造纸行业废水处理及资源化利用方案

造纸行业废水处理及资源化利用方案TOC\o"1-2"\h\u12284第1章引言 3227861.1废水处理背景及意义 378051.2国内外废水处理技术现状 424851第2章造纸行业废水来源与特性 487462.1废水来源 4160112.2废水特性 571452.3废水污染指标 514337第3章废水预处理技术 592333.1物理预处理 5184403.1.1筛选 5266563.1.2沉淀 6221623.1.3气浮 617903.2化学预处理 627173.2.1混凝 6267613.2.2中和 6240973.2.3氧化还原 6128513.3生物预处理 6119283.3.1活性污泥法 6189503.3.2生物膜法 657833.3.3厌氧处理法 68773第4章废水处理主体工艺 73304.1混凝沉淀法 770354.1.1原理及特点 7119984.1.2混凝剂的选用 7306594.1.3沉淀设备 7228064.2生物处理法 7290664.2.1原理及特点 7249854.2.2生物处理技术 7228084.2.3影响因素 7327114.3膜分离技术 7306254.3.1原理及特点 7210104.3.2膜材料及膜组件 8111874.3.3运行维护 859264.3.4膜分离技术在造纸废水处理中的应用 84663第5章高浓度有机废水处理 8136835.1厌氧处理技术 8267255.1.1厌氧消化 8112135.1.2厌氧生物滤池 8302905.1.3厌氧颗粒污泥床 872265.2好氧处理技术 838505.2.1活性污泥法 8271905.2.2生物膜法 8231175.2.3序批式活性污泥法（SBR） 9286475.3生物质能利用 9321075.3.1甲烷回收 9107755.3.2污泥厌氧消化 991765.3.3生物质燃料制备 9309675.3.4废水热能回收 911619第6章废水深度处理与回用 9173946.1深度处理技术 9141446.1.1生物处理技术 92786.1.2化学氧化技术 977456.1.3吸附技术 10258316.1.4高级氧化技术 10194416.2膜处理技术 10260016.2.1微滤（MF） 10280146.2.2超滤（UF） 10217106.2.3纳滤（NF） 10271936.2.4反渗透（RO） 10117866.3回用途径及水质要求 10251686.3.1生产用水 10252186.3.2城市杂用水 11302866.3.3景观用水 1131599第7章造纸废水中的资源回收 11290377.1碱回收 11272637.1.1碱回收工艺 11277957.1.2碱回收设备 11253897.2纤维素回收 11314447.2.1纤维素回收工艺 11111847.2.2纤维素回收设备 11130797.3污泥资源化利用 1227207.3.1污泥焚烧 12183617.3.2污泥堆肥化 12241947.3.3污泥制生物质能源 129310第8章造纸废水处理设施设计 1258388.1设施规模与布局 1229118.1.1废水处理规模 12169578.1.2废水处理流程 12141818.1.3设施布局 13174948.2主要设备选型 13274518.2.1预处理设备 1352688.2.2生化处理设备 13268488.2.3深度处理设备 13152678.2.4污泥处理设备 13210788.3自动化控制系统 13101078.3.1系统构成 13188868.3.2控制策略 14300538.3.3监控与报警 1451078.3.4远程控制 142360第9章造纸废水处理工程实例 14222879.1实例一：某大型造纸企业废水处理工程 14172189.1.1项目背景 1485629.1.2废水处理工艺 14293739.1.3处理效果 14324459.2实例二：某中小型造纸企业废水处理工程 14206809.2.1项目背景 14223889.2.2废水处理工艺 15287259.2.3处理效果 15302339.3实例三：某特种纸企业废水处理工程 15124559.3.1项目背景 1597929.3.2废水处理工艺 15306859.3.3处理效果 1517727第10章造纸行业废水处理发展趋势及建议 151897310.1发展趋势 15650110.1.1废水排放标准提高 162536510.1.2资源化利用程度加深 161122810.1.3产业链协同发展 161502510.2技术创新方向 1667310.2.1高效预处理技术 163218310.2.2生物处理技术优化 161720710.2.3膜分离技术应用 163610.2.4污泥处理与资源化技术 161945810.3政策与管理建议 16810310.3.1完善政策体系 1636610.3.2加大资金支持 163242110.3.3强化监管力度 171364310.3.4推广典型示范项目 17119510.3.5加强产学研合作 17第1章引言1.1废水处理背景及意义我国经济的快速发展，造纸行业作为传统的支柱产业之一，其规模和产量持续增长。但是造纸行业在生产过程中产生了大量废水，这些废水中含有木质素、碱、短纤维、有机污染物及重金属等有害物质，若不进行处理直接排放，将对环境造成严重污染。因此，造纸行业废水处理成为了亟待解决的问题。废水处理在保护水资源、改善生态环境、促进可持续发展等方面具有重要意义。有效处理造纸行业废水，不仅可以减少污染物排放，保护水资源，还可以实现废水资源化利用，降低企业生产成本，提高经济效益。国家环保政策的日益严格，废水处理也成为了企业履行社会责任、实现绿色发展的重要途径。1.2国内外废水处理技术现状国内外在造纸行业废水处理技术方面取得了显著进展，主要包括物理、化学和生物处理方法。（1）物理处理方法：主要包括筛选、沉淀、气浮等，通过物理方法去除废水中的悬浮物和部分溶解物。物理处理方法具有操作简单、成本较低等优点，但在去除有机污染物方面效果有限。（2）化学处理方法：主要包括中和、氧化、还原、混凝等，通过化学反应去除废水中的有害物质。化学处理方法具有去除污染物效果好、操作稳定等特点，但处理成本较高，且可能产生二次污染。（3）生物处理方法：主要包括活性污泥法、生物膜法、厌氧处理法等，利用微生物将有机污染物转化为无害物质。生物处理方法具有处理效果好、成本低、无二次污染等优点，但占地面积较大，运行管理要求较高。国外在造纸行业废水处理方面技术较为成熟，如美国、加拿大、芬兰等国家，其处理技术主要侧重于生物处理和资源化利用。我国在废水处理技术方面也取得了显著成果，但与发达国家相比，仍存在一定差距。目前我国正加大对造纸行业废水处理技术的研发力度，不断提高废水处理效果和资源化利用水平。第2章造纸行业废水来源与特性2.1废水来源造纸行业废水主要来源于以下几个方面：（1）制浆过程：包括洗涤、筛选、漂白等工序，产生的废水中含有大量的有机物、悬浮物和色素等。（2）造纸过程：包括打浆、调料、抄纸等工序，产生的废水中含有纸浆残余物、填料、助剂等。（3）纸机白水：纸机生产过程中，白水循环使用，但会逐渐积累有机物、填料和助剂等污染物。（4）生活污水：造纸企业内部的生活污水，如员工生活用水、食堂废水等。2.2废水特性造纸行业废水具有以下特性：（1）有机物含量高：废水中含有大量的碳水化合物、蛋白质等有机物，导致生化需氧量（BOD）和化学需氧量（COD）较高。（2）悬浮物含量高：废水中含有大量的纤维、填料和助剂等悬浮物，导致悬浮物浓度（SS）较高。（3）色度较高：废水中含有较多的木质素、色素等，使得废水色度较高。（4）pH值波动较大：制浆过程中使用的化学品及造纸过程中调料的影响，使得废水pH值波动较大。（5）温度较高：造纸过程中产生的废水温度较高，对生物处理过程有一定影响。2.3废水污染指标造纸行业废水的污染指标主要包括以下几项：（1）化学需氧量（COD）：反映废水中有机物含量的综合指标。（2）生化需氧量（BOD）：反映废水中有机物生物降解性的指标。（3）悬浮物（SS）：反映废水中悬浮物的含量。（4）总氮（TN）和总磷（TP）：反映废水中营养盐的浓度。（5）色度：反映废水的颜色深浅程度。（6）pH值：反映废水的酸碱程度。（7）温度：反映废水的温度特性。第3章废水预处理技术3.1物理预处理物理预处理是造纸行业废水处理的重要环节，主要针对废水中的悬浮物、沉淀物及部分溶解物进行处理。物理预处理技术主要包括筛选、沉淀、气浮等。3.1.1筛选筛选技术是通过特定孔径的筛网，将废水中的纤维、填料等悬浮物截留下来，以降低后续处理单元的负荷。筛选设备主要包括平板筛、振动筛、旋转筛等。3.1.2沉淀沉淀技术是利用重力作用，使废水中的悬浮物沉降到底部，从而实现固液分离。常用的沉淀设备有平流式沉淀池、竖流式沉淀池、斜板沉淀池等。3.1.3气浮气浮技术是向废水中注入微小气泡，使悬浮物与气泡结合，上浮至水面，从而实现分离。气浮设备主要有溶气气浮、电解气浮、生物气浮等。3.2化学预处理化学预处理是通过向废水中投加化学药剂，使废水中的污染物发生化学反应，从而降低污染物浓度，改善废水水质。化学预处理技术主要包括混凝、中和、氧化还原等。3.2.1混凝混凝技术是向废水中投加混凝剂，使废水中的悬浮物、胶体等污染物聚集成絮体，便于后续处理。常用的混凝剂有硫酸铝、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺等。3.2.2中和中和技术是通过向废水中投加酸碱药剂，调整废水的酸碱度，使其达到适宜的pH值，为后续处理创造条件。3.2.3氧化还原氧化还原技术是利用氧化剂或还原剂，对废水中的有机物、重金属离子等污染物进行氧化还原反应，从而实现去除。常用的氧化剂有氯、过氧化氢、臭氧等。3.3生物预处理生物预处理是利用微生物对废水中的有机物进行降解，降低污染物浓度，改善废水水质。生物预处理技术主要包括活性污泥法、生物膜法、厌氧处理法等。3.3.1活性污泥法活性污泥法是将废水和含有微生物的活性污泥混合，通过微生物的吸附、氧化、分解等作用，去除废水中的有机污染物。3.3.2生物膜法生物膜法是利用固定在载体上的微生物膜，对废水中的有机物进行吸附降解。常用的生物膜工艺有生物接触氧化、生物滤池等。3.3.3厌氧处理法厌氧处理法是在无氧或微氧条件下，利用厌氧微生物对废水中的有机物进行降解。厌氧处理技术主要有厌氧消化、上流式厌氧污泥床等。第4章废水处理主体工艺4.1混凝沉淀法4.1.1原理及特点混凝沉淀法是利用混凝剂使废水中的悬浮物和胶体颗粒聚集成絮体，通过重力沉降与水分离的一种处理方法。该方法具有操作简便、处理效果好、适应性强等优点。4.1.2混凝剂的选用根据造纸废水的特点，可选择铝盐、铁盐、聚丙烯酰胺等混凝剂。在实际应用中，应根据废水水质、处理要求及经济成本等因素综合考虑，选择合适的混凝剂。4.1.3沉淀设备沉淀设备主要有平流式、竖流式、斜板式等。在选择沉淀设备时，应考虑废水处理量、占地面积、投资成本等因素。4.2生物处理法4.2.1原理及特点生物处理法是利用微生物将废水中的有机物转化为无害物质的一种处理方法。该方法具有处理效果好、运行成本低、无二次污染等优点。4.2.2生物处理技术生物处理技术包括好氧处理和厌氧处理。好氧处理主要有活性污泥法、生物接触氧化法等；厌氧处理主要有上流式厌氧污泥床反应器（UASB）、厌氧滤池等。4.2.3影响因素生物处理效果受温度、pH值、溶解氧、污泥龄等因素影响。在实际运行过程中，需严格控制这些因素，以保证生物处理效果。4.3膜分离技术4.3.1原理及特点膜分离技术是利用半透膜对废水中的溶质和溶剂进行分离的一种方法。该方法具有分离效果好、操作简便、易于自动化控制等优点。4.3.2膜材料及膜组件常用的膜材料有聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯等。膜组件主要有管式、平板式、中空纤维式等。选择膜材料和膜组件时，应考虑废水性质、处理要求、投资成本等因素。4.3.3运行维护膜分离技术的运行维护主要包括膜清洗、膜更换、系统监测等。定期进行运行维护，可保证膜分离效果，延长膜使用寿命。4.3.4膜分离技术在造纸废水处理中的应用膜分离技术在造纸废水处理中主要用于预处理、深度处理和回用处理。通过膜分离技术，可实现对造纸废水的有效处理和资源化利用。第5章高浓度有机废水处理5.1厌氧处理技术5.1.1厌氧消化厌氧消化是一种在无氧条件下，通过微生物分解有机物产生甲烷和二氧化碳的废水处理技术。对于造纸行业高浓度有机废水，厌氧消化具有处理效率高、能耗低、剩余污泥量少等优点。5.1.2厌氧生物滤池厌氧生物滤池是一种固定生物膜反应器，通过附着在填料上的厌氧微生物对废水中的有机物进行分解。该技术具有占地面积小、抗冲击负荷能力强等特点。5.1.3厌氧颗粒污泥床厌氧颗粒污泥床（UASB）技术具有较高的处理能力和有机物去除率，适用于处理造纸行业高浓度有机废水。颗粒污泥的形成有利于提高反应器的处理效果和稳定性。5.2好氧处理技术5.2.1活性污泥法活性污泥法是一种广泛应用的好氧废水处理技术，通过好氧微生物分解有机物，实现废水的净化。针对造纸行业废水特点，可采用改进型活性污泥法，如A/O、A2/O等工艺，以提高氮、磷去除效果。5.2.2生物膜法生物膜法通过附着在填料上的好氧微生物对废水中的有机物进行分解。与活性污泥法相比，生物膜法具有抗冲击负荷能力强、剩余污泥量少等优点。5.2.3序批式活性污泥法（SBR）SBR技术通过序批式运行，实现有机物的去除和污泥的分离。该技术具有自动化程度高、运行灵活、占地面积小等特点，适用于造纸行业高浓度有机废水的处理。5.3生物质能利用5.3.1甲烷回收在厌氧处理过程中，产生的甲烷气体具有很高的热值，可用于发电、供热等。通过收集和利用甲烷气体，既可以减少温室气体排放，又能实现能源的回收。5.3.2污泥厌氧消化造纸行业废水处理过程中产生的剩余污泥，可通过厌氧消化转化为生物质能源。同时厌氧消化可以减少污泥体积，降低处理成本。5.3.3生物质燃料制备利用废水中的有机物制备生物质燃料，如生物质颗粒、生物油等，既可以实现废物的资源化利用，又可减少化石能源的消耗。5.3.4废水热能回收在废水处理过程中，可通过热交换设备回收废水中的热能，用于生产过程中的加热或制冷，提高能源利用效率。第6章废水深度处理与回用6.1深度处理技术废水深度处理技术旨在进一步降低造纸行业废水中的污染物浓度，以满足日益严格的排放标准和实现废水资源化利用。本章将重点讨论几种常见的深度处理技术，包括生物处理、化学氧化、吸附和高级氧化等。6.1.1生物处理技术生物处理技术利用微生物的代谢作用降解废水中的有机污染物。针对造纸废水，可选用好氧、厌氧及好氧厌氧组合工艺。好氧生物处理技术具有运行稳定、处理效果好等优点；厌氧生物处理技术则具有能耗低、污泥产量低等特点。6.1.2化学氧化技术化学氧化技术通过添加氧化剂，使废水中的有机污染物发生氧化分解。常见的化学氧化剂包括臭氧、过氧化氢、高锰酸钾等。该技术具有处理效率高、操作简便等优点。6.1.3吸附技术吸附技术利用吸附剂对废水中的污染物进行吸附，从而达到净化水质的目的。活性炭、沸石、硅胶等吸附剂在造纸废水处理中具有较好的应用前景。6.1.4高级氧化技术高级氧化技术通过产生具有强氧化性的自由基，对废水中的有机污染物进行氧化分解。该技术具有处理效果好、无二次污染等优点，适用于难降解有机物的处理。6.2膜处理技术膜处理技术作为一种高效的分离技术，在造纸废水深度处理与回用方面具有重要作用。本章将介绍以下几种膜处理技术。6.2.1微滤（MF）微滤是一种以压力差为推动力的膜分离技术，可去除废水中的悬浮物、胶体等污染物。微滤膜孔径较大，通常在0.1~10微米之间。6.2.2超滤（UF）超滤是一种以压力差为推动力的膜分离技术，孔径较小，通常在0.01~0.1微米之间。超滤能有效去除废水中的有机物、微生物等。6.2.3纳滤（NF）纳滤是一种介于反渗透和超滤之间的膜分离技术，孔径约为1纳米。纳滤对废水中的有机物、硬度、色度等具有较好的去除效果。6.2.4反渗透（RO）反渗透是一种以压力差为推动力的膜分离技术，孔径最小，通常在0.1纳米左右。反渗透能实现对废水中的离子、有机物、微生物等的高效去除。6.3回用途径及水质要求废水深度处理后的回用途径包括生产用水、城市杂用水、景观用水等。根据不同回用途径，水质要求如下：6.3.1生产用水生产用水对水质要求较高，通常需满足以下要求：COD≤50毫克/升，BOD5≤10毫克/升，SS≤10毫克/升，pH值6~9。6.3.2城市杂用水城市杂用水水质要求相对较低，需满足以下要求：COD≤100毫克/升，BOD5≤30毫克/升，SS≤30毫克/升，pH值6~9。6.3.3景观用水景观用水对水质要求较低，需满足以下要求：COD≤150毫克/升，BOD5≤40毫克/升，SS≤40毫克/升，pH值6~9。通过以上深度处理与回用技术，造纸行业废水可实现高效处理与资源化利用，为我国造纸行业的可持续发展提供有力支持。第7章造纸废水中的资源回收7.1碱回收碱回收是造纸废水处理过程中重要的环节，主要针对碱法制浆产生的黑液进行处理。碱回收不仅可以减少环境污染，还能降低生产成本。7.1.1碱回收工艺碱回收工艺主要包括蒸发、燃烧和苛化三个过程。蒸发过程将黑液中的水分去除，燃烧过程将有机物氧化成二氧化碳和水，释放出热能，苛化过程将碳酸钠转化为氢氧化钠，实现碱的循环利用。7.1.2碱回收设备碱回收设备主要包括蒸发器、燃烧炉和苛化器等。目前国内碱回收技术已经较为成熟，设备功能稳定，能够满足造纸企业的需求。7.2纤维素回收纤维素是造纸废水中的重要成分，回收纤维素不仅可以减少资源浪费，还能降低废水处理难度。7.2.1纤维素回收工艺纤维素回收工艺主要包括筛选、浓缩和絮凝等步骤。筛选过程将废水中的纤维素颗粒分离出来，浓缩过程提高纤维素浓度，絮凝过程使纤维素颗粒聚集成较大颗粒，便于后续处理。7.2.2纤维素回收设备纤维素回收设备主要包括振动筛、离心机、絮凝剂添加装置等。这些设备能有效提高纤维素的回收率，降低废水中的悬浮物浓度。7.3污泥资源化利用造纸废水处理过程中产生的污泥具有较高的有机物含量，可通过多种途径实现资源化利用。7.3.1污泥焚烧污泥焚烧是一种常见的处理方法，通过焚烧将有机物转化为二氧化碳和水，同时释放出热能。焚烧后的灰渣可用于建筑材料或农业利用。7.3.2污泥堆肥化污泥堆肥化是将污泥与农业废弃物混合，通过微生物作用降解有机物，形成有机肥料。这种肥料可应用于农田，提高土壤肥力。7.3.3污泥制生物质能源利用污泥中的有机物制备生物质能源，如生物质颗粒、生物油等，可减少化石能源消耗，降低环境污染。通过以上措施，造纸废水中的资源得到了有效回收和利用，有助于提高造纸行业的可持续发展水平。第8章造纸废水处理设施设计8.1设施规模与布局8.1.1废水处理规模根据造纸企业生产规模、废水产生量及排放标准，确定废水处理设施的规模。综合考虑企业发展规划、生产负荷变化等因素，保证处理设施具有一定的规模适应性和扩展性。8.1.2废水处理流程结合造纸废水特点，采用预处理、生化处理、深度处理和污泥处理等工艺，保证废水处理效果。具体流程如下：（1）预处理：包括格栅、沉砂池、调节池等，去除悬浮物、泥沙等杂质，保证后续处理单元稳定运行。（2）生化处理：采用好氧生化处理技术，如活性污泥法、生物膜法等，降解有机污染物。（3）深度处理：采用高级氧化、吸附、膜分离等技术，进一步去除难降解有机物和氮磷等营养物质。（4）污泥处理：对产生的污泥进行浓缩、调理、脱水等处理，降低污泥含水率，实现资源化利用。8.1.3设施布局综合考虑地形、地貌、风向等因素，合理布局预处理、生化处理、深度处理和污泥处理等设施。保证设施之间交通便利，降低运行成本，同时减少对周边环境的影响。8.2主要设备选型8.2.1预处理设备（1）格栅：选用自动冲洗型格栅，去除废水中的悬浮物。（2）沉砂池：采用旋流式沉砂池，去除泥沙等颗粒物。（3）调节池：采用地下式调节池，调节水质、水量，保证后续处理单元稳定运行。8.2.2生化处理设备（1）活性污泥法：选用鼓风曝气式活性污泥法，降解有机污染物。（2）生物膜法：采用生物滤池、生物转盘等设备，提高废水处理效果。8.2.3深度处理设备（1）高级氧化：采用臭氧氧化、Fenton氧化等技术，去除难降解有机物。（2）吸附：选用活性炭吸附设备，去除废水中的有机污染物。（3）膜分离：采用超滤、纳滤、反渗透等膜分离技术，实现废水的深度处理。8.2.4污泥处理设备（1）浓缩：选用污泥浓缩机，降低污泥含水率。（2）调理：采用絮凝剂调理设备，改善污泥脱水功能。（3）脱水：选用板框压滤机、离心脱水机等设备，实现污泥的脱水处理。8.3自动化控制系统8.3.1系统构成自动化控制系统主要包括数据采集、过程控制、监控与报警、远程控制等功能模块。8.3.2控制策略采用PID控制、模糊控制、自适应控制等策略，实现废水处理设施的稳定运行。8.3.3监控与报警对废水处理设施的运行状态、设备参数、水质指标等进行实时监控，发觉异常情况及时报警，保证设施安全、高效运行。8.3.4远程控制通过远程控制平台，实现对废水处理设施的远程监控、故障诊断和运行优化，提高管理效率。第9章造纸废水处理工程实例9.1实例一：某大型造纸企业废水处理工程9.1.1项目背景某大型造纸企业位于我国南方某省份，年产各类纸品100万吨。在生产过程中，产生了大量的废水和废渣，对环境造成了较大压力。为响应国家环保政策，企业决定对废水进行处理及资源化利用。9.1.2废水处理工艺本项目采用预处理生化处理深度处理资源化利用的工艺路线。具体包括：（1）预处理：采用格栅、沉砂池等设备，去除废水中的悬浮物、沉淀物等；（2）生化处理：采用A2/O、SBR等工艺，降解有机物，去除氮、磷等污染物；（3）深度处理：采用活性炭吸附、膜生物反应器（MBR）等工艺，进一步降低污染物浓度；（4）资源化利用：采用反渗透（RO）等技术，实现废水的回用。9.1.3处理效果经过处理，废水中的各项指标均达到国家排放标准，部分废水实现了回用，降低了企业用水成本。9.2实例二：某中小型造纸企业废水处理工程9.2.1项目背景某中小型造纸企业位于我国北方某城市，年产纸品20万吨。企业规模较小，但环保意识较强，决心对废水进行处理及资源化利用。9.2.2废水处理工艺本项目采用预处理生化处理深度处理资源化利用的工艺路线，具体如下：（1）预处理：采用格栅、调节池等设备，去除废水中的悬浮物、调节水质水量；（2）生化处理：采用UASB好氧生物滤池工艺，降解有机物，去除污染物；（3）深度处理：采用活性炭吸附、砂滤池等工艺，进一步提高废水质量；（4）资源化利用：采用蒸发结晶等技术，实现废水的回用和废渣的资源化。9.2.3处理效果废水处理效果良好，各项指标达到国家排放标准，部分废水实现了回用，减轻了企业用水压力。9.3实例三：某特种纸企业废水处理工程9.3.1项目背景某特种纸企业位于我国东部沿海地