废水处理工程 初步设计方案 (6000 m3/d) *环境工程有限公司 二 o 一 o 年十月二十日 概 述 河北*纸业有限公司位于河北省廊坊市大成县。该公司计划新建一条 年产 10 万吨高强瓦楞纸生产线。为保护周边环境，促进当地经济与环境持续、 稳定、协调发展，同时响应“三同时”政策，该公司决定新建一套废水处理系 统，废水处理工程的设计规模为 6000 m3/d。 一、工艺设计一、工艺设计 废水处理采用我公司成熟可靠的物化与生化（水解酸化池+pafr 厌氧反 应器+改良活性污泥法）相结合的处理工艺，强化前处理，采用先进的 脉冲布水系统、高效的布气系统，使废水处理系统高效、节能。 采用我公司技术先进成熟、结构简单、运行稳定可靠、处理成本低的 厌氧处理技术：水解酸化池，有效分解废水中结构稳定的难降解大分 子有机污染物；pafr 反应器，降低废水 cod，减小好氧池有机负荷。 废水处理工艺流程：废水格栅集水池筛网平台初沉池调节 池冷却塔水解酸化池pafr 反应器好氧池二沉池终沉池 达标排放。 污泥处理流程：物化污泥、剩余污泥污泥浓缩池压滤机干泥外 运。 二、主要工艺参数二、主要工艺参数 1.调节池：（1 座） a(m2)h(m) =194.04.0 停留时间：hrt=2.4h 2.初沉池：（1 座） d(m)h(m)=20.04.0 表面负荷：q=0.85m3/ m2h 3.水解酸化池：（1 座） l(m)b(m)h(m)=16.55.015.0 停留时间：hrt=4.0h 4.pafr 反应器：（1 座分 2 格） l(m)b(m)h(m)=16.513.012.0 停留时间：hrt=8.2h 容积负荷：nv=2.09kgcod/(m3d) 5.好氧池：（1 座） l(m)b(m)h(m)=33.018.06.0 停留时间：hrt=12.0h 容积负荷：nv=0.94kgcod/(m3d) 6.二沉池：（1 座） d(m)h(m)=22.04.5 表面负荷：q=0.70m3/ m2h 7.终沉池：（1 座） d(m)h(m)=22.04.0 表面负荷：q=0.70m3/ m2h 三、经济技术指标三、经济技术指标 1.废水处理设计规模：6000m3/d 2.总投资：1058.1 万元，吨水投资：1763.5 元/m3 3.总装机容量：458.1kw，运行功率：256.4kw 4.直接运行费用：1.487 元/m3 5.占地面积：约 8820m2 备注：本运行费用为直接费用，不包括 ph 调节费、污泥运输费、运行费用、 折旧费、维修费、企业管理费等。 目 录 - i - 目 录 第一章第一章 项目概况项目概况1 1.1 项目背景1 1.2 设计单位概况1 第二章第二章 设计依据、原则及范围设计依据、原则及范围3 2.1 设计依据3 2.2 设计目的3 2.3 设计原则3 2.4 设计内容4 第三章第三章 工程规模、目标工程规模、目标5 3.1 设计规模5 3.2 排污情况5 3.3 设计出水水质5 第四章第四章 处理工艺的选择及设计处理工艺的选择及设计7 4.1 水质分析7 4.2 废水处理工艺选择.7 4.3 本工程特色设备简介15 4.4 污泥处理工艺选择19 4.5 工艺流程19 4.6 设计处理效果预测22 4.7 废水处理系统设计22 4.8 污泥处理系统设计32 4.9 附属构筑物设计35 第五章第五章 建筑和结构设计建筑和结构设计37 5.1 建筑设计37 5.2 结构设计37 5.3 防渗设计37 目 录 - ii - 第六章第六章 电气设计电气设计38 6.1 设计依据38 6.2 设计范围38 6.3 供、配电系统38 6.4 照明设计39 第七章第七章 机构设置、劳动定员、工期机构设置、劳动定员、工期40 7.1 管理机构40 7.2 劳动定员40 7.3 工期.41 第八章第八章 工程内容、投资概算及运行成本分析工程内容、投资概算及运行成本分析42 8.1 编制依据42 8.2 工程内容42 8.3 工程投资概算42 8.4 运行成本分析.48 第九章第九章 售后服务承诺及措施售后服务承诺及措施50 - 1 - 第一章第一章 项目概况项目概况 1.1 项目背景 河北*纸业有限公司位于河北省廊坊市大成县，该公司是一家生产高 强瓦楞纸的造纸企业，年产 10 万吨高强瓦楞纸。每天产生废水量约为 6000m3 为保护周边环境，满足国家发展循环经济，走可持续发展的生态模式，因此， 公司决定兴建一套废水处理设施，主要处理生产车间排放废水，废水处理的设 计规模为 6000 m3/d。 广州中环万代环境工程有限公司受河北*纸业有限公司委托，针对该 类生产废水的特性，编制了此设计方案。 1.2 设计单位概况 广州中环万代环境工程有限公司是中国环保产业骨干企业，广东省环境保 护产业协会副会长单位。 公司拥有国家建设部颁发的甲级工程设计证书、国家环保总局颁发的环保 设施运营资质证书，已通过 iso90012000 质量管理体系认证，是广州市高新 技术企业和中国环境保护产业协会常务理事单位、广东省环境保护产业协会副 会长单位、广州环境保护产业协会副会长单位。 “诚信为本，专注专业”是公司的宗旨。公司保证信守承诺，优质服务。 具体体现在公司不推广不成熟的工艺，不使用性能不合格的设备，不承接没有 把握达标的工程，争取把每一个工程都做成优秀示范工程。 公司拥有以 ceao 工艺和双流化床工艺为中心的一系列污水处理新技术， 是污水处理领域工程技术水平最高的企业之一，是造纸废水处理领域的佼佼者。 十多年来，公司（包括其前身）先后承建了 300 多项污水处理工程，累计 总污水量已远远超过 200 万吨/每天，全部达标排放；并承建 20 多项给水处理 工程，累计总给水量超过 50 万吨/每天，全部做到达标处理。其中多项被评为 优秀示范工程。 - 2 - 我公司承建的日处理量达万吨级以上的工程有五十余多项。其中在造纸行 业，我公司承建的东莞建晖纸业有限公司（生产涂布白板纸）40000m3/d 的废 水处理工程全面达标，已正常投入使用五年多；山东荣成海盛纸业有限公司废 水处理及回用工程（20000m3/d，100%回用）已成功投入运行并被评为国家级 优秀示范工程；华鹏纸业有限公司废水处理零排放工程；山东宏河矿业集团恒 翔纸业有限公司 26000m3/d 综合污水处理系统及回用工程已验收合格；山东太 阳纸业有限公司 60000m3/d 废水处理改造工程成功投入运行并达标排放；山东 泉林纸业有限公司 100000m3/d 废水处理改造工程成功投入运行。出水都能达到 国家或地方排放标准，深受社会各界及业主的一致好评。 我们对每一个污染治理项目都进行深入调查，取得第一手资料，在深入调 查研究的基础上采用先进而实用的处理方法，并结合企业的实际情况，进行技 术上先进、经济上节约的工艺设计。在工程施工过程中，严格按设计要求来控 制工程质量，确保治理达标，因此赢得了广泛的称赞和信任。工程质量、系统 处理效果均得到了客户的称许和国家、地方有关部门、环保专家的首肯。 - 3 - 第二章第二章 设计依据、原则及范围设计依据、原则及范围 2.1 设计依据 (1) 业主提供的有关水质、水量资料及处理要求 (2) 中华人民共和国环境保护法 (3) 给水排水工程构筑物结构设计规范gb50014-2002 (4) 制浆造纸工业水污染排放标准gb3544-2008 (5) 室外排水设计规范gb50014-2006 (6) 其他相关专业规范及标准 2.2 设计目的 针对废水的特性，对废水处理工艺、设备选型等进行多方面比较，确定适 宜的废水处理工程构（建）筑物布置，采用技术先进、处理效果好、运行稳定、 投资省、运行成本低的工艺，同时使工程获得最佳的环境效益、社会效益和经 济效益。 2.3 设计原则 1)符合国家、地方的法律、法规和有关文件的各项规定及业主的要求，确 保废水处理工程在建设过程中及投产运行后系统安全可靠，无二次污染； 2)采用先进实用、简便易行的工艺方法，以达到工程建设投资省、占地少 及出水达标排放的目的； 3)采取切实可行的技术手段，提高装备质量，提高自动化控制及管理水平， 以保证废水处理工程运行可靠、经济合理； 4)基建投资在满足工艺及工程要求的前提下应尽量节省，采用安全可靠、 经济合理的地基处理方法； 5)严格执行国家有关工程建设规范，使构（建）筑物达到适用、经济、安 - 4 - 全的目标。 2.4 设计内容 1)作废水处理工程总体规划； 2)废水处理工艺选择； 3)废水处理工程各构筑物以及相关的建筑物设计； 4)设备、仪表的选型； 5)工程总造价估算； 6)运行费用的核算。 - 5 - 第三章第三章 工程规模、目标工程规模、目标 3.1 设计规模 根据业主提供的资料，确定废水处理工程为 6000m3/d。 设计处理流量：qd=6000m3/d，变化系数 kz=1.1； 设计小时流量：qev=250m3/h 设计最大瞬时流量：qmax=275m3/h 3.2 排污情况 3.2.1 排污情况 由于河北*纸业有限公司的废水排放的废水主要来自废纸车间的洗浆 工艺污水。该废水有机污染物浓度高、悬浮物含量高，废水水质水量变化大， 是较难处理的工业废水之一。 3.2.2 废水水质 根据业主提供的资料，确定废水水质如下表所示 表 3-1 废水进水水质 （单位：mg/l，水温除外） 项 目浓 度项 目浓 度 codcr 4000 ss 2000 bod5 1200 ph6.09.0 水温 50 3.3 设计出水水质 根据制浆造纸工业水污染物排放标准gb3544-2008 处理出水水质须达 到以下要求（如表 3-2 所示）： - 6 - 表 3-2 出水水质 （单位：mg/l，水温除外） 项 目排放标准项 目排放标准 codcr90 mg/lss30 mg/l bod520 mg/l ph6.09.0 3.4 污泥处理目标 废水处理站所产生污泥经过浓缩、机械脱水后外运处置。 - 7 - 第四章第四章 处理工艺的选择及设计处理工艺的选择及设计 4.1 水质分析 该污水属于废纸类造纸污水，是以美国废纸和国内废纸为主要原料。污水 的特点是 ss、cod 均较高，属较难处理的污水之一。 废纸类造纸是以 15%30%美国废纸(11#aocc)和 70%85%国内废纸 (locc)为主要原料，生产高强瓦楞纸、t 纸，排放的废水主要来自废纸的碎浆、 筛选、浮选及抄纸过程中产生的废水。废水中的主要成分是细小悬浮性纤维、 造纸填料、废纸杂质和少量果胶、蜡、糖类，以及造纸生产过程中添加的各种 有机和无机的化合物。废水的特点是 ss、cod 均较高，在 cod 组成中，非溶 解性的 cod 较高，约占 60以上，而部分溶解性 cod 又是较难生物降解的。 4.2 废水处理工艺选择 为了取得最佳的处理效果及从系统运行的稳定性、安全性、可靠性出发， 降低投资成本、运行管理简便、节约运行费用，结合本工程的自然、社会经济 和管理水平情况，并根据本工程废水特性，结合国内外造纸废水处理技术的发 展状况，我们选择了物化与生化相结合的处理工艺。 4.2.1 本工程物化处理工艺选择 造纸工业废水的综合治理工艺路线中废水的预处理工艺是非常重要的，它 关系到整个系统的稳定运行和达标排放，同时也涉及到运行成本的高低，废水 进行预处理后可大大改善废水水质，有利于下步处理，最终达到去除污染物之 目的。 1.细格栅 由于本废水中含有大量的悬浮物和残留塑料碎片，会对水泵造成损害，对 主体生化处理造成影响，因此在进入泵及主体构筑物之前对其进行拦截，设置 细格栅拦截大尺寸杂物。 2.斜筛平台+纸浆池 - 8 - 由于废纸造纸工业废水的特点是 ss、cod 均较高，在 cod 组成中，非溶 解性的 cod 含量较高，通过筛网，可回收大量纸浆，并去除大量的非溶解性 cod，降低后续处理的有机负荷。 筛网采用双层结构，上层为斜筛，下层为集浆池。纸浆由斜筛截留后流至 集浆池，然后由泵提送到回用车间。采用双层结构筛网能有效减少清渣的劳动 强度、改善劳动环境，减少操作工人数量。 3.调节池 废水处理设备及构筑物都是按一定的水量标准设计的，要求均匀进水，特 别对生物处理系统更为重要，为了保证后续处理系统的正常运行，在废水进入 处理系统之前，预先调节水量，使处理系统满足设计要求。 本废水水温波动较大，有时会达到 50，过高的水温对微生物生长不利， 因此需要进行降温处理。使进入生化系统废水温度控制在 38以内，本方案采 用低噪声环保型冷却塔降温。 4.混凝反应池、初沉池 由于废水污染物浓度高，含有大量不利于生化处理的物质，需要进行混凝 预处理，提高后续生化系统的稳定运行。混凝-沉淀具有投资小、占地面积大、 处理时间长、污泥含水率高、运行管理简单、故障率低等优点。 根据我公司多年的运行管理经验总结，发现由于生产企业排放的废水水质 经常处于变化之中，给投加混凝药品带来一定的困难。因为投加混凝剂去除污 染物时，并不是投加混凝剂品种多、投加药剂量大时的去除效果好，而是有一 个最佳点，这个点即可达到用最经济的药品量取得最好的去除效果。在废水处 理中有针对性的加入混凝药剂，投加量保持在最佳点附近，污染物去除效果最 佳，这就是选择性物化技术。 选择性物化技术相对普通絮凝技术具有如下优点： (1). 选择性物化在调试初期，承担主要的污染物去除负荷，减轻调试初期 对脆弱的生化系统的冲击，废水处理系统调试正常后，生化系统能够承担较高 污染负荷，并且有较强的耐冲击能力，可降低物化加药量； (2). 投药方法上，可根据需要减少投药量，或多加助凝剂少加絮凝剂，因 而可减少污泥量及降低处理费用。 - 9 - 4.2.2 本工程生化处理工艺选择 废水的生化处理是利用微生物的氧化分解作用去除废水中有机物的方法。 根据所利用的细菌对氧的要求不同，可以把生化处理分为好氧处理和厌氧处理 两大类。好氧生物处理需要源源不断的供给氧气，处理速度快，污泥负荷相对 低，出水水质好。厌氧生物处理不需要供给氧气，污泥负荷相对较高，能处理 较难生物降解的物质，但所需时间长，出水一般需要后续处理才能达到排放标 准。 厌氧生物处理是利用厌氧微生物的代谢过程在无需提供氧气的情况下，把 水中的大分子有机污染物转化为小分子有机物、无机物（ch4等）和少量的细 胞物质。厌氧过程可分为水解发酵阶段、产乙酸产氢阶段和产甲烷化阶段。水 解酸化能将难降解有机物分解成易降解有机物、将大分子有机物降解成小分子 有机物，而微生物对有机物的摄取只有溶解性的小分子物质才可直接进入细胞 内，而不溶性大分子物质首先要通过胞外酶的分解才得以进入微生物体内代谢。 前两阶段的产物被产甲烷菌转化成为甲烷，废水 cod 大为降低。 厌氧生物处理由于能耗极少，是一种低成本的废水处理技术，十分适合用 于处理污染物浓度高、可生化性差的废水。 对于本生产废水处理工程，由于废水含有部分难降解的物质，出水水质要 求高，结合我司多年来在造纸废水治理领域的工程经验，本方案选择“水解酸化 池+pafr 反应器+改良活性污泥法”的生化处理工艺。 4.2.2.1 厌氧工艺的选择 厌氧反应是一个复杂的生化过程，微观分析表明厌氧降解过程可分为三步： 水解发酵阶段、产乙酸产氢阶段及产甲烷阶段。 (1)、水解发酵阶段 复杂的大分子有机物，不能透过细胞膜，因此不可能为细菌直接利用。首 先大分子有机物在厌氧菌胞外酶的作用下被分解为简单的小分子有机物。例如 天然胶联剂（主要为淀粉类） ，首先被转化为多糖，再水解为单糖。纤维素被纤 维素酶水解成纤维二糖与葡萄糖。半纤维素被聚木糖酶等水解成低聚糖和单糖。 继而这些小分子化合物在发酵细菌（即酸化菌）的细胞内转化为更简单的化合 物并分泌到细胞外。这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸（简写作 vfa） 、醇 - 10 - 类、乳酸，原有少量小分子有机污染物被降解为二氧化碳、氢气、氨、硫化氢 等。与此同时，酸化细菌也利用部分物质合成新的细胞物质，因此未经酸化处 理的污水厌氧处理时会产生更多的剩余污泥。 酸化菌对 ph 值有较大的适应范围，产酸可在 ph=4 条件下进行，而产甲烷 菌的最佳 ph 值范围为 6.87.2，超出这个范围则转化速度将减慢。 (2)、产乙酸产氢阶段 在此阶段，上一阶段的产物被进一步降解为乙酸（又称醋酸） 、氢和二氧化 碳，这是最终产甲烷反应的反应底物。 (3)、产甲烷阶段 产甲烷菌是一种严格的厌氧微生物，与其它厌氧菌比较，其氧化还原电位 非常低（-330mv） 。在此阶段，前两阶段产生的乙酸、h2和 co2被产甲烷菌 转化成为甲烷，甲烷的转化产率约为 7075%，故 cod 大为降低。 厌氧过程前两个阶段速度相对较快，在工程上难以严格分离。甲烷化阶段 主要由产甲烷菌完成，产甲烷菌世代时间长，对环境要求非常严格，不但要绝 对厌氧，而且对 ph、碱度、温度等因素都有较严格的适应范围。 根据厌氧反应的三阶段理论，针对本工程废水水质特点，本工程厌氧处理 工艺采用“水解酸化池+pafr 反应器” ，产酸和产甲烷两个阶段的反应分别在 两个单独的反应器内进行，以创造各自最佳的环境，并将两个反应器串联起来， 形成两相厌氧发酵系统。 1、水解酸化池 我们将水解酸化池的厌氧反应控制在前两个阶段。水解酸化能将难降解有 机物分解成易降解有机物、将大分子有机物降解成小分子有机物，而微生物对 有机物的摄取只有溶解性的小分子物质才可直接进入细胞内，而不溶性大分子 物质首先要通过胞外酶的分解才得以进入微生物体内代谢。水解酸化的产物主 要包括挥发有机酸（vfa） 、乳醇、醇类等微生物可直接摄取的有机物，大大提 高废水的可生化性。 水解酸化池的特点：水解酸化池的特点： (1). 有效去除毒性物质、抑制物质或改变某些难降解有机物的分子结构， 增加整个厌氧处理系统的运行稳定性。 - 11 - (2). 反应器中 cod 主要是形态发生转化，进水与出水总 cod 基本保持一 致。 (3). 为产酸菌提供最佳的生长条件，提高水解发酵阶段的反应速率，出水 严格控制出水 ph 值范围控制在 7.0 0.2，提高产甲烷反应器中污泥的产 甲烷活性。 2、pafr 反应器 脉冲厌氧流化床反应器（pulse anaerobic fluidized reactor, 简称：pafr） 是我公司历经八年开发，多次总结提高的一种新型超高效厌氧生物反应器。 pafr 能高效处理各类难生物降解的有机工业废水，如造纸废水、印染废水等。 其操作简单，投资省、运行费用低，去除效率高，是一种比传统厌氧工艺更先 进更符合国情的新型厌氧处理技术。 在 pafr 反应器内，废水主要经历产甲烷阶段，同时也进行着少量的水解 酸化反应，因此 pafr 反应器既能大幅度去除有机污染物，也可以保持出水 b/c 不变，既减轻了后续好氧工艺的有机负荷，也不会降低好氧池的处理效率。 不论是在水解发酵阶段或是在产酸产氢阶段，cod 主要是形态发生转化，仅仅 是由一种难生物降解的 cod 转化为另一种可生物降解的 cod。实际的 cod 去 除发生在产甲烷阶段，水解发酵阶段和产乙酸产氢阶段的产物可以在 pafr 反 应器中被产甲烷菌进一步降解为水和 co2、h2、甲烷等气体而从水中溢出，这 样污染物在整个厌氧处理中就得到彻底去除。未被去除的小分子污染物也可以 在后续好氧生物处理过程中被好氧微生物分解代谢。因此，使用厌氧工艺进行 废水处理，可以大幅度缩短好氧的停留时间，节省大量的基建投资和处理费用。 pafr 的优点如下的优点如下： (1). 主体由钢砼或钢结构建成，一般高度为 918.0 米，结构简单，施工较 易。 (2). 系统内有强力而又节省的搅动和上流的推动力。 (3). 独特的脉冲效果有利于颗粒化污泥的形成。 (4). 反应器内由酸化、水解和产气菌组成了高效、协调的厌氧生态群，其 中产甲烷丝菌在颗粒污泥占主导地位。 - 12 - (5). 特殊的污泥浓度分布规律和脉冲布水的强力搅动，带来了高效率。 (6). 易形成富含各种厌氧微生物种群的颗粒污泥，是具有自我平衡性能的 微生态系统，其中包含了降解废水中各种有机污染物的微生物种群， 剩余污泥产量少且稳定。 (7). pafr 反应器出水 b/c 值跟水解酸化池出水 b/c 值基本保持一致。 (8). 无任何运动部件，而有成熟的防堵塞措施，因而安全可靠，使用寿命 长。 (9). 具有多种调控能力，因此适应性好，耐冲击负荷。 (10). 处理成本低，具有较好的环境经济效益。 我公司对 pafr 的工程进行了精心设计，通过多项工程的成功实施，积累 了许多经验。我们注重进水、出水、排泥、除气、反冲洗防堵的每一个细节， 力求做到尽善尽美。 1. 脉冲布水器和颗粒污泥脉冲布水器和颗粒污泥 整个厌氧系统使用我公司的脉冲布水器，仅消耗部分势能，无潜水搅拌等 辅助设备。脉冲布水是利用虹吸管中快速流动的水流将主管道中的空气带走， 使主管道内形成一定的真空度，在管道内外大气压的作用下池内的水进入主管 道后排入池中。由于水流速度快，布水能在短时间内完成，达到脉冲的效果， 搅起池底的高浓度的污泥，使池内泥水处于充分混合状态，厌氧菌与废水中的 有机物得到充分的接触。 在 pafr 反应器启动阶段，接种在 pafr 中的普通絮状污泥，通过脉冲布 水的冲击作用形成连续的上升-下降过程，污泥不断互相碰撞、摩擦，易形成致 密结构的颗粒化污泥。 颗粒污泥是快速高效的厌氧菌胶团，生物相容性好，沉降性能良好，抗水 力负荷和冲击负荷的能力强，对环境没有二次污染。颗粒污泥的外观上是多种 多样，有呈卵形、球形、丝形等；其平均直径为 1 mm,一般为 0.12 mm,最大可 达 35 mm；反应区底部的颗粒污泥多以无机粒子作为核心，外包生物膜；颗粒 的核心多为黑色，生物膜的表层则呈灰白色、淡黄色或暗绿色等；反应区上部 的颗粒污泥的挥发性相对较高。 在颗粒污泥中主要包括：各类微生物、无机矿物以及有机的胞外多聚物等， 其 vss/ss 一般为 7090%；颗粒污泥的主体是各类微生物，包括水解发酵菌、 - 13 - 产氢产乙酸菌、和产甲烷菌等，根据相关资料记载细菌总数为 141012个 /gvss。 颗粒污泥中的细菌是成层分布的，即外层中占优势的细菌是水解发酵菌， 而内层则是产甲烷菌；颗粒污泥实际上是一种生物与环境条件相互依存和优化 的生态系统，各种细菌形成了一条很完整的食物链，有利于不同菌种间氢和乙 酸的传递，其活性很高，能够高效处理废水中难降解的大分子有机物。 2. 三相分离系统三相分离系统 pafr 反应器呈全封闭式，采用特有的泥水气三相分离系统，它既能收集 从分离器下的反应室产生的气体，又使得在分离器之上的悬浮物沉淀下来。 泥水分离原理：随着污水与污泥相接触而发生厌氧反应，产生大量主要成 分为甲烷的气体引起 pafr 反应器内污泥扰动。在 pafr 反应器产生的气体中 有一部分附着在污泥颗粒上，自由气泡和附着在污泥颗粒上的气泡随着废水上 升至泥水分离器顶部，污泥颗粒上升撞击到脱气挡板的底部，这引起附着的气 泡释放，自由气体和从污泥颗粒释放的气体被收集起来；脱气的污泥颗粒沉淀 从废水中分离并通过反射板落回到 pafr 反应器的底部。分离气体、固体后的 废水继续上升，最后从出水堰溢流，经集水槽排出。 该泥水分离系统由高强中空 pp 板制作，具有以下优点：强度高，该板 也称瓦楞板或蜂巢板，由 pp 材料经过高温一次挤压成型，其瓦楞结构让其有着 非常好的强度，使用中不容易变形；耐腐蚀，pp 材料本身决定了该板的耐酸 碱性能好，高温下同样具有抗氧化性 ；寿命长，其安装角度为 60，减少 水流的紊动，缩短了颗粒沉降距离，避免厌氧颗粒污泥在板面上沉积，从而减 少了板面的承重，使其不易变形或坍塌；性价比高，高强中空 pp 板市场上较 为常见，容易采购因此其价格较不锈钢板低廉许多，且非常稳定，不会如金属 价格波动大，其强度高、耐腐蚀的性能非常适合用作制造三相分离系统，整体 制作成本仅为 304 不锈钢材质的八分之一，因此性价比非常好。 3. 防堵塞布水系统防堵塞布水系统 造纸废水中含有大量的纸浆纤维，经过前处理后，仍会不可避免的有部分 细小的纤维和较大的杂质进入 pafr 反应器，如薄膜袋、布条等，这些杂质容 易造成布水孔堵塞。由于布水系统安装在 pafr 反应器底部，且 pafr 反应器 是一个密闭结构，清通布水系统需要耗费较大的人力、物力。为解决这个难题， - 14 - 我司根据多个工程的经验，改进了布水系统的构造，增加水力反冲排渣管道， 使布水系统具有良好的防堵塞功能，即便堵塞也能通过简便的操作疏通布水管。 防堵塞布水系统是根据 pafr 反应器的结构、水力模型及多个造纸废水处理工 程的 pafr 反应器布水系统运行情况总结改良得出。在以往的布水系统中，堵 塞通常发生在布水管的末端，堵塞的杂质是薄膜袋、布条等，我公司在设计上 在布水管末端增加反冲排渣管，脉冲布水器发生脉冲时将杂质冲至排渣管中， 然后开启反冲排渣阀门，利用高位水力压差使 pafr 反应器内的废水通过布水 管过水孔进入布水管内进行反冲，随后进入反冲排渣管一起把杂质带出，由此 完成反冲排渣过程。整个反冲排渣过程仅需要进行阀门的开启，操作非常的简 便，且反冲排渣效果好。 4. 系统出水的均匀性系统出水的均匀性 结合公司多年的工程经验，pafr 反应器出水采用先进的可调式不锈钢溢 流装置，确保系统出水的均匀性，有效避免反应器脉冲时大量出水对好氧池系 统的冲击，增强后续系统的稳定性；每个溢流装置末端增设液位控制器，不仅 能够控制好系统有效水位，而且还能起到有效水封作用。 5. 操作维护简便操作维护简便 pafr 反应器无运转设备，脉冲部分完全自动化运作，可以做到无人值守。 根据多个工程的实际情况，pafr 出水不带有或带有很少量的泥。另外我公司 运用有效的气水分离功能，可以确保反应器系统内的三相得到分离，因此调试、 运行方便。 4.2.2.2 好氧活性污泥法 活性污泥法是利用在曝气池内呈悬浮状的微生物群体(又称活性污泥)与废 水充分接触，吸附、除去废水中的有机污染物而使废水得到净化的方法。所谓 活性污泥是向废水中通入空气，经过一段时间后产生的一种絮凝体(菌胶团)。 这些絮凝体主要由大量繁殖的微生物组成，还包括微生物自身氧化的残留物， 吸附在表面的污染物等。它易于沉淀与废水分离，并使废水得到澄清。 活性污泥法是通过曝气，对废水进行充氧和搅拌，使活性污泥呈悬浮状态， 并与废水充分接触，利用活性污泥吸附降解废水中的污染物，并进行自身新陈 代谢，废水由此得到净化。活性污泥工艺具有处理能力强，出水水质优良、投 资、运行费用低等优点。 - 15 - 我公司通过改进传统好氧池布水、布气方式，提高了传统工艺的处理效率，成功地应 用在多个造纸工业废水处理工程中。 1. 改良型活性污泥法工艺选择改良型活性污泥法工艺选择 该造纸废水有机污染物种类多，用好氧活性污泥法可有效去除污水中有机 污染物。活性污泥工艺具有处理能力强，出水水质优良、投资、运行费用低等 优点。 通过曝气对废水进行充氧和搅拌，使活性污泥呈悬浮状态，并与废水充分 接触，通过活性污泥生物降解污水中的有机污染物，好氧细菌增殖降解，形成 菌胶团，作为污泥经沉淀分离，达到去除水中有机物的目的，废水由此得到净 化。 因此本工程采用的是我公司的改良活性污泥工艺，通过改进传统好氧池池 型结构、布气方式，提高了传统工艺的处理效率，更有效的处理高浓度有机废 水 2. 改良型活性污泥法的优点改良型活性污泥法的优点 (1). 节省能耗，池型为无动力推流式池体，采用廊道式结构且具有推流作 用，无需使用机械设备。 (2). 节约占地面积，工艺池型不受限制，最为省地。 (3). 兼有好氧池以及混合曝气池的优点。 (4). 设备少，可手动、自动控制切换，对自动化控制依赖程度较低，运转 灵活。 (5). 不停产检修的曝气系统使好氧系统运行更为稳定可靠。 4.3 本工程特色设备简介 我公司经过理论分析和多次的模拟试验，开发出自动高效脉冲布水器、管 状可变微孔曝气器、先进实用的曝气装置等特色设备，有效地保障了工艺的应 用，可为业主单位节约大量运行成本。 1、自动高效脉冲布水器自动高效脉冲布水器 自动高效脉冲布水器是根据厌氧池对水流状态的要求及目前各种布水器的 特点而研究开发出来的，是一种理想的高效节能、操作可靠的布水系统。自动 - 16 - 高效脉冲布水器是利用虹吸管中快速流动的水流将主管道中的空气带走，使主 管道内形成一定的真空度，在管道内外大气压的作用下容器中的水进入主管道 后排入池中。由于水流速度很快，布水能在短时间内完成，达到脉冲的效果， 搅起池底的污泥，使池内废水、污泥不断充分混合处于流化状态，厌氧菌与废 水中的有机物得到充分的接触反应。该布水器具有以下优点：结构简单，不 需复杂设备，整个吸气布水过程靠水力自动完成，维护管理方便；能耗低， 效率高，除提升来水外无需其他的动力；配水均匀，水力搅拌效果好；使 用寿命长等。 下表对脉冲布水和潜水搅拌两种比较常见的布水方式进行了比较，可以清 楚的看出脉冲布水的优越性。 表 4-1 脉冲布水与潜水搅拌性能比较 布水方式 项 目 脉冲布水潜水搅拌 布水效果 布水效果好， 生物污泥流失少 布水效果一般，生物污泥流失多 因此需设沉淀池和污泥回流系统 施工方式需增设出水槽无出水槽 配水均匀性均匀性良好均匀性一般 设备维修方便易行不方便，需吊出水面维修 设备性能稳定可靠国产设备难以达到要求 - 17 - 进口设备价格较高 动力消耗无、仅靠水泵自身扬程即可潜水搅拌机能耗较大 由上表可以看出，在厌氧池中不管是从保证处理效果，还是从运行费用等 来看，选择脉冲布水是比较合适的。 脉冲布水方式，保证了污泥浓度以及泥水混合效果，控制了易燃、恶臭气 体产生，这样在较好的处理效果下，缩短了停留时间，减小了池容，降低了投 资。 2、管状可变微孔曝气器 在废水处理工程中，好氧曝气系统的能耗是废水处理能耗的最主要组成部 分，因此应合理地选择高效节能的曝气器。一般常用的曝气方式有射流曝气、 表面曝气机和可变微孔管状曝气等，现将几种主要曝气方式的比较列表如下： 表 4-2 曝气方式的比较 曝气方式 项 目 管状微孔曝气射流曝气表曝机 动力效率高中低 运行成本低中高 氧利用率高高中 应用范围 应用广泛稳定可靠 适合本好氧工艺 多用于小型污水处 理厂，并以活性污 泥工艺为主 中小型污水处理厂 不适合本好氧工艺 运行稳定性良好良好对设备要求高 占 地占地较大占地小占地小 噪 音噪音较大噪音小噪音小 运行状况运行稳定 由于废水中含有泥 沙杂质，喷嘴易磨 损，导致充氧效率 大大降低 国产设备性能较差 进口设备价格高 维 修采用上浮式曝气安维修不方便维修不方便 - 18 - 装维修方便 本工程使用的管状可变微孔曝气器由广州中环万代环境工程有限公司研制 生产的一种新型、高效的曝气设备。可变微孔曝气器是一种负压设计的曝气设 备，是一种具有微孔曝气、防堵塞、有效服务面积大、气泡直径小和氧气利用 率高等特点的高效曝气设备。其氧气利用率达 15%以上，并已在工程中长期运 行使用，取得了良好曝气效果，现已被广泛运用于工程中。可变微孔曝气器的 膜采用高质量的进口原材料，确保了使用寿命。 在废水处理站的运行中，动力消耗是运行费用主体，而曝气的动力消耗是 整个系统动力消耗的主要来源。在运用管状可变微孔曝气器后，可减少风机的 动力消耗，降低整个废水处理系统的运行费用。 3、先进实用的曝气装置 可变微孔上浮式曝气装置是我公司根据水中氧气的转移原理及目前各种充 氧曝气方式的特点而研究开发出来的，它是一种理想的溶氧效率高、检修方便、 操作可靠的曝气装置。 与其它曝气装置相比，该曝气装置具有以下优点：不易被腐蚀，使用寿 命长；检修方便，维护简单；曝气效果好等。 该装置空气支管装在池体水面以上，避免与废水接触，因此不易被腐蚀。 该装置将曝气器连接在一根曝气管上，成“丰”字型，组成一曝气平台，还 可以根据需要，两个“丰”字型连接成一组。这样的曝气平台再与曝气主管通过 法兰连接，检修时，只需将要检修的曝气平台法兰松开，把曝气器从水中提上 来即可进行检修、更换，无需排掉池中的废水。 这种曝气平台停留在水深 45m 处，气泡在其表面逸出时，直径约为 - 19 - 50m。如此微小的气泡使得氧气接触面积增大和氧气传送效率提高。 本曝气系统更能充分发挥好氧池的去污功效，同时由于可变微孔曝气器布 置在池底部，曝气均匀、曝气效率高，对整个池内的泥水形成很好的搅动，提 高了好氧系统的去污功效。 4.4 污泥处理工艺选择 4.4.1 污泥处理的目的 废水处理厂是将废水中部分 ss、bod 等污染物质，转化成污泥。污泥含 水率高、有机物含量较高，不稳定，且易腐化，还含有致病菌和寄生虫卵。因 此，必须对污泥进行处理和处置，避免造成二次污染。污泥处理的目的是：分 解有机物，杀灭致病菌和寄生虫卵，使污泥稳定化，尽量利用污泥中的资源。 4.4.2 污泥处理工艺 根据本废水处理工程实际情况，我们选择浓缩+脱水工艺处理污泥，经稳定、 脱水的污泥外运处置。 4.4.3 污泥处理设备选择 常见的机械浓缩脱水有带式和离心式污泥浓缩脱水一体化机械两种，离心 式污泥脱水机有操作环境较好，冲洗水用量少，不需加压等优点，但设备价格 较高、装机容量较大。而带式污泥脱水机虽然操作环境较差，反冲洗水量较大， 但是设备价格较低，装机容量小，维护管理运行费用低。从降低能耗，减少运 行费用及控制投资方面综合考虑，在本方案中，我们采用带式压滤机。 4.4.4 泥饼、滤液处置 机械脱水后的泥饼外运填埋，或运至废弃物处理厂按照固体废弃物处置。 滤液回流至集水池。 - 20 - 4.5 工艺流程 4.5.1 工艺流程说明 从生产车间来的废水经过格栅后进入 1 集水池后提升到筛网平台，废水经 过滤去细小纤维和较小的漂浮物后，自流进入反应池。在反应池中使投加的絮 凝剂与废水混合，再通过初沉池沉淀，沉淀下来的污泥由刮吸泥机吸出，然后 泵送至污泥浓缩池。初沉池的出水自流到调节池，调节水质水量后泵送到水解 酸化池(若废水温度过高，则先经冷却塔降温后再提升至水解酸化池)。 在水解酸化池中，胞外酶和酸化菌将污水中大分子有机物分解成小分子有 机物，使污水中溶解性有机物显著提高，在短时间内和相对较高的负荷下获得 较高的悬浮物去除率，改善和提高原水的可生化性。水解酸化池出水自流进入 pafr 反应器，pafr 反应器由脉冲布水器进行布水，在产甲烷细菌的作用下， 水解酸化池的厌氧产物被分解转化为甲烷气体，cod 大大降低。pafr 反应器 出水进入好氧池，在好氧池中，微生物利用好氧菌吸附、氧化、分解废水中的 有机物。好氧池所需的氧气由鼓风机供给，好氧池出水进入二沉池进行泥水分 离，沉淀下来的污泥由刮吸泥机吸出，部分污泥回流至生化系统。二沉池出水 再进入 2反应池、终沉池进行进一步处理后，出水达标排放。 物化污泥和生化剩余污泥经浓缩后，利用带式压滤机对其进行脱水，脱水 后的污泥外运处置。浓缩池上清液及污泥脱水时的滤液均返回集水池再处理。 - 21 - 4.5.2 工艺流程框图 物化污泥 回 流 污 泥 剩余污泥 车间来水 格栅 集水池（提升） 反应池 初沉池 调节池（提升） 好氧池 二沉池 鼓风机 鼓风曝气 污泥浓缩池 图 4-1 工艺流程图 上清液 斜筛 达标排放 pafr 反应器 冷却塔 pac、pam 纸浆池 纸浆 污泥脱水间 水解酸化池 终沉池 外运处理 - 22 - 4.6 设计处理效果预测 根据进出水水质及处理要求，本工程要求的污染物去除率如下表所示： （见表 4-3） 表 4-3 主要污染物去除效果一览表(单位：mg/l ph 除外) codcrbod5ssph 原水40001200200069 细格栅3600(10%) 1176(2%) 1800(10%) 筛网2592（28%） 1058.4(10%) 1296(28%) 初沉池1296（50%） 635.0(40%) 194.4(85%) 水解酸化池、pafr 反 应器 583.2(55%) 317.5(50%) 好氧池、二沉池116.6(85%) 25.4(92%) 33.0(83%) 终沉池87.5(25%) 19.8(22%) 30(9%) 69 排放标准90203069 注：1、括号内的数据为该处理单元的去除率，各单元均为出水水质； 2、以上数据仅为预测，实际运行时会有所波动，应以实际运行结果为准， 本设计方案保证最终出水达标排放。 4.7 废水处理系统设计 废水处理系统设计有关情况说明如下： 1、以下构筑物如无特别说明，均按 6000m3/d 设计； 2、本方案暂定格栅井进水水位为地面下 0.2 米，进水水位根据实际情况调 整； 3、业主负责将废水收集至新建的格栅渠，我方负责出水至终沉池壁外 1 米； 4、业主负责高压变配电系统。 - 23 - 4.7.1 格栅渠 (1) 功能：设细格栅一道，用以去除大块的漂浮物，以防止其后的处理构 筑物管道、水泵等设备堵塞。 (2) 设计参数 外形尺寸：l(m)b(m)h(m) =3.01.52.0 结构形式：钢砼结构 数量：1 座 (3) 主要设备 回转式细格栅机 型号：gshz-700 数量：1 台 栅条间隙：b=3mm 栅宽 b=0.7m 格栅安装倾角：70 电机功率：n=1.5kw 4.7.2 集水池、1#提升泵房 (1). 功能：调节水量水质，并将废水提升到纤维回收系统。 设计参数： 外形尺寸：集水池：s(m2)h(m) =67.5 m24.0 1#提升泵房：l(m)b(m) =8.05.0 集水池有效水深：he=3.5m 集水池停留时间：hrt=0.8h 结构形式：集水池：钢砼结构 1#提升泵房：半地下式钢筋混凝土框架结构，与集水池合建。 数量：各 1 座 (3) 主要设备 a. 废水提升泵 型号：kps65-150 数量：2 台（1 用 1 备） 流量：q=275m3/h 扬程：h =11.0m 功率：n15kw/台 b. 浮球液位计 数量：1 套 c. 电动葫芦 - 24 - 型号：1t*9m 数量：1 台 起吊重量：t=1 吨 提升高度：9 米 功率：n1.5 kw/台 d. 地沟排水泵 型号：50qw10-10-0.75 数量：1 台 流量：q10m3/h 扬程：h=10m 功率：n=0.75kw 4.7.3 筛网、集浆池 (1) 功能：通过筛网来拦截废水中较小悬浮物，可大幅度降低废水的悬浮 物；集浆池回收纸浆。 (2) 设计参数 a 筛网平台 外形尺寸：l(m)b(m) =8.06.0 b 集浆池 外形尺寸：l(m)b(m) h(m) =8.06.04 结构形式：筛网平台：框架结构， 集浆池：半地下式钢砼结构 数量：1 座 (3) 主要设备： a. 斜筛 80 目 数量：1 套 b. 反冲洗水泵： 型号：jq100-80-296b 数量：1 台 水量：q=19m3/h 扬程：h=18.5m 功率：n5.5kw c、纸浆泵 型号：jq100-80-296 数量：2 台(1 用 1 备) 流量：q=32m3/h 扬程：h=12m 功率：n3kw 注：纸浆泵扬程需要根据实际情况调整，价格也随之调整。 4.7.4 1反应池、初沉池 (1) 功能：在 1#反应池加药混凝反应，于初沉池中去除废水中的悬浮物质 - 25 - 及部分无机盐。 (2) 设计参数 外形尺寸：反应池：l(m)b(m)h(m) =6.04.04.5 初沉池：d(m)h(m) =20.04.0 反应池停留时间：hrt=14min 初沉池表面负荷：q=0.85 m3/ m2h 结构形式：钢砼结构 数量：各 1 座 (3) 主要设备： a. 全桥式周边传动刮泥机 型号：cg20b 数量：1 套 功率：n=3.0kw/台 b、污泥泵 型号：jq150-100-315 数量：2 台（1 用 1 备） 流量：q=122m3/h 扬程：h=12.5m 功率：n7.5kw/台 4.7.5 调节池、冷却塔平台、2#提升泵房 (1). 功能：收集初沉池出水，调节水量水质、降低水温并提升至生化系统。 设计参数： 外形尺寸：调节池：s(m2)h(m) =194m24.0 冷却塔平台：l(m)b(m)=6.05.0 2#提升泵房：l(m)b(m) =14.05.0 有效水深：he=3.5m 调节池停留时间：hrt=2.4h 结构形式：调节池：钢砼结构 2#提升泵房：半地下式钢筋混凝土框架结构，与调节池合建。 数量：各 1 座 (3) 主要设备 a. 废水提升泵 - 26 - 型号：xa125/26 数量：2 台（1 用 1 备） 流量：q=275m3/h 扬程：h=19.0m 功率：n22kw/台 b. 冷却塔 型号：gwnl-250 数量：1 套 流量：q=250m3/h 功率：n15kw 进水温度：50 出水温度：38 c. 冷却循环泵（置于 2#提升泵房） 型号：kps65-150 数量：2 台(1 用 1 备) 流量：q=275m3/h 扬程：h=11.0m 功率：n15 kw/台 d. 电磁流量计 型号：ldt-250 规格：qmax=400m3/h 数量：1 套 e. ph 在线仪 型号： pc350 数量：1 套 f. 超声波液位计 型号：fmu231e-aa31 数量：1 套 g. 地沟排水泵 型号：50qw10-10-0.75 数量：1 台 流量：q10m3/h 扬程：h=10m 功率：n=0.75 kw h. 方闸门 型号：syf-400 数量：1 台 功率：n0.75kw i. 电动葫芦 型