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(环境工程专业论文)鞋材纸板制造废水的回用研究.pdf.pdf 免费下载
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广东工业大学硕士学位论文 除率为2 4 5 6 。 ( 3 ) 混凝沉淀和化学氧化的联合处理试验表明,混凝沉淀f e n t o n 氧化工艺可 较好的降低废水的c o d ,对其去除率可达7 4 以上,处理后的废水可达到回用要求, 而n a c i o 氧化混凝沉淀工艺则对废水的脱色效果较好,它对废水的脱色率达到8 1 以上。因此,在一般情况下,可用混凝沉淀f e n t o n 氧化联合工艺处理生产废水; 当对回用水的脱色效果要求较高时,则可用n a c l 0 氧化混凝沉淀工艺处理废水。 关键词:造纸废水:循环回用:混凝沉淀;f e n t o n 氧化;n a c i o 氧化 i i a b s t r a c t a b s t r a c t w a s t e w a t e r r e u s i n g c a nr e d u c et h ew a s t e w a t e rd i s c h a r g ea n dl o w e r w a t e r c o n s u m p t i o no fp a p e rm a k i n g as h o ep a p e r b o a r dp l a n to f f o s h a nh a ds o m ep r o b l e m s b e c a u s eo fw a s t ew a t e rr e c y c l i n g t h i st o p i ca n a l y z e dt h ec a l 1 s c so ft h e s ep r o b l e m s ,p u t f o r w a r ds e v e r a lc o u n t e r m e a s u r e st os o l v et h e s ep r o b l e m s ,a n dc h o s ea p p r o p r i a t em e t h o d s t ot r e a tt h i sw a s t e w a t e rp r o p e r l yt h e nr e u s e di t t h em a i np u r p o s eo ft h i ss t u d yw a sn o t o n l yt op r o v i d eas o l u t i o n sf o rt h e s ep r o b l e m st h a tw a s t e w a t e rr e u s i n gl e a d st oi nt h es h o e p a p e r b o a r dp l a n t ,b u ta l s o t op r o v i d es o m er e f e r e n c ef o rw a s t e w a t e rr e u s e i n go fo t h e r p a p e rm i l l sa tt h es a m et i m e t h i sp a p e ra n a l y z e dt h ew a t e rq u a l i t yc h a n g e so fw h i t e w a t e r ,a n df o u n dt h e v a r i a t i o no ft h ea c c u m u l a t i o no fh a r m f u ls u b s t a n c e si nc y c l e c o m b i n e dw i t ht h e p r o d u c t i o ns h u a t i o na sw a s t e w a t e rr e c y c l i n g ,i tp r o v i d e dc r i t i c a lv a l u eo f t h ec i r c u l a t i n g w a t e ri n d e x :c o dw a sa b o u t5 7 0 0 m g 1 ;s s w a sa b o u t110 0 m g l ;t h ec h r o m aw a s6 0 t i m e s ,a n dt h ew a s t e w a t e rh a db er e u s e df o r6d a y s w h e nt h ew a s t e w a t e rh a db er e u s e d f o r13d a y so rs o ,c o da n ds so fw h i t e w a t e ri nw e te n dr e a c h e dad y n a m i cb a l a n c e ,t h e n t h ec o dw a s15 7 0 0 r n g lo rs o ,s sw a s5 6 0 0 m g lo rs o ,a n dt h ec h r o m aw a s12 0t i m e so r s o i no r d e rt oe l i m i n a t et h ee f f e c t so fh a r m f u ls u b s t a n c e st h a tw e r ea c c u m u l a t e db y w a s t e w a t e rc y c l e ,w o r k e r sh a dt oi n c r e a s ep r o d u c t i o na d d i t i v e sd o s a g e h o w e v e r ,w h e n t h ec y c l ew a st oac e r t a i ne x t e n t ,a d d i t i v e st h a tw e r ei n c r e a s e dc o u n dn o te l i m i n a t et h e h a r m f u li n f l u e n c eo np r o d u c t i o n t h ew o r k e r sh a dt od i s c h a r g ew a s t e w a t e ra n di n j e c t f r e s hw a t e r , t h e nw a s t e w a t e re n t e ri n t ot h en e x tr e u s ec y c l e c o n s i d e r i n gt h es i m p l ea n da p p l i c a b i l i t yo ft h ep r o c e s sa n dt h ee f f i c i e n c yo ft h e i n i t i a li n v e s t m e n t ,t h i sp a p e rc h o s ec o a g u l a t i o np r e c i p i t a t ea n dc h e m i c a lo x i d a t i o na st h e w a s t e w a t e rt r e a t m e n tp r o c e s s i ti n v e s t i g a t e dt h ee f f e c to ft h ea m o u n to f c o a g u l a n td o s a g e a n dp ho nc o a g u l a t i o np r e c i p i t a t i o n a sf o rc h e m i c a lo x i d a t i o ne x p e r i m e n t ,i ti n v e s t i g a t e d t h ee f f e c to ft h eo x i d a n ts p e c i e s ,o x i d a n td o s a g e ,p ha n dr e a c t i o nt i m eo ni t st r e a t m e n t e f f e c t t h er e s u l t ss h o w e dt h a t : ( 1 ) t h eb e s to p e r a t i n gc o n d i t i o n so fc o a g u l a t i o ns e d i m e n t a t i o nw e r gt h a tp a c d o s a g ew a s 12 0 r n g l ,p a m d o s a g e w a s2 5 m g la n d p hw a s9 u n d e r t h e s e 1 1 i 广东工业大学硕士学位论文 c o n d i t i o 璐,t h er e m o v a lo f s sw a sa b o u t7 0 c o dr e d u c e da b o u t3 0 a n dt h er e m o v a l o f c h r o m aw a s4 8 3 5 ( 2 ) t h eb e s to p e r a t i n gc o n d i t i o n so ff e n t o no x i d a t i o nw e r et h a th 2 0 2d o s a g ew a s 4 0 r n l l ,w h i c hw a sa b o u t1 3t i m e so ft h e o r yd o s i n gq u a n t i t y , t h er a t i oo ft h en f2 + 倒h 2 0 2 w a s0 1 ,p hw a s4a n dt h er e a c t i o nt i m ew a s8 0m i n u t e ,u n d e rt h e s ec o n d i t i o n s , c o do f w a s t e w a t e rr e d u c e da b o u t3 0 a n dt h er e m o v a lo fc h r o m aw a s4 2 9 1 1 1 e b e s t o p e r a t i n gc o n d i t i o n so fn a c l oo x i d a t i o nw e r et h a tn a c i od o s a g ew a s10 m l l ,p hw a s 3 ,o x i d a t i o nt i m ew a s4 5 m i n u t e ,u n d e rt h e s ec o n d i t i o n s ,r e m o v a lo fc o dw a s2 7 a n d t h ec h r o m ar e d u c e d7 5 4 t h eo p t i m u mo p e r a t i n gc o n d i t i o n so ft h ek m n 0 4o x i d a t i o n w e r et h a tk m n 0 4 d o s a g ew a s4 0 m g l ,p hw a s3 ,o x i d a t i o nt i m ew a s5 0m i n u t e i n k m n 0 4o x i d a t i o ne x p e r i m e n t ,md e c o l o r i z a t i o ne f f e c tw a sn o to b v i o u s ,a n dt h eb e s t r e m o v a lo f c o dw a s2 4 5 6 ( 3 ) t h ej o i n te x p e r i m e n to f c o a g u l a t i o np r e c i p i t a t ea n dc h e m i c a lo x i d a t i o ns h o w e d t h a tt h ec o a g u l a t i o np r e c i p i t a t e f e n t o no x i d a t i o np r o c e s sc o u n db ee f f e c t i v e l yr e d u c e d t h ec o do fw a s t e w a t e r , t h er e m o v a lo fc o dw a sa b o v e7 4 t h et r e a t e dw a s t e w a t e r c o u n dr e a c ht h el e v e lf o rr e u s i n g a n dt h ed e c o l o r i z a t i o ne f f e c to fn a c l 0o x i d a t i o n c o a g u l a t i o ns e d i m e n t a t i o np r o c e s sw a sb e t t e rt h a no t h e rp r o c e s s e s ,a n di tc o u n dr e d u c e c h r o m ao fw a s t e w a t e rm o r et h a n81 i ng e n e r a lt h ec o a g u l a t i o np r e c i p i t a t e f e n t o n o x i d a t i o np r o c e s sc o u n db eu s e df o rw a s t e w a t e rt r e a t i n g h o w e v e r ,n a c l 0o x i d a t i o n - c o a g u l a t i o ns e d i m e n t a t i o np r o c e s ss h o u l db eu s e dw h e nd e c o l o r i z a t i o ni sn e e d e d k e y w o r d s :p a p e r m a k i n gw a s t e w a t e r ;r e c y c l ea n dr e u s e ;c o a g u l a t i o na n ds e d i m e n t a t i o n ; f e n t o no x i d a t i o n ;n a c i oo x i d a t i o n i v 广东工业大学硕士学位论文 c o n t e n t s a b s t r a c ti nc h i n e s e i a b s t r a c t i i i c o n t e n t si nc h i n e s e v c o n t e n t s v i i i c h a p t e r1i n t r o d u t i o n 1 1 1 1w a t e rp o l l u t i o na n dw a t e rs t a t u so f t h ew o r mp u l pa n dp a p e ri n d u s t r y 1 1 1 1a m e r i c a 1 1 1 2g e r m a n y 2 1 1 3j a p a n 3 1 1 4o t h e rd e v e l o p e dc o u n t r i e s 3 1 2w a t e r p o l l u t i o na n dw a t e rs t a t u so f t h ep u l pa n dp a p e ri n d u s t r yi nc h i n a 4 1 。2 1t l l er e a s o nf o rw a t e rp o l l u t i o nl o a da n dw a t e rs t a t u so fc h i n e s ep u l pa n dp a p e r i n d u s t r y 5 1 2 27 i h ep r o b l e m so f p a p e r m a k i n gw a s 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m u l a t i o no f h a r m f u lm a t e r i a li nt h ep r o d u c t i o n 1 6 2 3 1p u l pw a t e rb a l a n c ef i g u r e 1 6 v ! i i c o n t e n t s 2 3 2s u b s t a n c ea c c u m u l a t i o no f t h ew h i t ew a t e r 18 2 4p r o b l e m sa n ds u g g e s t i o n s 2 2 2 4 1p r o b l e m sb r o u g h tb yw h i t e w a t e rc i r c u l a t i o n 2 2 2 4 2s u g g e s t i o n s 2 4 2 5c h o i c e o f w a s t e w a t e rt r e a t m e n tp r o c e s s 2 8 2 5 1c o n s i d e r a t i o n sa n dp r i n c i p l e so f p r o c e s sc h o i c e 2 8 2 5 2d e t e r m i n e dt r e a t m e n tp r o c e s s 2 8 2 6w a t e rq u a l i t yo f e x p e r i m e n t 2 9 2 7c h a r a c t e r i z a t i o np a r a m e t e r sa n dt e s tm e t h o d s 2 9 c h a p t e r 3c o a g u l a t i o na n ds e d i m e n t a t i o ne x p e r i m e n t 31 3 1e x p e r i m e n te q u i p m e n ta n dm a t e r i a l s ”31 3 1 1e x p e r i m e n tm a t e r i a l s 31 3 1 2e x p e r i m e n te q u i p m e n t s 3 2 3 2m 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t o no x i d a t i o ne f f e c t 4 2 4 1 3t h ee f f e c to f p ho nf e n t o no x i d a t i o ne f f e c t 4 3 4 1 4t h ee f f e c to f r e a c t i n gt i m eo nf e n t o no x i d a t i o ne f f e c t 4 4 广东工业大学硕士学位论丈 4 2n a c i oo x i d a t i o ne x p e r i m e n t s j 4 4 4 2 1t h ee f f e c to f n a c l 0d o s a g e so nn a c l 0o x i d a t i o ne f f e c t 4 5 4 2 2t h ee f f e c to f p ho nn a c i oo x i d a t i o ne f f e c t 4 6 4 2 3t h ee f f e c to f r e a c t i n gt i m eo nn a c l 0o x i d a t i o ne f f e c t 4 7 4 3k m n 0 4o x i d a t i o ne x p e r i m e n t s 4 7 4 3 1t h ee f f e c to f k m n 0 4 d o s a g e so nk m n 0 4 o x i d a t i o ne f f e c t 4 8 4 3 2t h ee f f e c to f p ho nk m n 0 4o x i d a t i o ne f f e c t 4 9 4 3 3t h ee f f e c to f r e a c t i n gt i m eo nk m n 0 4o x i d a t i o ne f f e c t 5 0 4 4c h a p t e rs u m m a r y 51 c h a p t e r 5t h ej o i n te x p e r i m e n to fc o a g u l a t i o np r e c i p i t a t ea n dc h e m i c a l o x i d a t i o n5 2 5 1m e t h o d so f t h ej o i n te x p e r i m e n t 5 2 5 1 1m e t h o do fc o a g u l a t i o n - c h e m i c a lo x i d a t i o ne x p e r i m e n t 5 2 5 1 2m e t h o do f c h e m i c a lo x i d a t i o n - c o a g u l a t i o ne x p e r i m e n t 5 3 5 2r e s u l t sa n da n a l y s i so f t h ej o i n te x p e r i m e n t 5 3 5 3c h a p t e rs u m m a r y 5 7 c o n c l u s i o n sa n dp r o s p e c t s 5 8 r e f e r e n c e s 6 0 p a p e r sp u b l i s h e dd u r i n gp r e d o c t o r a l 6 3 a n n o u n c eo fc r e a t i v i t y 6 4 a c k n o w l e d g e m e n t s 6 5 x 第一章绪论 第一章绪论 1 1 世界制浆造纸产业水污染负荷及用水现状 造纸产业是与国民经济发展密切相关的基础产业之一,同时纸与纸板的消费水 平也是衡量社会文明程度的标志之一。据统计,2 0 0 7 年纸和纸板产量合计达到3 9 5 亿吨,纸浆产量达1 8 亿吨。 水在造纸过程中起着非常重要的作用,其用途多用量大。例如:能量的传递要 用到水( 以蒸汽和水能形式) ,纸机清洗和冷却要用到水,浆料的制备和流动也是水 的功劳。水是制浆造纸工业的命脉。同时水也是人类赖以生存的宝贵资源,是人类 生存的基本要素。在世界各国对水资源越来越重视的今天,制浆造纸工业毫无疑问 的也就成为了人们关注的焦点。 传统纸业既是用水大户,同时也是水污染的主要产业之一。从2 0 世纪5 0 年代 开始,一些先进发达国家已经开始重视造纸工业用水及其污染的问题。他们采取各 种先进措施,使得先进纸业的吨纸用水量逐渐从两百多吨降到一百多吨直至现在的 几十吨。2 0 世纪8 0 至9 0 年代,造纸企业的生产用水实行全面统筹规划、循环利用, 并积极采用中、高浓度等先进技术,减少了生产废水的产生量。这不仅减少了污水 对环境的影响,同时也缓解了世界性的水资源短缺这一问题。 以下对美国、德国以及日本的纸业用、排水及其污染负荷做一简单的介绍【l l 。 1 1 1 美国 1 9 7 5 年,美国制浆造纸产业的污水平均单位排放量为8 5 m 3 t 。而由于工艺的改 进以及废水的合理循环回用,1 9 9 9 年美国的吨纸污水排放量相比于1 9 7 5 年的下降 了3 7 6 ,平均排放量为5 3m 3 t 。1 9 7 5 年至1 9 9 9 年间,美国的造纸工业中每吨风 干纸浆的平均污水排放量,其生产废水b o d 。、t s s 以及可吸附有机卤化物( a o x ) 排放量分别如表1 1 所示。 广东工业大学硕士学位论文 表1 1 美国制浆造纸业用水及排污现状 t a b 1 - 1t h ew a t e rd e m a n da n dd i s c h a r g es t a t u so f p u l pa n dp a p e ri n d u s t r yi n a m e r i c a n 1 1 2 德国 德国是欧洲第一大纸品生产国家,它的纸和纸板的产量居世界第四位。德国纸 业一贯重视节水,其节水效果在世界上处于领先地位。 随着纸业生产技术的不断进步,其节水技术也不断进步。从2 0 世纪7 0 年代中 期到8 0 年代中期,德国纸业的吨纸排水量大幅度减少。8 0 年代中期以后,其吨纸 排水量下降趋势减少。德国纸厂吨纸排水量1 9 7 4 年2 0 0 1 年变化情况如表1 2 所 示。 表1 21 9 7 4 _ - 2 0 0 1 年的德国纸厂吨纸排水量 t a b 1 - 2w a t e rd e m a n do f e v e r yt o np a p e ri ng e r m a np a p e rm i l l sd u r i n g19 7 4a n d2 0 0 1 年份吨纸排水量( m 3 ,t )年份吨纸排水量( m a t ) 1 9 7 44 61 9 8 81 6 3 1 9 7 63 61 9 9 01 4 5 1 9 7 8 3 4 1 9 9 21 4 1 1 9 8 12 4 1 9 9 4 1 3 6 1 9 8 62 01 9 9 61 2 3 1 9 8 71 6 82 0 0 11 1 2 2 第一章绪论 1 1 3 日本 日本是世界第三大产纸国。从2 0 世纪7 0 年代开始,日本开始努力治理造纸所 带来的环境污染,所得成绩显著。虽然日本的纸和纸板产量不断提高,但是由于对 先进节水技术的开发以及废水治理的深入,其用、排水量及污染负荷却在不断降低。 1 9 7 5 年至1 9 9 7 年,日本制浆造纸产业单位用水量变化如表1 3 所示。 表1 3 日本制浆造纸产业单位用水量变化 t a b 1 - 3w a t e rd e m a n do f e v e r yt o np a p e r mj a p a n e s ep a p e rm i l l s 从表1 3 可知,1 9 9 7 年日本的纸和纸板产量比1 9 7 5 年的增加了9 1 6 ,而其清 水总用量还减少了1 3 2 。1 9 7 5 年,日本的吨纸用水量为2 2 7 6m 3 a ,而1 9 9 7 年的 仅为1 0 3m 3 a ,同比下降了5 4 7 。但是,相对于欧美等国家来说,其单位用水量还 是很高,还有待新技术的开发及应用。 1 1 4 其它发达国家 为了减少纸品生产排水量,欧盟在各成员国中设置了一个统一的允许排放标准, 并且为各成员国下发了一个指导性文件b r e f 。通过最佳实用技术的推进,欧盟的 全部纸厂的吨纸排水量达到了一个很低的水平。如:芬兰为2 0 一t ,西班牙为1 8m 3 a , 比利时为3 0m 3 a ,葡萄牙则为4 2m 3 a 。 而北美的加拿大在2 0 0 0 年的纸业单位排水量为8 9m 3 a ,挪威的平均吨纸排水 量则只有2 6m 3 。 广东工业大学硕士学位论文 1 2 我国制浆造纸产业水污染负荷及用水现状 据统计田,我国县级以上纸和纸板生产工业在1 9 9 9 年和2 0 0 0 年的废水排放量 分别为3 0 亿m 3 和3 5 3 亿m 3 ,分别占全国工业废水排放量的1 5 2 及1 8 6 ,其 中处理排放量分别为1 1 2 亿m 3 及1 7 4 亿m 3 ,占造纸工业废水总排放量的3 7 3 及4 9 3 。排放废水中的c o d 分别为2 9 5 9 万吨及2 8 7 7 万吨,约占全国工业废水 c o d 总排放量的4 2 8 及4 4 ,万元工业产值c o d 排放量分别为o 3 4 吨及0 2 7 吨。2 0 0 0 年纸及纸板产量比1 9 9 9 年增加了3 4 ,但是2 0 0 0 年排放废水中c o d 排放量较1 9 9 9 年反而降低了2 8 ,废水处理排放达标量较上一年提高了5 5 4 , 万元工业产值c o d 排放量较上一年降低了2 0 6 。从以上数据可见,近年我国造 纸工业污染防治已取得一定的成绩,初步实现了“增产减污的目标。 然而,我国纸业生产用水和排污现状与世界先进水平相差甚大。我国造纸企业 的用水量大,用水效率也低。我国纸品生产的平均吨纸耗水量达l o o m 3 以上,而吨 纸浆的综合水耗更是高达3 0 0m 3 以上,同先进纸业国家的吨纸耗水量仅为l o 2 0m 3 相比,差距甚大。2 0 0 4 年,我国平均吨纸耗水量为1 2 3 t ,仍然是纸业发达国家的 6 1 0 倍。其中清水用量为3 7 3 亿吨,其重复利用率为4 5 8 1 ,仅仅相当于美国和 日本2 0 实际7 0 年代的水平,远远低于先进国家的8 0 的废水重复利用率【t 】。 据有关资料报道1 2 ,我国以非木浆为主的制浆造纸工业的吨纸废水排放量相当 巨大。我国非木材制浆造纸的吨产品废水排放量如表1 4 所示。 表i - 4 我国非木材制浆造纸的吨产品废水排放量单位:m 3 t t a b 1 - 4w a s t e w a t e re m i s s i o n so ft o n so fp r o d u c t si nc h i n e s en o nw o o dp u l p i n g a n d m d u a runit:and p a p e r m a k m gi n d u s t r y m 饥m 。t 种类吨纸废水排放量种类吨纸废水排放量 本色麦草浆 2 6 肚一5 8 5 漂白麦草浆 1 5 0 _ 2 7 9 本色稻草浆5 2 1 6 0 9漂白苇浆1 1 2 - 3 9 6 漂白竹浆2 2 6 - 4 6 0漂白蔗渣浆纸板1 9 3 漂白麦草浆造纸 6 5 0 漂白麦草机械浆 4 扣_ 2 0 0 漂白蔗渣浆2 2 5 7 9草浆纸板2 2 9 4 第一章绪论 1 2 1 造成我国制浆造纸产业用水及水污染负荷现状的原因 我国纤维原料的特殊性是造成我国纸业用水量及排污现状与国际水平相差甚大 的主要原因之一。我国是全球最大的草浆生产国。据统计,1 9 9 0 年到2 0 0 4 年全国 的非木浆产量占全国总原生浆料的8 3 以上。而草浆的取水量大,c o d 发生量高。 先进草浆厂的c o d 是先进木浆厂的7 倍多,由此造成了我国平均吨纸耗水量远高 于国际先进水平。 另外,我国造纸产业用水制度的不科学以及国家相关制度的不完善和监管不力 也是造成我国造纸废水用水量大、污染严重的主要原因。 1 2 2 我国造纸行业废水存在的问题 ( 1 ) 只注重末端治理 2 0 世纪9 0 年代以来,大部分企业为了废水的达标排放而选用末端治理技术, 减小了造纸废水排放带来的环境污染。但是由于企业花了很大的成本去处理废水, 从而增大了其生产成本,降低了产品竞争力。这些企业没有将节水和水污染治理当 作系统工程,没有遵循国家制定的“节水型工业企业导则 ,没有重视水回用和降低 水耗的问题。 ( 2 ) 过度追求“零排放 另外一些企业则恰好相反,它们没有彻底了解“封闭循环 和“零排放 的内 涵,一味追求所谓的零排放,对污水不做任何处理,直接封闭循环回用,从而使回 用水水质变差,严重影响了纸品的生产过程和产品的质量。 1 3 造纸废水循环回用带来的影响及其控制手段 1 3 1 造纸废水循环回用带来的影响 造纸浆料上网成形时纸浆浓度一般在0 3 1 o ,作为纤维分散介质的水占 5 广东工业大学硕士学位论文 9 9 以上,每抄造1 吨纸约产生1 5 0 - - - 3 5 0 m 3 的白水。白水中最主要的成分为细小纤 维和填料,其本身是造纸原料的一部分。因此,为了节约资源,降低生产成本,白 水循环回用是必须的1 3 卜1
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