造纸厂污水处理计说明书

. . .市造纸厂废水处理工艺摘要制浆造纸过程中的多工艺环节都有废水的产生，这些废水不仅对环境有危害，同时也大大提高了成本。为了解决这些问题，寻求一种合理的治理法显得尤为重要。本设计针对造纸厂废水的情况，按照和环保部门的要求，需要对该厂产生的污水进行处理。由资料知纸厂生产过程中产生的废水COD为 1400mg/l ， BOD为500mg/l ，SS为 1000mg/l 。结合相关资料中造纸废水处理法及工艺，根据废纸制浆造纸废水特点，以及污水排放标准，本厂废水处理案确定为微筛网过滤物化预处理生化法。通过筛网，气浮去除大部分的SS,再经水解酸化将废水中难降解的有机物转化成可降解的有机物，之后的接触氧化法结合了活性污泥和生物膜的优点，提高了处理效率。关键词 ：造纸废水；处理法；接触氧化法；气浮法z. . .ABSTRACTWastewateris generatedin manyaspects duringthe papermakingprocess .Thewastewateris notonlyhazardoustotheenvironment,butalsogreatlyincreased the cost. So, to solve these problems,findinga reasonablemethodoftreatment is especially important.The design is for the case of paper mills inBaotou, in accordance with the stateandtherequirementsofenvironmentalprotectiondepartment. Informationknown by the paper mill, wastewater produced consists COD to 1400 mg/l , BODto 500 mg/l, SS for 1000 mg/l. Relevant information in the paper combined withwastewater treatment methods and technology, according to the characteristics ofthe wastepaper pulp andpaper wastewater, and effluent standards,waste watertreatmentplantas a microscopicfilterscreen - physical-chemicalpre-treatment-chemical or biologicalmethodat last. Throughthe screen, .mostof the SS wereremoved, then acid hydrolysis of waste water in the refractory organic matter intobiodegradableorganicmatter,followedby the contactoxidationcombinedwithactivated sludge and biology of the advantages of increased processing efficiency.KEY WORDS : paper wastewater;treatment methods; contact oxidation;flotatiz. . .目录前言 .1第一章 绪论 .21.1 造纸工业废水的产生 .21.1.1 备料过程中的废水 .21.1.2蒸煮废水 .21.1.3污冷凝水 .21.1.4机械浆及化学机械浆废水 .31.1.5洗浆，筛选废水 .31.1.6废纸回用过程中产生的废水 .31.1.7漂白废水 .31.1.8造纸废水 .31.2 造纸废水基本处理法 .41.2.1气浮或沉淀法 .41.3造纸厂相关资料 .61.3.1水量、水质资料 .61.3.2地质资料 .61.3.3用地资料 .61.3.4出水去向 .6第二章 处理工艺确定 .72.1概述 .72.2工艺比较 .82.2.1SBR 工艺的主要特点是： .82.2.2深井曝气工艺 .82.2.3AB 工艺的性能特点 .92.2.4厌氧好氧工艺 .92.2.5酸化水解好氧工艺 .92.2.6UASB 反应器 .102.3案确定 .11第三章筛网 .143.1筛网的设计说明 .143.2具体设计 .14z. . .第四章调节池设计 .164.1调节池设计说明 .164.2调节池的几种形式 .164.3调节池具体设计计算 .174.4泵站 .18第五章气浮池.205.1气浮池设计说明 .205.1.1加压溶气气浮法工艺流程 .205.1.2加压溶气气浮法的特点 .215.2气浮池的具体设计计算 .225.2.1确定溶气水量 .225.2.2气浮池的设计 .235.2.3溶气罐的设计 .245.2.4空压机选型 .245.2.5刮渣选型 .255.2.6混合池计算 .25第六章 水解酸化池 .266.1水解酸化池的设计说明 .276.2水解酸化池设计计算 .276.2.1水解酸化池尺寸计算 .276.2.2布水系统 .286.2.3出水系统 .286.2.4污泥产量的计算 .28第七章生物接触氧化池 .297.1生物接触氧化池设计说明 .307.2接触氧化池的设计计算 .307.2.1接触氧化池尺寸 .307.2.2曝气系统的计算 .317.2.3曝气器及空气管路的计算 .337.2.4污泥产量计算 .347.2.5接触氧化池布水系统设计 .357.2.6接触氧化池出水系统计算 .35z. . .第八章污泥浓缩池 .368.1概述.368.2设计规定及数据 .378.3设计参数 .388.3.1污泥量的确定 .388.3.2浓缩池尺寸的确定 .40第九章高程布置 .419.1高程布置 .419.1.1高程布置的基本原则 .429.1.2污水流动中的水头损失 .429.2高程计算 .439.2.1污水管路的计算 .439.2.2污泥管路的计算 .47结论 .50辞.51参考文献 .52附 录 .52英文文献： .53翻译 .62z. . .前言有效应用各种废水处理技术, 将其有机结合起来,形成一套完备的处理工艺是解决废水污染问题的关键。目前,在大力推进节能减排工作的环保形势下,针对废水污染问题 ,有关部门研发了废纸造纸废水“零排放”处理工艺。这样不仅提高了效率也节省了运行的成本。按照和环保部门的要求，该厂产生的污水进行处理后进行排放。本次设计主要包括：造纸废水处理工艺流程选择；工艺流程设计计算；工艺设计经济分析；计算书及说明书的编制；图纸的绘制等。根据毕业设计的特点，案论证阶段主要进行案的技术比较（如处理效果、技术合理性和技术先进性） ，也可适当进行经济比较（如构筑物容积、占地面积、药剂消耗和运行管理复杂程度等）。整个毕业设计应达到初步设计的要求。z. . .第一章绪论1.1 造纸工业废水的产生备料过程中的废水以木材为原料的造纸厂，备料废水主要包括洗涤水以及湿法剥皮机排出水。废水中主要含有树皮，泥砂，木屑以及木材中的水溶性物质包括果胶，多糖，胶质及单宁等。不同的制浆法，对木片大小及厚度要求不相同，备料废水量及水质也不相同。以稻草或麦草为原料的造纸厂，在备料时为防止草屑与尘土造成大气污染，一般都要设除尘设施，除尘器水封几除尘器排除灰尘的洗涤都要产生废水，废水中除含有悬浮固体外，还含有一定量草屑中的可溶性物质。蒸煮废水植物纤维原料经化学蒸煮后，一般可得50%-80%的纸浆，其余的20%-50%的物质溶于蒸二者煮液中。蒸煮结束时，提取蒸煮液。在减法制浆中，此液呈黑色，故称“黑液” ；而在酸法制浆中，此液呈红色，故称为“红液”。均为制浆废液。主要成分为木素，糖类，及蒸煮所用的化学药剂。污冷凝水化学法制浆过程中，蒸煮锅放汽和放锅排出的蒸汽，经直接接触冷凝器或表面冷凝器冷却产生是污冷凝水，主要含有甲醇，乙醇，丙酮，丁酮及糠醛等污染物；硫酸盐法制浆过程，还有硫化氢及有机硫化物。制浆纤维原料是针叶木时，冷凝液表面还会漂有一层松节油。z. . .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污冷凝水是浆厂污冷凝水的另一来源。机械浆及化学机械浆废水洗浆，筛选废水洗浆过程中，设备的跑，冒，滴，漏和洗浆机及相关的贮槽洗水是洗浆废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。其实，不管是化学法，机械法，还是化学机械法所得粗浆中都会含有生片，木节，粗纤维及非纤维素细胞，甚至还有沙砾， 金属屑等，因此都要进行筛选和净化。这一工艺环节需要大量的水，而且筛选后还要浓缩排水，它们是筛选废水的主要来源。废纸回用过程中产生的废水废纸经过 ,碎解 -净化 -筛选 -浓缩等几个阶段才能制成纸浆。一般用水力碎浆机，碎解废纸，再经疏解机将小纸片疏解分散，然后进入净化，筛选机浓缩工序。废水脱墨要使用化学药品，还要用洗涤法或用浮选法洗除纸浆中的油墨粒子。漂白废水漂白废水分两类： 一类是以氧化漂白剂破坏木素及有色物质是结构，使其溶解，从而提高纸纯度与白度；另一类是以漂白剂改变有色物质分子上是发色基的结构，使其脱色，但不涉及纤维组分损失。造纸废水废纸造纸以废板纸、废报纸、废书刊纸等为主要原料，生产多种规格的白板纸、箱板纸、瓦楞纸等产品。生产工艺根据产品不同有一定的差异，废水排z. . .放主要来源于筛选、浓缩及纸机白水等工序，当有脱墨工艺时，排出脱墨废水。1.2 造纸废水基本处理法气浮或沉淀法采用气浮或沉淀法，通过投加混凝剂，可去除绝大部分SS，同时去除大部分非溶解性COD 及部分溶解性COD 和 BOD 5 。其典型的处理工艺流程如下：废水 筛网 集水池 气浮或沉淀 排放气浮和沉淀均为物化处理法，处理效果与选用的设备、工艺参数、混凝剂等有关，其COD去除率一般高于制浆中段水的COD去除率，通常能达到70% 85% 。对吨纸废水排放量150m 3 、浓度较低的中小型废纸造纸企业，通过气浮或沉淀处理，出水水质指标可达到或接近排放标准。气浮和沉淀法各自的优缺点比较见下表：表 1.1气浮与沉淀法比较处理法优点缺点1.处理效果稳定、可靠气浮2.占地面积小1.设备费用较高3.污泥量少，易于脱水2. 运行电耗略高4.土建费用低1.处理法成熟、稳定1.占地较大沉淀2. 电耗较低2. 污泥需经浓缩后脱水3.操作较简单最近几年来，在气浮法中高效浅层气浮异军突起。高效浅层气浮具有水力停留时间短( 5min) 、池体水深浅( 仅 500mm)、处理效果好等优点。它应用浅池理论和“ 零速度 ” 原理，彻底改变了传统推流式气浮池的进出水及污泥分离z. . .式，废水在气浮池中处于相对静止状态，微气泡吸附污泥后可垂直向上浮起，固形物上浮速度为4 10cm/min，可在短时间获得优质出水，其SS、 COD去除率可略高于沉淀法，对中型规模的废水处理有其一定的优越性。物化与生化处理相结合对于吨纸废水排放量较低、废水含COD较高的大中型废纸造纸企业，期望通过单级气浮或沉淀的物化法达到一级排放标准有较大的难度，因为可溶性COD 、 BOD 5 主要需通过生化法才能有效去除。一般，当执行COD 100mg/L的 排 放 标 准 时 ， 原 水COD浓 度 不 宜 超 过600 800mg/L； 当 执 行COD 150mg/L的排放标准时，原 COD 浓度不宜超过800 1000mg/L 。因此，在原水SS和 COD 浓度较高时，应在一级物化处理之后接生化法处理，使处理出水最终达到排放标准的要求。物化加生化处理法的典型工艺流程如下：虽然无污泥膨废水筛网 调节 沉淀或气浮 A/O或接触氧化 二沉池 排放A/O( 缺氧好氧)处理工艺，通过缺氧段的微生物选择作用，只是对有机物进行吸附，吸附在微生物体的有机物则在好氧段被氧化分解。因此A 段停留时间短，约在40 60min。由于 A 段微生物的筛选和对有机物的吸附作用，能有效地抑制O段丝状菌生长，控制污泥膨胀。当废水经过混凝沉淀或气浮处理后，A/O 工艺的有机负荷为 0.5kgCOD/(kgMLSS d) 时，其 COD 去除率可达 90%左右。 例如纸 业有限公司的废纸造纸废水的COD 在 1500 3000mg/L ，经混凝沉淀加A/O 生化法处理，出水COD 为 60 100mg/L ，各项指标均达到排放标准的要求。z. . .生物接触氧化法具有挂膜快、无污泥回流系统、无污泥膨胀危害、日常运行管理容易等优点，在中小型有机废水处理中应用较多。例如八集团造纸厂1 104 t/d 黄板纸生产废水，采用气浮加生物接触氧化法处理工艺，取得了良好的效果，各项指标均达到一级排放标准。但是在相同条件下，接触氧化法处理效果不如活性污泥法，但在二沉池需要更低的表面负荷，而且填料的定期更换问题也应引起重视。1.3 造纸厂相关资料水量、水质资料污水厂进水水量为8000m 3 /d ，进水出水质见下表。表 1.2进、出水水质情况（除pH 外，单位mg/L ）单位： mg/LCOD crBOD 5SSpH进水140050010007-8出水10030706-9地质资料造纸厂当地海拔1300 米，年降雨量250 400 ，年平均气温8.5 ，主导风向为西北风用地资料厂区地质情况基本满足水厂建设要求，地质较均匀，不良地质现象不发育。出水去向排入二级污水处理厂城镇下水道。z. . .第二章处理工艺确定2.1 概述造纸过程中的废水主要来自打浆，纸机前筛选和抄造等工序。造纸机在生产过程中纸料网上流动时，浆料中添加的辅助化学品和助剂一部分保留在浆料中，另一部分则随着用于悬浮纤维的水流向网下。从网上纸料中脱除的水称为白水。白水含有纤维碎屑， 小纤维，颜料，半纤维，淀粉及染料。 半纤维素主要形成废水的COD及 BOD 5 ；次要形成SS；油墨、染料等主要形成色度及COD 。这些污染物综合反映出废水的SS、 COD 指标均较高。厌氧法可处理有机物浓度较高的废水，节省能源并能副产甲烷，可回收能源，剩余污泥量较少，因此，在造纸废水处理中应用较多。好氧生物处理是造纸废水处理中应用最广泛的法，如活性污泥法、深井曝气法、SBR、接触氧化法等应用较为普遍。但由於造纸废水处理难度大，排放标准日趋格，单靠一种法很难达到排放要求，因此，在工程中常用组合处理工艺，如厌氧 好氧生物处理工艺、 酸化水解 好氧生物处理工艺、深井曝气 SBR 处理工艺、生物处理 物化处理工艺等。对一些浓度高、对生物具有抑制作用的废水，采用湿式空气氧化法（WAO ）是行之有效的，其原理是将溶于水或悬浮於水中的有机物，在高温高压下用空气进行氧化，大幅度降低化学耗氧量。湿式空气氧化法温度为150 300 度，压力为 1.5 15MP ，并加入合适的催化剂，用此法处理难以用生化法处理的硝基苯废水可以获得良好效果，但投资和运行费用很高。治理总是被动的，应从改革生产工艺着手推行清洁生产，从源头减少污染物排z. . .放才是最根本和最有效的途径。2.2工艺比较通过实际调查和查询各种资料，目前造纸废水的处理主要采用以下几种工艺：厌氧 好氧处理工艺；SBR 处理工艺；两极深井曝气（AB ）处理工艺； UASB生物接触氧化处理工艺；酸化水解 好氧处理工艺。各处理工艺简介和比较：工艺的主要特点是：工艺流程简单，造价低。调节池容积小或可不设调节池。不设二沉池。投资省，比普通活性污泥工艺基建省30 以上。反应过程基质浓度梯度大，反应推动力大，处理效率高。耐有机负荷和有毒负荷冲击能力强，运行式灵活，静止沉淀，出水水质好。厌氧、缺氧和好氧交替发生，泥龄短且活性高，同时脱氮、除磷。对进水水质、水量的波动具有较好的适应性。但 SBR 工艺运行管理难度大，运行费用高，需有专业人员操作管理，还需经常检测水质情况，不适用工矿企业的污水处理站。深井曝气工艺深井曝气工艺的实际装置直径为1.0 6.0m ，深度为50 150m 。由于水深很大，可以促进氧的传递速率，从而提高了曝气池处理污水的负荷，使微生物能够降解大分子的有机物。另外，深井曝气可以大大减少占地面积，适用于大城市污水处理厂的建造。但由于池深太大，施工非常困难，而且，还要考虑渗透污染地下水的问题。z. . .工艺的性能特点AB 工艺是目前运用比较广泛的工艺，它具有以下优点：处理效果好，出水水质高。出水水质波动小，耐冲击负荷能力强。脱氮除磷效果好。但 AB 工艺的流程比较复杂，设有两个曝气池，两个二沉池，基建投资比较高。据近几年的研究表明， AB 工艺只适合处理高 BOD 的污水，而对于我国目前 46 以上的污水处理厂 BOD 小于 200mg/l ，而氨氮在 25 50 之间的污水处理现状来说一般不宜采用 AB 工艺，不如采用一段 A-O 工艺可能更加经济实用。厌氧好氧工艺前已说明厌氧好氧工艺的优点，而且在BOD 低的情况下一段A-O 工艺更经济使用一些。但厌氧好氧工艺也面临着被新工艺冲击的威胁，因为：厌氧反应器构造复杂、占地面积大，需加填料、需投养料，投资高。停留时间长，降解速度慢，对环境敏感。因此，传统的厌氧工艺已不适合当代废水处理的需要。酸化水解好氧工艺前面说明酸化水解好氧两段式生物处理工艺具有了厌氧好氧工艺的优点，可以达到厌氧好氧工艺的处理效果，而且它避开了厌氧过程中对环境条件敏感、降解速度慢、 消耗时间长的产甲烷阶段，摒弃了大容积的控制条件格的厌氧反应器，只在生物反应池前端隔离出水解阶段，在水解酸化过程中，将难降解的大分子有机物质水解酸化为小分子有机物，提高了废水的可生物降解性，减轻了后续处理的有z. . .机负荷，从而减少了供氧量，使好氧处理的溶解氧量减少了30 。酸化水解好氧工艺具有以下特点：工艺流程简单，运行管理容易，占地小，投资少。产生的活性污泥沉淀性很好，含水率低，可部分抑制丝状菌的繁殖，不易产生污泥膨胀。反应器具有厌氧消化效率高、结构简单等优点。UASB 能否高效和稳定运行的关键在于反应器能否形成微生物适宜、产甲烷活性高、沉降性能良好的颗粒污泥。但在采用 UASB 法处理庆大霉素、金霉素、卡那霉素、洁霉素、谷氨酸、维生素B12 等制药生产废水时，通常要求SS含量不能过高。以保证COD 去除率可在85 90 以上。二级串联UASB 的 COD 去除率可达到90 以上。采用加压上流式厌氧污泥床(UASB) 处理废水时，氧浓度显著升高，加快了基质降解速率，提高了处理效果，如采用UASB 处理贝塔美松等制药废水。UASB 主要特点在于无载体，主要由反应区、沉淀区、气室三部分组成。反应区包括底部高浓度的污泥床和污泥床上部浓度较低的悬浮污泥层；反应区上部设置三相分离器。三相分离器的主要作用是将反应过程中产生的气体、污泥固体以及处理废水加以分离，将沼气引入气室、将固体导入反应区，将处理水引入出水区。厌氧污泥床的混合采用进水冲击以及反应产生的沼气搅拌进行，一般采用多点进水。综述 UASB 特点：z. . .污泥浓度高，平均为30-40g/L ；有机负荷高，水力停留时间小，中温消化；设置三相分离器，无污泥回流设备；无混合搅拌设备；无载体，避免堵塞等问题，也减少造价；反应器存在短流，影响处理能力；难以适应高悬浮物含量污水；运行启动时间长，对水质与负荷突然变化较敏感。2.3案确定造纸废水处理主要污染物COD 、BOD 、 SS，而 COD 、BOD 、SS主要是纤维在生产过程中分解而引起的，也可以说是由SS引起的，废纸制浆造纸工艺更突出。废水中的悬浮物主要是长纤维、短纤维、填料及少量的杂细胞组成。根据废纸制浆造纸废水这一特点，以及污水排放标准，本厂废水处理案确定为微筛网过滤物化预处理生化法。处理工艺中主要采用物化与生化处理相结合的法，针对废水水质及回用水质要求，对废水进行分级处理。利用微水力筛过滤废水回收可利用的纸纤维。经一级气浮装置去除悬浮物后，部分废水（3000m 3/d ）即回用到制浆工序中，剩余废水（ 5000m 3 /d ）通过自流送至生物接触氧化池， 接触氧化池设置曝气系统和组合填料，利用填料上的微生物去除废水中的有机物、氨氮、色度等，生物接触氧化池的出水自流进入二次混凝气浮装置，废水在气浮前部设置管道混合器，与药剂充分混合、反应后在气浮池进行上浮分离，出水通过出水管收集自流进入清水池，清水水质保z. . .证达到污水排放一级标准要求及造纸抄纸生产用水标准的需要。气浮的污泥排入污泥储存池。污泥储存池的污泥定期送入泥脱水装置进行脱水，脱水污泥外运处置。处理出水排入清水池供回用，多余清水排放。筛网初沉调节池提 升 泵气浮池水解酸化池二沉池接触氧化池污泥提升泵污泥浓缩池离心脱水机鼓风机房泥饼外运图 2.1 工艺流程图此造纸废水处理工艺的特点是：(1) 将气浮池放在生化法的前面，先去除了大部分的悬浮有机物，后续生化法的负荷大大降低了 .(2) 使用水解（酸化）法将难降解有机物降解为易降解的有机物，提高废水的可生化性。(3) 由于水解池出水水质已有改善，且出水要求不高，采用高负荷活性污泥法，占地面积小，曝气时间短，运行费用低。(4) 污泥处理选用离心脱水机，占地面积小，运行稳定，管理便。各构筑物的处理效率z. . .表 2.1 各构筑物的处理效率构筑物COD(mg/L)BOD(mg/L)SS(mg/L)进水出水去除率进水出水去除率进水出水去除率筛 网1400126010%5004608%100085015%初沉调节池1260113010%46041010%85068020%气浮池113068040%41029030%68021070%水解酸化池68034050%29014550%接触氧化池 + 二沉池3406880%1452186% 70z. . .第三章筛网3.1 筛网的设计说明造纸废水中含有的细小纤维，不能被格栅截留也难于通过沉淀去除，它们会缠住水泵叶轮，堵塞填料。这种呈悬浮状的细纤维可用筛网或捞毛机去除。筛网或捞毛机可有效的去除和回收废水中的羊毛，棉及化学纤维杂质，具有简单，高效，不加化学药剂，运行费低，占地面积小及维修便等优点。3.2具体设计筛网通常用金属丝或化学纤维编制而成，有转鼓式，转盘式，振动式，回转帘带式和固定式倾斜筛多种形式。筛尺寸可根据需要，一般为0.15 1.0mm 。设计参数设计流量 Q =8000m3/d = 333.33 m3/h =0.093m3/s机型选取选用 HS120 型水力筛三台（两用一备）其性能如表所示表