制浆造纸废水处理设计工艺

聊城大学本科毕业论文（设计）成都工业学院环境监测及治理专业 环保设备课程设计制浆造纸废水处理设计工艺学 生：李小场 班 级：11472 学 号：20指导教师：彭明江 2013 年 12 月设计任务书本方案确定设计污水处理站总处理规模10000m3/d，即416.6m3/h。废水经处理后全部回用于生产，实现废水零排放。经处理后污水达到厂方回用水标准。根据业主提供的水质资料，废水水质情况及排放标准见表2-1及2-2：表2-1原水污染物的浓度 (单位：mg/L,pH除外)指标pHCODCrBOD5SS进水水质7-812003002000污水经处理后达到业主要求的排放标准：表2-2污染物排放标准 (单位：mg/L, PH除外)指标pHCODCrBOD5SS出水水质6-93005070绪论 造纸业是传统的用水大户，也是造成水污染的重要污染源之一。目前，我国造纸工业废水排放量及COD 排放量均居各类工业排放量的首位，造纸工业对水环境的污染最为严重，它不但是我国造纸工业污染防治的首要问题，也是我国工业废水进行达标处理的首要问题。近年经过多方不懈努力，造纸工业水污染防治已取得了一定的成绩，虽然纸及纸板产量逐年增加，但排放废水中的COD却逐年降低。由此看出，造纸工业初步实现了“增产减污”的目标，但是造纸行业约占排放总量50%的废水尚未进行达标处理，废水污染防治任务还很繁重。来自浆厂的废水中所含化学成分较复杂，除具有一般污水性质外，尚含有油和较高的色度等其他污染物质，且污水具有较高的温度，为此采用物化生化相结合的污水处理工艺，能确保处理后水质达到排放要求。由于原污水水温较高，故采用冷却塔对原污水进行冷却处理，以便保证后续生化处理的正常进行。由于纸浆废水有机污染物浓度较高，本方案采用A/O生化处理和生物接触氧化相结合的处理系统。而对污水中色度的处理采用加药混凝反应进行处理。以木材为原料的制浆厂在备料过程中所产生的废水主要包括洗涤水以及湿法剥皮机排出水，其中主要含有树皮、泥沙、木屑以及木材中的水溶性物质，包括果胶、多糖、胶质及单宁等1。废水处理系统的主要处理构筑物有格栅间、调节池、初沉池、储存池、污水提升泵房、冷却塔、A/O生化反应池、中沉池、生物接触氧化池、二沉池、混凝反应池、沉淀池、污泥浓缩脱水间等工艺流程1.2 蒸煮工段废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%以上，且具有高浓度和难降解的特点，它的治理一直是一项非常大的难题。黑液中的主要成分有3 种，即木质素、聚戊糖和总碱。其中木质素是一类无毒的天然高分子物质，它可以作为化工原料，具有广泛的用途，聚戊糖可用作牲畜饲料。1.3 漂白过程中产生的中段水纤维原料备料蒸煮洗浆筛选漂白纸机纸成品苛化石灰窖蒸发碱回收炉电除尘图1硫酸盐法制浆工艺流程图及主要污染特点3造纸废水处理工艺设计近年来，随着我国对造纸废水的深入研究，国内一批大、中型造纸企业废水处理设施运行良好，不仅使造纸废水达标排放，而且达到了部分水生产回用，造纸工业水污染防治已取得了一定的成绩。造纸废水处理工艺设计种类多样，下文简要介绍了一套造纸废水处理工艺。3.1 工艺流程废水处理工艺流程见图2所示。进水调节池格栅快混池絮凝池沉淀池水解池氧 化沟二 沉池污泥浓缩池污泥脱水泥饼外运图2废水处理工艺流程3.2 工艺流程描述废水中的SS、COD浓度较高,BOD5值相对较低，用絮凝剂进行沉淀一级处理因其既能去除SS又能有效降低COD、BOD5，还可以去除一些大分子难降解的有机物如木素、纤维素、有机氯等，而成为造纸废水处理的选择。混凝沉淀法不能去除可溶性有机物、难以实现对废水的达标排放，因此，必须合理设计工艺，辅以其他处理方法，例如，混凝沉淀-化学氧化处理法、厌氧-好氧生物处理法、混凝沉淀-好氧处理法等。本文选择混凝沉淀活性污泥工艺。来自造纸厂的造纸废水进入调节池，初步调节水量和水质， 以减小对后续生化处理装置的冲击，废水经格栅去除粗渣及悬浮物后进入集水井，由水泵提升至快混反应池。在快混反应池中投入聚合氯化铝(PAC)作絮凝剂,通过搅拌使PAC与废水均匀混合而后往絮凝反应池投入聚丙烯酰胺(PAM)作助凝剂，使微小絮体絮凝形成大的具有良好沉淀性能的絮凝体，并去除一部分色素。出水进入平流式沉淀池进行泥水分离。废水经物化的一级处理进入生化的二级处理。经物化一级处理的出水进入水解池,水解池迅速将吸附截留的不溶性有机物水解为可溶性物质。经酸化的废水进入曝气池，在曝气的作用下,泥水混合液得到足够的溶解氧，并使活性污泥和废水充分接触。废水中的可溶性有机污染物为活性污泥所吸附,并被微生物群体所分解，使废水得到净化。在二次沉淀池内，活性污泥与已被净化的废水分离，处理水排放，活性污泥在污泥区内进行浓缩，并以较高浓度回流曝气池。由于活性污泥不断增长，部分污泥作为剩余污泥由污泥泵送污泥浓缩池，污泥浓缩后经板框压滤机压滤脱水后外运处置，污泥浓缩池出水和压滤水(脱水)返回到调节池17。二次沉淀池清水经快速过滤器进一步截留未沉淀的SS，出水排入清水储存池供生产利用，为了防止回收利用水微生物大量繁殖生长，在出水中投加少量消毒剂。3.3 工艺设备说明3.3.1 格栅 格栅由一组平行的金属栅调制成，栅条间形成缝隙。截留率取决于缝隙的宽度。格栅选型的正确与否直接关系后续工艺的运行质量。常用的细格栅有回转耙齿式清污机、阶梯格栅、弧形格栅以及螺旋式格栅等。阶梯格栅截流能力弱，回转式细格栅虽然投资低，但卫生条件和截污能力较差,常常因为清渣不彻底，导致未清理的栅渣随水流到后续构筑物，阶梯格栅对污水中的砂粒适应能力差，常常因为栅层沉砂影响动栅条的运行。螺旋细格栅与其他类型细格栅比较,其特殊过栅水力流态，对植物纤维物质的截流能力很强,其成为传统细格栅的替代产品。3.3.2 混凝池经格栅去除残渣和悬浮物后的废水中常常含有用自然沉降法不能去除的悬浮微粒和胶体物质，向该废水中投加化学药剂来破坏胶体和悬浮微粒的稳定性，使其聚集为具有明显沉降性能的絮凝体，从而用重力沉降法进行分离。3.3.3 沉淀池造纸中段废水SS浓度高，多为植物纤维，采用气浮处理运行费用偏高，企业往往难以承受，设计中通常采用沉淀实现固液分离，可根据水质水量情况合理选择沉淀池类型。竖流式沉淀池的单池容量小，当处理水量较大时，池数较多，多采用人工排泥，因此常用在小型污水厂中;平流式和辐流式沉淀池常用在大、中型污水厂中，采用机械排泥。造纸废水流量大，污染负荷高，沉淀池的设计通常采用设有链带式刮泥机械的平流式沉淀池。图3为设有链带式刮泥机械的平流式沉淀池。图3 设有链带式刮泥机械的平流式沉淀池二沉池的设计通常采用周进周出的辐流式沉淀池,周边进水沉淀池具有耐冲击能力强、水力负荷高、沉降历时短和容积利用率高等优点，但其运行效果受配水槽配水均匀性的制约。目前常用的配水槽设计方法有等孔距法和变孔距法2种。由于变孔距法配水的稳定性和可靠性好,基本不受日常流量变化影响，且能够很好满足配水均匀性的要求，并且强调流速基本不变，能够最大限度降低环槽流速，使计算结果与实际情况更加吻合；采用变孔距法设计配水槽时，槽宽沿程直线变化,易施工，而且可以把配水槽和集水槽合建，所以在实际设计中采用变孔距法设计。图图4 辅流式沉淀池3.3.4 水解池水解池能迅速吸附、截留进水中颗粒物质与胶体物质,将截留的不溶性有机物水解为可溶性物质脂肪酸，二氧化碳，氨和氢等,有效的提高了废水可生化性。这主要是由厌氧有机分解菌分泌的胞外酶水解有机物质，这类菌的种类和数量随着有机物种类而变化。在它们的作用下，多糖分解为单糖，蛋白质分解为多肽和氨基酸，脂肪分解为甘油和脂肪酸。3.3.5 氧化沟由于氧化沟的突出特点,近年来氧化沟工艺在中段废水处理中得到了广泛的应用 18 ，其中的卡罗塞尔氧化沟工艺对于造纸废水具有以下特点: (1)抗冲击负荷能力强，少量高浓度的黑液混入，不会影响氧化沟的运行效果；(2)活性污泥浓度高，因此泡沫很少；处理效果好， BOD5 去除率高；(3)曝气机可采用倒伞曝气机，曝气机周围局部地区曝气强度高，而循环至曝气叶轮的混合液DO浓度低,有较高的传氧推动力，因此氧的转移效率较高；(4)工艺流程简单,构筑物少,操作维护简便; (5)污泥产量少，污泥性质稳定。 供氧是活性污泥法高效运行的重要条件，供氧多少一般用混合溶解氧的浓度控制。一般说，溶解氧浓度以不低于2MG/L为宜。 污泥在标准活性污泥法里，以SVI=50150为理想，达到200以上则认污泥可能膨胀；曝气池混合液悬浮固体浓度MLSS或MLVSS标准活性污泥法中，通常MLSS=15002000mg/L。设计计算结语随着科技的不断进展，制浆造纸废水处理和资源化技术日新月异。传统的废水处理回用技术不断被革新和发展，同时，出现了许多更新的、更先进的技术。对于黑液的处理，碱回收仍是最经济、最有效的途径。白水的处理和回用工艺现在已较为成熟，白水处理后回用，且可回收白水中的细小纤维。造纸废水的处理方法很多，但每种方法和工艺都有适用条件，各有其优点和不足。即使是非常先进的处理方法，也不可能独立完成处理任务。往往需要把几种方法组成一个处理系统，才能完成所要求的处理功效。一般来说，废水中的污染物是多种多样的，也有各自最佳的处理方法，可根据不同水质，并结合企业自身情况，选择最合适的废水处理系统。应当从新的角度认识废水，废水和资源是对立统一的，废水可以被认为是有待于开发的资源，只要技术过关、措施得当，废水完全可以转化为资源。参考文献1 赵庆良,李伟光. 特种废水处理技术M. 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2003,7580.2 李文颖,张颖杰.制浆造纸废水处理工艺实际应用J. 合作经济与科技，2009,18(1),123134.3 邓霞,李多松,梁凤焦等.造纸中段废水深度处理技术J. 水科学与工程技术,2008,4 (14),13.4 蒋展鹏. 环境工程学（第二版）M. 北京：高等教育出版社,2005,4748.5 李志健,张志. PAC和PAM对脱墨废水混凝效果的研究J. 西南造纸,2006,35(1):1415.6 张安龙,陈婕.制浆造纸中段废水深度处理技术的研究J. 天津造纸,2009,12（2）:2021.7 王小文,金奇庭,刘奇龙.动静态超滤处理碱法草浆黑液的超滤膜特性比较J. 中国环境科学,1999,3(5):5556.8 许力. 超声波膜电解技术碱回收效果的实验研究J. 兰州铁道学院学报,2003,22（1）：127129.9 戴树桂.环境化学（第二版）M. 北京：高等教育出版社,2002,197181.10 陈婉茹,李益红. CAST工艺在污水处理厂的应用J.中国环保产业,2006,21（5）:4142.11 张兢人.采用厌氧-好氧工艺处理制浆废水,既保护环境又节能降耗J. 福建造纸信息,2009,6（2）：2021.12 钟玉书,王国生,田敏. 芦苇湿地生态系统净化造纸废水的研究J. 辽宁农业科学,2006, 2(6):3637.13丁成,王世和,杨春生等.表面流芦苇湿地处理造纸废水的负荷估算J. 中国给水排水,2006,12(6)：3233.14 B Q Liao,J T. Kraemer,D M. Bagley.Anaerobic Membrane:Applications and Research DirectionsJCritical Reviews in EnvironmentalScience and Technology,2006,36(6):489- 53015 姚来银. 气浮-生物接触氧化法深度处理再生纸生产废水J. 环境工程,2003,21（3）：1920.16 洪卫,冯晓静,蒋文强.造纸中段废水深度处理的研究J. 中国造纸,2006,2(5):2223.17刘汝鹏,曲莹,于水利.草制浆造纸中段废水处理及回用技术分析研究 J .环境污染治理技术与设备,