造纸污水处理方案.doc

一、概述1.1 项目概况山西纸业有限公司是一家以废纸为原料生产高强瓦楞纸的造纸企业，设计年产能20万吨，一期10万吨。企业在生产过程中排放大量生产废水，规划废水经过处理后循环利用达到零排放，避免生产废水对环境的污染。1.2 生产高强瓦楞纸主要流程及污水主要来源分析1.2.1 生产高强瓦楞纸主要流程高强瓦楞纸主要原料为国废回收箱板纸以及其他箱纸。其主要的制作流程包括：废纸制浆和造纸。废纸制浆本车间由废纸碎解、高浓除砂、浆料筛选、尾浆纤维分离、轻重质组合低浓除砂、浆料浓缩、打浆等部分组成。废纸经链板输送机输送到D型水力碎浆机进行碎解。废纸碎解过程中，各种长宽比较大的缠绕型杂质经绞绳器绞出，并经切断器切短后外运。重杂质在沉渣井中定期清除，轻杂质由杂质分离机和圆筒筛组成的系统连续去处。通过水力碎浆机筛板的良浆泵送到高浓除渣器去除较大的重杂质，进入到卸料池。卸料池的浆料经泵送进入压力粗筛，尾浆进入排渣分离机回收浆料，良浆进入低四段浓除渣器进一步去除重杂质。经除渣器处理后的浆料进入二段压力精筛进行筛选，然后经多盘浓缩机脱水。浓缩后的浆料进入贮浆池以45%的浓度贮存，然后泵送到锥型磨浆机进行打浆，处理后的合格浆料送至造纸车间。造纸造纸车间包括打浆（含辅料制备、损纸处理、配浆等）、抄纸、完成三个工段。纸浆车间输送来的浆料，进入纸贮浆池，同时加入各种辅料。配制好的成浆通过低脉冲上浆泵输送到低脉冲冲浆泵进行冲浆，经过网前二段压力缝筛进入布浆器。WK水力式流浆箱对布浆器均匀布浆的浆料进行均匀分散、整流，喷射到单长网成型器上，长网成型器上的低浓、均匀的浆料，通过案板、湿吸箱、低真空、高真空脱水后，形成干度1820%的湿纸页。网部形成的纸页通过真空吸移辊进入一道真空预压、二道大辊径压榨脱水到干度4547%；压榨纸页通过压缩空气进入到烘干前干燥段，在前干燥段通过蒸发脱水的纸页达到干度90%，然后进入表面施胶机进行双面表面施胶；表面施胶后的纸页进入后干燥区进行干燥，干度达到90%的纸页通过水平卷纸机卷制成纸辊；卷纸机下机的纸辊通过带张力和紧度控制装置的纵切下引纸复卷机卷制成合格纸辊，然后打包、输送完成成品纸的生产过程。1.2.2 污水来源工程废水主要源自各制浆或造纸车间的中段水、白水等。二、设计依据和设计原则2.1 设计依据1、建设方提供的相关资料。2、国家现行的给排水工程设计规范。3、我单位对于造纸废水处理的工程设计和实施经验。4、国内制浆造纸行业污水治理技术的科技成果及运行经验。5、我单位在以往污水处理站的工艺、设备、控制和运行状况的分析和总结。6、国家、地方等相关法律法规及现行专业设计规范与排放标准。2.2 设计原则1、采用高效节能技术，减少处理成本，节约工程投资。2、充分利用现有地形、平面条件，因地制宜，节约用地。3、严格按照国家及地方现行的有关环保法规及经济技术政策，结合工程实际，本着技术上先进可靠、经济上合理可行的原则，采用国内外成熟的工艺路线，确保废水处理“达标”排放。4、废水处理工程中的关键设备选用国内外先进节能的优质产品，确保工程质量。5、系统设计中充分考虑环保“三废”处理，无“二次污染”。2.3设计范围本项目污水处理工程方案设计包括以下内容：1、土建建（构）筑物设计。2、工艺设备设计。2.4 工程设计标准u 工程设计污水综合排放标准（GB8978-1996）制浆造纸工业水污染物排放标准（GB3544-2008）制浆造纸废水治理工程技术规范（HJ2011-2012）室外排水设计规范（2014年版)(GB50014-2006)室外给水设计规范 (GB50013-2006)建筑结构可靠度设计统一标准(GB50068-2001)建筑设计防火规范（GB50016-2010)混凝土结构设计规范 (GB50010-2010)给水排水工程结构设计规范(GB50069-2002)建筑抗震设计规范 (GB50011-2010)城镇污水处理场附属建筑和附属设备设计标准 (CJJ31-89)建筑给水排水设计规范（2009年版） (GB50015-2003）污水再生利用工程设计规范 (GB50335-2002)工业建筑防腐设计规范 (GB50046-2008)民用建筑电气设计规范(JGJ/T16-92)地下工程防水规范 (GB50108-2008)10kV及以下变电所设计规范（GB50053-94）供配电系统设计规范（GB50052-2009）低压配电设计规范（GB50054-2011）通用用电设备配电设计规范（GB50055-2011）电力工程电缆设计规范（GB50217-2007）建筑物防雷设计规范（2000年版）（GB50057-2010）工业与民用电力装置的接地设计规范（GBJ65-83）自动化仪表选型规定（HG/T20507-2000）仪表配管、配线设计规定（HG/T20512-2000）仪表系统接地设计规定（HG/T20513-2000）控制室设计规定（HG/T20508-2000）仪表供电设计规定（HG/T20509-2000）分散型控制系统工程设计规定（HG/T20573-95）u 土建施工给水排水构筑物工程施工及验收规范 (GB50141-2008)地下防水工程施工质量验收规范 (GB50208-2011)建筑地基基础工程施工及验收规范(GB50202-2009)钢筋焊接及验收规程 (JGJ18-2010)建筑防腐蚀工程施工及验收标准 (YSJ411-89)钢筋混凝土工程施工操作规程（YSJ403-89)混凝土工程施工质量验收规范（2011年版）(GB50204-2002)结构吊装、工程施工操作规程(YSJ404-89)特种结构工程施工操作规程 (YSJ405-89)砌筑工程施工操作规程 (YSJ406-89)钢结构工程施工质量验收规范 (GB50205-2001)市政排水管渠工程质量检验评定检验标准 (CJJ3-2008)u 安装工程工业自动化仪表工程施工及验收规范 (GBJ93-86)现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范 (GB50236-2011)电气装置施工及验收规范 (GBJ232-82)建筑给排水及采暖工程施工及验收规范 (GB50242-2002)机械设备安装工程施工及验收通用规范(GB50231-98)工业管道施工及验收规范(GB50235-2010)三、处理水量及水质指标3.1 污水处理水量本工程产生的10000m3/d造纸废水中，其中6000m3/d经过简单的前期处理后回用于生产洗浆，剩余4000m3/d进入后续生化及深度处理工序回用于造纸废水对水质要求较高的造纸车间。总水量：Q=10000m3/d=416.7m3/h，Qmax=583.4m3/h（Kh=1.4）生化处理工段水量：Q=4000m3/d=250m3/h（Kh=1.5）3.2 污水处理水质根据甲方提供的资料及以往工程案例，确定本次污水处理工程进水水质如下项目CODCr（mg/L）BOD5（mg/L）SS（mg/L）温度（）pH进水水质80003200150020-4069四、工艺比较4.1造纸废水处理工艺的选择与确定作为企业基础设施的重要组成部分和水污染控制的关键环节，本污水处理工程的建设和运行意义重大。由于污水处理工程的建设和运行不但耗资较大，而且受多种因素的制约和影响，其中处理工艺方案的优化选择对确保处理站的运行性能和降低费用最为关键，因此有必要根据确定的标准和一般原则，从整体优化的观念出发，结合设计规模、废水水质特性以及当地的实际条件和要求，选择切实可行且经济合理的方案，经全面经济技术比较后优选出最佳的总体工艺方案和实施方式。瓦楞纸污水具有污染物浓度高，易产生泡沫，处理难度大的特点。在生化工艺的选择和设备选择上主要考虑以下针对性措施：（1）所选生化处理工艺必须技术先进、成熟，对水质变化适应能力强，运行稳定，能保证出水水质达到工厂使用标准及排放标准的要求；（2）所选工艺应减少基建投资和运行费用，节省占地面积和降低能耗；（3）所选工艺应易于操作、运行灵活且便于管理。根据进水水质水量，应能对工艺运行参数和操作进行适当调整；（4）由于原水的污染负荷比较高，如果全部使用好氧处理会大大提高处理耗电量，而厌氧处理能很好的解决能耗问题，并且厌氧处理能够产生大量的沼气，进行沼气回收还能冲销一部分运行费用，所以生化处理前阶段考虑使用厌氧处理技术；（5）所选好氧处理工艺必须具有较大的生化反应推动力，即底物浓度梯度（污泥负荷随时间的变化值）大。也就是说，所选工艺对难生物降解污染物质有较强的分解氧化能力；（6）耐冲击负荷，对进水的水质、水量有巨大的稀释能力，不会因水质水量的急剧变化而使处理系统瘫痪、停运、失去处理能力。（7）适当选取较低的有机负荷，低负荷对可降解有机物分解彻底，可以达到较高的处理深度，确保排放水质，便于污水资源化回收利用；且污泥龄长，生物污泥合成量少，污泥处置费用低。针对以上特点，可选择厌氧+好氧相结合的生物处理工艺方案。由于本工程污水水质浓度偏高，但要求达到较高的处理程度，为保证出水完全达标，因此还需增加深度处理工艺。经以上分析，本工程拟采用预处理+厌氧+好氧+深度处理工艺。4.1.1预处理工段根据废水的排放情况，确定山西纸业公司污水处理站设计总规模为：Q=10000m3/d，其中经过预处理后回用60%（即6000m3/d），进入后续生化及深度处理工段的水量为4000m3/d。4.1.1.1格栅及集水池格栅作为预处理的主要设备之一，对后道工序有着举足轻重的作用，在排水工程的水处理构筑物中，其重要性日益被人们所认识。实践证明，格栅选择的是否合适，直接影响整个水处理实施的运行。格栅是由一组平行的金属栅条制成的金属框架，斜置在废水流经的渠道上，用以截阻大块的呈悬浮或漂浮状态的固体污染物，以免这些污染物堵塞后续水泵和管道，造成不必要的管道清洗和设备维修。截留效果取决于缝隙宽度和水的性质。本工程拟采用机械格栅，保证栅渣及时清除，减轻工人劳动强度，可实现连续清污，全过水断面清污。格栅渠后设置集水池，均匀水质水量，保证污水连续进入后续处理设施，使整体工艺与设备能够稳定、高效的运行。2.3.1.2纤维回收间为了回收造纸废水中的纤维和降低造纸废水中的悬浮物含量，在工艺前端设置收浆系统纤维回收间。收浆设施为平面水力网筛。2.3.1.3气浮与沉淀1、浅层气浮气浮工艺原理：将空气融入到水中，由于气水混合物和液体之间的不平衡，产生了一个垂直向上的浮力，将固体悬浮物带到水面，上浮过程中，微气泡会附着在悬浮物上，到达水面后固体悬浮物便依靠这些气泡支撑和维持在水面，并通过呈辐射的气流推动力来清除，浮在水面上的固体悬浮物连续地被刮渣机清除，从而完成固液分离的全过程。气浮工艺主要有溶气气浮、涡凹气浮、浅层气浮等，造纸废水一般常用浅层气浮池。高效浅层气浮系统是一个先进的快速气浮系统，改传统气浮的静态进水、动态出水为动态进水、静态出水，即把含有附有微气泡悬浮颗粒的混合污水进入气浮池内的时候，使出流装置移动，混合废水的水平流速相对出流装置为零，从而抑制了槽内的紊流，因而能进行平稳的气浮分离（即所谓的“零速度原理”），浮选体上升速度达到或接近理论升速，极大地提高了处理效率，使废水在浅层气浮槽中的停留时间由传统的3060 min减至3 min，并且集凝聚、撇渣、排水、排泥为一体，是一种高效的废水处理装置。2、辐流沉淀池沉淀工艺原理：利用污水和杂质的不同密度，达到自然分离的一种方法。污水中的悬浮物质，可以在重力作用下沉淀去除。这是一种物理过程，简便易行，效果良好，是污水处理的重要技术之一。根据悬浮物质的性质、浓度及絮凝性能，沉淀可以分为4种类型。第一类为自由沉淀；第二类为絮凝沉淀；第三类为区域沉淀；第四类为压缩沉淀。絮凝沉淀是颗粒物在水中作絮凝沉淀的过程。在水中投加混凝剂后，其中悬浮物的胶体及分散颗粒在分子力的相互作用下生成絮状体且在沉降过程中它们互相碰撞凝聚，其尺寸和质量不断变大，沉速不断增加。悬浮物的去除率不但取决于沉淀速度，而且与沉淀深度有关。沉淀池按池型主要有平流沉淀池、竖流沉淀池、辐流沉淀池、斜板/管沉淀池等，一般大中型污水处理工艺都采用辐流沉淀池。辐流沉淀池，池体平面为多圆形，也有方形的。废水自池中心进水管进入池，沿半径方向向池周缓缓流动。悬浮物在流动中沉降，并沿池底坡度进入污泥斗，澄清水从池周溢流出水渠。辐流沉淀池多采用回转式刮泥机收集污泥，刮泥机刮板将沉至池底的污泥刮至池中心的污泥斗，再借重力或污泥泵排走。为了刮泥机的排泥要求，辐流式沉淀池的池底坡度平缓。主要功能是为去除沉淀池中沉淀的污泥以及水面表层的漂浮物，周边传动，传动力矩大，而且相对节能；中心支座与旋转桁架以铰接的形式连接，刮泥时产生的扭矩作用于中心支座时即转化为中心旋转轴承的圆周摩擦力，因而受力条件较好；中心进水、排泥，周边出水，对水体的搅动力小，有利于污泥的去除。3、工艺比较通过对本工程污水水质分析，确定采用辐流式沉淀工艺，与气浮池相比较，主要优势如下：（1）污水中进水悬浮物浓度高达4000mg/l，纤维悬浮物高，易于沉淀；（2）工艺运行稳定、可靠、灵活、出水效果好；（3）沉淀池配套设备少，主要为刮泥机，功率小，动力消耗少，投资费用低，运行费用低；（4）设备易于控制，维修概率小，维护费用低；（5）排泥方便，不容易堵塞；（6）絮凝剂投加量比气浮工艺大大节约。4.1.2厌氧处理工段本工程产生的废水属中高浓度有机废水。根据实际调查可知，单纯采用好氧处理的高能耗及其它所产生的运行费用已成为企业的沉重负担。根据国内外高浓度有机废水处理的实际经验，厌氧-好氧联合处理技术是高浓度有机废水处理的最佳选择，其中厌氧处理技术是一种有效去除有机物并使其矿化的技术，它将有机物转化为甲烷和二氧化碳，不仅能大大减轻好氧处理的负担，节约电耗，而且可回收沼气用于发电。为此，本项目在好氧系统前设高效厌氧反应器。废水厌氧生物处理是指在无分子氧的条件下通过厌氧微生物的作用，将废水中各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程。在厌氧生物处理的过程中，复杂的有机化合物被分解，转化为简单、稳定的化合物，同时释放能量。其中，大部分的能量以甲烷的形式出现，这是一种可燃气体，可回收利用。同时仅少量有机物被转化而合成为新的细胞组成部分，故相对好氧法来讲，厌氧法污泥增长率小得多。好氧法因为供氧限制一般只适用于中、低浓度有机废水的处理，而厌氧法既适用于高浓度有机废水，又适用于中、低浓度有机废水。厌氧处理优势如下：（1）无需曝气，节省用电理论上说，去除1kg可溶性CODcr，好氧曝气需要耗电大约 0.67 kWhr。（2）产生有价值的能源沼气理论上说，去除1kg可溶性CODcr，厌氧反应可以产生0.4-0.5m3沼气，每m/d沼气具有约7000千卡热值，如用于发电，可产生电力 1.37kWhr。 （3）厌氧反应产生污泥量少，所产生的颗粒厌氧污泥是有价值的接种产品，污泥的脱水性能好，浓缩时无需投加脱水剂。理论上说，去除1kg可溶性CODcr，好氧反应会产生0.5kg很难处理的絮状好氧污泥；而去除 1kg可溶性CODcr，IC厌氧反应器仅产生 0.02kg厌氧颗粒污泥。（4）由于合成新生细胞少，厌氧反应合成细胞所需的氮、磷营养盐也少。理论上说，针对去除的CODcr，好氧反应对氮、磷的需求比例是：CODcr可溶性：N：P100：5：1；而厌氧反应，对应的比例是CODcr可溶性：N：P200：5 ：1。同时，厌氧反应还有如下优点：（1） 可承受污染浓度高，适合于高浓度有机工业废水。厌氧反应适合于处理大于2000mg/l的高CODcr浓度，甚至10000mg/l以上 ，而好氧反应适合于1000mg/l以下的低CODcr浓度。（2）处理容积负荷率高，从而节省占地。传统的好氧活性污泥法，容积负荷在 0.10.8kgCODcr/m/d； IC 作为世界上容积负荷最高的厌氧反应器，容积负荷率可高达1540kgCODcr/ m/d。（3）抗冲击负荷性强。厌氧反应往往作为整个污水处理的预处理，不仅承受了大量的负荷波动 ，而且出水浓度稳定，并去除了大量复杂的底物，从而使后续的好氧处理变得非常稳定，并有利消除全好氧处理中极易碰到的污泥膨胀问题。常用的厌氧工艺有UASB厌氧反应器、EGSB厌氧反应器、IC厌氧反应器等。2.3.2.1 UASB厌氧反应器UASB厌氧反应器（上流式厌氧污泥床）是上世纪七十年代初荷兰发明成功的一种高效厌氧反应器，在所有高效厌氧反应器中，UASB是应用最为广泛的一种。UASB厌氧反应器主要由进水和配水系统、反应器的池体、三相分离器及沼气收集利用系统构成。其反应原理如下：废水被尽可能均匀的引入反应器底部，污水向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床。厌氧反应发生在废水与污泥颗粒接触过程。在厌氧状态下产生的沼气（主要是甲烷和二氧化碳）引起了内部的循环，这对于颗粒污泥的形成和维持有利。在污泥层形成的一些气体附着在污泥颗粒上，附着和没有附着的气体向反应器顶部上升。上升到表面的污泥碰击三相分离器气体发射板的底部，引起附着气泡的污泥絮体脱气。气泡释放后污泥颗粒将沉淀到污泥床的表面。附着和没有附着的气体被收集到反应器顶部的三相分离器的集气室。置于集气室单元缝隙之下的挡板的作用是为气体反射器和防止沼气气泡进入沉淀区，否则将引起沉淀区的紊动，会阻碍颗粒沉淀。包含一些剩余固体和污泥颗粒的液体经过分离器缝隙进入沉淀区。UASB厌氧反应器主要有优点如下：1）消耗能源少，能回收大量的沼气，做到废水资源化利用。2）处理费用便宜，是好氧处理的费用十分之一。3）处理负荷高，占地少，能有效地减少臭气的产生。4）产泥量少，容易脱水。5）对氮、磷营养物需求量少。6）能处理高浓度有机污水，不须稀释。7）能间断或季节性运行。2.3.2.2 EGSB厌氧反应器EGSB（厌氧颗粒污泥膨胀床）是在UASB反应器基础上于80年代后期在荷兰农业大学环境系开始研究的开发的。EGSB反应器的特点是使颗粒污泥床通过采用高的上升流速（与小于1-2m/h的UASB厌氧反应器相比）即6-12m/h，运行在膨胀状态。EGSB特别适用于低温和低浓度污水。当沼气产率低、混合强度低时，在此条件下较高的进水动能和颗粒污泥床的膨胀高度将获得比“通常的”UASB反应器好的运行效果。EGSB由于采用高的上升流速因而不适于颗粒有机物的去除。进水悬浮固体“流过”颗粒污泥床并随水离开反应器，胶体物质被污泥絮体吸附而部分去除。该种类型反应器除具有UASB反应器的全部特性外,还具有以下特征：1）高的液体表面上升流速和COD 去除负荷。2）厌氧污泥颗粒粒径较大,反应器抗冲击负荷能力强。3）反应器为塔形结构设计,具有较高的高径比,占地面积小。4）可用于SS 含量高的和对微生物有毒性的废水处理。 2.3.2.3 IC厌氧反应器IC反应器是第三代高效厌氧反应器，废水在反应器中自下而上流动，污染物被细菌吸附并降解，净化过的水从反应器上部流出。IC反应器构造的特点是具有很大的高径比，一般可达48，反应器的高度达到1625m。整个反应器由第一厌氧反应室和第二厌氧反应室叠加而成。每个厌氧反应室的顶部各设一个气、固、液三相分离器。第一级三相分离器主要分离沼气和水，第二级三相分离器主要分离污泥和水，进水和回流污泥在第一厌氧反应室进行混合。第一反应室有很大的去除有机物能力，进入第二厌氧反应室的废水可继续进行处理去除废水中的剩余有机物，提高出水水质。 IC 反应器的构造及工作原理决定了其在控制厌氧处理影响因素方面比其它反应器更具有优势。 1）容积负荷高：IC反应器内污泥浓度高，微生物量大，且存在内循环，传质效果好，进水有机负荷可超过普通厌氧反应器的3倍以上。 2）节省投资和占地面积：IC 反应器容积负荷率高出普通UASB 反应器3倍左右，其体积相当于普通反应器的1/41/3 左右，大大降低了反应器的基建投资；而且IC反应器高径比很大，所以占地面积少。 3）抗冲击负荷能力强：处理低浓度废水（COD=20004000mg/L）时，反应器内循环流量可达进水量的23 倍；处理高浓度废水（COD=1000015000mg/L）时，内循环流量可达进水量的1020倍。大量的循环水和进水充分混合，使原水中的有害物质得到充分稀释，大大降低了有毒物质对厌氧消化过程的影响。 4）具有缓冲pH值的能力：内循环流量相当于第1 厌氧区的出水回流，可利用COD转化的碱度，对pH值起缓冲作用，使反应器内pH值保持最佳状态，同时还可减少进水的投碱量。 5）内部自动循环：普通厌氧反应器的回流全部是通过外部加压实现的，而IC 反应器以自身产生的沼气作为提升的动力来实现混合液内循环，外泵强制循环只是作为合理的补充，节省了动力消耗。 IC 反应器当前在造纸行业应用较多的是以各类废纸作原料的造纸企业，处理的结果包括实现一般的达标排放和通过治理后的废水回用，从而达到节水和治污的双重目的。2.3.2.4厌氧工艺技术比较主要厌氧处理工艺比较表比较指标ICEGSBUASBCOD容积负荷最高较高高耐负荷冲击最强较强强维修难度高高低循环使用化学品有无无二次污染无无无有价值的副产品厌氧颗粒污泥和沼气厌氧颗粒污泥和沼气厌氧颗粒污泥和沼气进水要求高较高低通过对三种上述厌氧器的分析，因此选择UASB作为本工程的主要厌氧处理工艺。4.1.3好氧处理工段好氧生化处理工艺有活性污泥法和生物膜法。活性污泥法就是以呈悬浮状的活性污泥为主体，利用活性污泥的吸附凝聚和氧化分解作用来净化废水中有机物的处理方法。主要有传统活性污泥法、A/O、氧化沟、SBR等工艺。生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的微生物（即生物膜）进行有机废水处理的方法。生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，其附着的固体介质称为滤料或载体。主要有生物滤池、生物转盘、曝气生物滤池等工艺。与活性污泥法相比，生物膜法处理同水质废水造价比活性污泥法高30%左右，且滤料需要经常反冲洗，操作比较费时费力。综合比较处理效率高、占地面积小、工程投资低、工艺稳定度高、操作简单方便等方面，本工程选用活性污泥法，且利用活性污泥法处理工业废水在技术上很成熟，国内外应用普遍，都取得较理想的效果。2.3.3.1传统活性污泥工艺活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。活性污泥法是向废水中连续通入空气，经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。其上栖息着以菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力。影响活性污泥过程工作效率(处理效率和经济效益)的主要因素是处理方法的选择与曝气池和沉淀池的设计及运行。1、活性污泥法的基本组成 曝气池：反应主体 二沉池： 1）进行泥水分离，保证出水水质；2）保证回流污泥，维持曝气池内的污泥浓度。 回流系统： 1）维持曝气池的污泥浓度；2）改变回流比，改变曝气池的运行工况 剩余污泥排放系统： 1）是去除有机物的途径之一；2）维持系统的稳定运行。 供氧系统： 提供足够的溶解氧2、活性污泥系统有效运行的基本条件是： 废水中含有足够的可容性易降解有机物； 混合液含有足够的溶解氧； 活性污泥在池内呈悬浮状态； 活性污泥连续回流、及时排除剩余污泥，使混合液保持一定浓度的活性污泥； 无有毒有害的物质流入。污水和回流的活性污泥一起进入曝气池形成混合液。从鼓风机送来的空气，通过铺设在曝气池底部的空气扩散装置，以细小气泡的形式进入污水中，目的是增加污水中的溶解氧含量，还使混合液处于剧烈搅动的状态，形成悬浮状态。溶解氧、活性污泥与污水互相混合、充分接触，使活性污泥反应得以正常进行。第一阶段，污水中的有机污染物被活性污泥颗粒吸附在菌胶团的表面上，这是由于其巨大的比表面积和多糖类黏 性物质。同时一些大分子有机物在细菌胞外酶作用下分解为小分子有机物。 第二阶段，微生物在氧气充足的条件下，吸收这些有机物，并氧化分解，形成二氧化碳和水，一部分供给自身的增殖繁衍。活性污泥反应进行的结果，污水中有机污染物得到降解而去除，活性污泥本身得以繁衍增长，污水则得以净化处理。 经过活性污泥净化作用后的混合液进入二次沉淀池，混合液中悬浮的活性污泥和其他固体物质在这里沉淀下来与水分离，澄清后的污水作为处理水排出系统。经过沉淀浓缩的污泥从沉淀池底部排出，其中大部分作为接种污泥回流至曝气池，以保证曝气池内的悬浮固体浓度和微生物浓度；增殖的微生物从系统中排出，称为“剩余污泥”。事实上，污染物很大程度上从污水中转移到了这些剩余污泥中。活性污泥法的原理形象说法：微生物“吃掉”了污水中的有机物，这样污水变成了干净的水。它本质上与自然界水体自净过程相似，只是经过人工强化，污水净化的效果更好。2.3.3.2 A/O工艺A/O是Anoxic/Oxic的缩写，它的优越性是除了使有机污染物得到降解之外，还具有一定的脱氮除磷功能，是将厌氧水解技术用为活性污泥的前处理，所以A/O法是改进的活性污泥法。 A/O工艺将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起，A段DO不大于0.2mg/L，O段DO=24mg/L。在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时，可提高污水的可生化性及氧的效率；在缺氧段，异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化（有机链上的N或氨基酸中的氨基）游离出氨（NH3、NH4+），在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NH3-N（NH4+）氧化为NO3-，通过回流控制返回至A池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将NO3-还原为分子态氮（N2）完成C、N、O在生态中的循环，实现污水无害化处理。A/O工艺系统的缺氧段（A池）与好氧段（O池）两部分组成两段可分建，也可合建于一个反应器中，但中间用隔板隔开。在此系统中控制混合液的回流比是比较重要的，若控制过低则将导致缺氧池中COD/ NO3-N 过高，从而使反硝化菌无足够的NO3-作电子受体而影响反硝化速率；若控制过高则将导致COD/ NO3-N过低，从而使反硝化菌无足够的碳源作电子受体而抑制反硝化菌作用。A/O脱氮工艺是一种有回流的前置反硝化生物脱氮工艺由前段缺氧池，后段好氧池串联组成，与传统的脱氮工艺相比，主要特点如下:（1）流程简单，构筑物少，大大节省了基建费用。（2）在原污水C/N（大于4）较高时，不需要外加碳源，以原水中的有机物为碳源，保证了充分的反硝化，降低了运行费用。（3）好氧池设在缺氧池之后，可使反硝化残留的有机物得到进一步去除，提高出水水质。（4）缺氧池在好氧池之前，一方面由于反硝化消耗了一部分碳源有机物，可以减轻好氧池的有机负荷，另一方面，也可以起到生物选择器的作用，有利于控制污泥膨胀。（5）该工艺在低污泥负荷、长泥龄条件下运行，因此系统剩余污泥量小，有一定的稳定性。（6）缺氧/好氧工艺的耐负荷冲击能力强。当进水水质波动较大或污染物浓度较高时，本工艺均能维持正常运行，故操作管理也很简单。2.3.3.3氧化沟工艺氧化沟工艺是在传统工艺基础上完善、发展并灵活运用硝化反硝化技术的典型工艺之一。氧化沟在流程上采用连续环式反应池的原理，将碳源代谢、硝化、反硝化等一系列生物化学过程在一个闭合环路中连续进行，又名“连续循环曝气池”。氧化沟呈封闭的沟渠型，流态呈推流式，溶解氧形成多重浓度梯度，同时具有完全混合和推流的特征。氧化沟一般为低负荷设计，而且氧化沟内循环流量大，为进水流量数十倍，使反应器具有很强的稀释缓冲能力，这种均化能力带来运行稳定，耐受冲击负荷，提高沉淀效果，改善出水水质等一系列卓越的工艺特性。由于氧化沟的突出特点，近年来氧化沟工艺已在工业废水处理工程中得到了广泛的应用，取得、积累了许多成功的经验。但是氧化沟工艺由于技术性原因，机械曝气效率低，使得污水处理厂只能用提高装机功率来弥补，从而增加了投资和运行费用；此外，氧化沟的沟深不能过深，这就造成了相对于其它工艺，氧化沟的占地面积较大。氧化沟工艺具有以下特点：（1）对水质水量适应性强，可适用于小规模200吨/日污水处理厂，也可适用于大规模200万吨/日的污水处理厂。（2）处理效果好，BOD5去除率可达9599%。（3）曝气机采用表面曝气，检修方便，运行可靠。（4）工艺流程简单，构筑物少，操作维护简便。（5）处理效果稳定，出水水质优良可靠。（6）污泥产量少，污泥性质稳定，节省污泥消化系统。（7）具有较强的抗冲击负荷和适应水质变化的能力。缺点：（1）占地面积大，设备多，投资较高。（2）设备装机功率大，设备闲置率高。（3）充氧率低，运行费用高。2.3.3.4生物接触氧化工艺生物接触氧化法（biological contact oxidation process）是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法工艺，其特点是在池内设置填料，池底曝气对污水进行充氧，并使池体内污水处于流动状态，以保证污水与污水中的填料充分接触，避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷。 该法中微生物所需氧由鼓风曝气供给，生物膜生长至一定厚度后，填料壁的微生物会因缺氧而进行厌氧代谢，产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落，并促进新生物膜的生长，此时，脱落的生物膜将随出水流出池外。生物接触氧化法具有生物膜法的基本特点，但又与一般生物膜法不尽相同。一是供微生物栖附的填料全部浸在废水中，所以生物接触氧化池又称淹没式滤池。二是采用机械设备向废水中充氧，而不同于一般生物滤池靠自然通风供氧，相当于在曝气池中添加供微生物栖附的填料，也可称为曝气循环型滤池或接触曝气池。三是池内废水中还存在约 25%的悬浮状态活性污泥，对废水也起净化作用。因此生物接触氧化法是一种具有活性污泥法特点的生物膜法，兼有生物膜法和活性污泥法的优点。主要优点有：（1）由于填料比表面积大，池内充氧条件良好，池内单位容积的生物固体量较高，因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷； （2）由于生物接触氧化池内生物固体量多，水流完全混合，故对水质水量的骤变有较强的适应能力； （3）剩余污泥量少，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便。 针对此种废水，生物接触氧化存在以下缺点：（1）滤料间水流缓慢，水力冲刷力小； （2）填料的挂摸受水质、水量、温度等的影响比较大，不容易管理维护。（3）生物膜只能自行脱落，剩余污泥不易排走，滞留在滤料之间易引起水质恶化，影响处理效果；（4）设备比较复杂，管理比较繁琐。（5）此种水质的盐分、浓度较高，填料和曝气头容易发生堵塞现象，且设备使用寿命低、日常维护管理费用高，填料和曝气大约每三年就更换一次，费用较高。2.3.3.5好氧工艺技术比较好氧处理工艺比较表指标传统活性污泥A/O氧化沟接触氧化工艺技术成熟，较先进成熟，较先进成熟，较先进成熟，较先进耐冲击负荷较强较强较强较强占地面积大大 大小运行稳定性稳定稳定稳定稳定处理效率好较好较好较好操作管理简便复杂复杂复杂设备要求无特殊要求无特殊要求大功率表曝设备国产质量不过关;小于55KW可国产化对填料材料质量要求高运行成本较低较低较低较高投资较低较低较高较高出水水质较好较好较好较好通过比较可以看出，活性污泥工艺和氧化沟工艺在大规模的高浓度废水处理中有较成功的经验，生物接触氧化工艺在小规模的工业污水处理中也有很成熟的经验，但由于受其工艺复杂性限制，不宜在大规模的工程中应用。对于企业的污水处理，其水处理的成本直接关系到产品的成本，直接关系到企业的竞争力和生存。所以我们近几年在污水处理的运行节能方面作了大量的研究，在综合考虑氧利用率、设备维护费用、设备使用寿命等要素下，我们在山西纸业公司污水处理工程好氧生化段推荐使用活性污泥工艺。4.1.4深度处理工段建设方要求处理后废水达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB189182002）一级标准中的A标准，根据以往成熟的工程经验和做过的工程实践，推荐工程深度处理工艺采用絮凝沉淀。2.3.4.1絮凝沉淀工艺沉淀池采用辐流式沉淀池。综上所述，深度处理工艺选用芬顿法，主要原因如下：（1）前面经过厌氧和好氧生化处理，生化性较差，有较多SS，并且具有一定的色度需要进一步处理。（2）处理效率高，运行稳定，耐冲击负荷。（3）占地面积小。（4）能迅速高效去除COD、SS、色度。（5）运行费用相对较低。（6）运行效果稳定。（7）运行条件灵活。五、工艺流程的确定山西纸业有限公司是以废纸为原料生产高强瓦楞纸，主要废水来源于制浆废水和造纸白水，主要污染因子为CODcr、BOD5、SS等，污染成分包括制浆段的泥砂、物料碎屑、细小纤维和抄纸工段添加的助剂等。废水的有机物、悬浮物浓度较高，难生化降解的物质较多，主要为纤维素、木质素及部分大分子有机物。流失的纤维素、半纤维素等多糖类物质是构成有机污染的主要成分。废水主要特点如下：1、造纸废水浓度高、色度深、水量大、含纤维悬浮物多；2、BOD5和CODcr含量较高，BOD5和CODcr的比值在0.30左右；3、有机物主要是木质素、纤维素、有机酸等，以可溶性CODcr为主；4、废水有机物浓度较高，B/C相对较高，总体适合于生化法处理；但是进水中含有大量的难降解物质，废水处理工艺设计中尽可能采用提高可生化性的工艺，降解和转化废水中的难降解物质；5、废水中的营养物质少，不利于生化反应的进行，在进入生化系统前要投加营养盐，以保证生化系统高的去除效率。由于污水处理工程的建设和运行不但耗资较大，而且受多种因素的制约和影响，处理工艺方案的优化选择对确保处理站的运行性能和降低费用最为关键，从整体优化的观念出发，结合设计规模、废水水质特性以及当地的实际条件和要求，选择预处理+厌氧+好氧+深度处理工艺的生物处理工艺方案5.1污水处理工艺流程图 栅渣外运格栅/集水池8000m3/d污水一级提升泵纤维回收纤维回收间 过载水事故池调节池 絮凝剂投加设备泵2000m3/d白水污泥初沉池回用制浆车间 生化处理（4000m3/d）营养盐投加设备中间水池泥饼外运板框压滤机污泥污泥浓缩池nnongsuo nongsuochi nongsuo 池回流污泥回流污泥污泥污泥回流池二沉池助凝剂投加设备鼓风机终沉池絮凝反应池曝气池厌氧反应池二级提升泵预酸化池回用水池污泥回用于生产（6000m3/d）清液回流絮凝剂投加设备污泥清液清液清水池排放或回用5.2工艺流程说明各车间、工段生产废水经初次捞浆后，输送至格栅渠，在此捞除大块的浮渣后进入集水池。废水经集水池内的提升泵提升到纤维回收间进一步去除悬浮物、实现浆回收，同时为后续的生化处理系统创造条件。废水经过纤维回收设备后自流到初沉池，去除水中的绝大部分悬浮物，以确保回用水的回用水质，在初沉池后废水回用至生产车间，同时白水也直接回用；其余的4000m3/d的废水进入下一个污水处理工段；4000m3/d废水经过初沉池后自流进入水解沉淀池，池内产酸菌对污水中可生化性差的某些高分子物质和不溶性物质进行降解，将不溶性的有机物转化为可溶性的有机物，将大分子有机物转化为小分子物质，从而提高污水的可生化性；同时池内还有大量硫酸盐还原菌对硫酸盐类物质进行降解，产生硫化氢气体，硫化氢气体在中间水池进行吹托去除，使后续厌氧反应更加稳定的运行；预酸化池出水自流进入中间水池，在此进行PH、营养盐、温度的调节；出水经泵提升至UASB厌氧反应器，UASB反应器废水被均匀的引入反应器的底部，污水向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床。厌氧反应发生在废水和污泥颗粒接触的过程。在厌氧状态下产生的沼气(主要是甲烷和二氧化碳)引起了内部的循环，这对于颗粒污泥的形成和维持有利。在污泥层形成的一些气体附着在污泥颗粒上，附着和没有附着的气体向反应器顶部上升。上升到表面的污泥撞击三相反应器气体发射器的底部，引起附着气泡的污泥絮体脱气。气泡释放后污泥颗粒将沉淀到污泥床的表面，附着和没有附着的气体被收集到反应器顶部的三相分离器的集气室。置于极其使单元缝隙之下的挡板的作用为气体发射器和防止沼气气泡进入沉淀区，否则将引起沉淀区的絮动，会阻碍颗粒沉淀。包含一些剩余固体和污泥颗粒的液体经过分离器缝隙进入沉淀区；液体则经过出水堰流出反应区。 UASB厌氧反应器出水自流进入曝气池，在风机鼓风曝气状态下，好氧池内微生物通过好氧呼吸作用将水中有机污染物质分解消化，将有机物降解为水和二氧化碳，使水质得到净化；曝气池出水通过二沉池将泥水分离，二沉池的污泥通过污泥回流池内的污泥泵连续回流至曝气池，保证好氧污泥浓度；二沉池出水自流进入絮凝反应池，通过絮凝剂、助凝剂作用其中悬浮物的胶体及分散颗粒在分子力的相互作用下生成絮状体在终沉池的沉降过程中它们互相碰撞凝聚，其尺寸和质量不断变大，沉速不断增加进一步大量去除废水中的悬浮物，终沉池出水自流进入清水池，最终实现污水达标排放或回用。初沉池、二沉池、预酸化池、UASB厌氧反应器、污泥回流池内的剩余生化污泥及终沉池等地方排出来的污泥送到污泥浓缩池，污泥经过浓缩后送入脱水机房脱水处理。污泥脱水机房产生的压滤液和污泥浓缩池中的上清液回流至集水池。压滤后的泥饼外运处置。注：预酸化池调试期间需要补充污泥，可用污泥回流池内的污泥泵直接抽送补充。5.3造纸废水各工艺单元去除率效果预测工艺单元水质指标COD（mg/L）BOD（mg/L）氨氮（mg/L）SS（mg/l）PH格柵、集水池、纤维回收间进水8000320040400069出水70002800402800去除率(%)12.53-30初沉池、回用水池进水7000280040280069出水4900224040400去除率(%)3020-86水解沉淀池、UASB厌氧反应器进水490022404040069出水80044840320去除率(%)8080-20曝气池二沉池进水8004484032069出水30023520去除率(%)879487.594絮凝反应池、终沉池进水3002352069出水15015510去除率(%)5035-50六、造纸废水单体设计6. 1格栅渠污水经厂区排水系统收集后进入格栅渠。格栅渠内设回转式机械格栅各一道。栅后上部设一个清渣平台，便于清渣时暂存栅渣之用。主要功能：去除污水中较大颗粒的悬浮物，降低生物处理负荷，减少对后续水处理设施的堵塞及磨损。结构类型：地下钢砼直壁平行渠道设计平均流量：Qave=10000m3/d=416.7m3/h，设计最大流量：Qmax=600m3/h变化系数：K=1.40过栅流速：0.6m/s过栅损失：h=200mm池体净尺寸：LBH4.01.61.0m数 量：1座主要设备： （1）机械格栅1台设备参数：栅宽B=1000mm，栅缝b=5mm，功率N=1.5kw控制方式：根据栅前后液位差控制清污和输送动作6.2集水池格栅渠出水自流进入集水池，单独隔出白水回用水池。主要功能：放置潜污泵，保证污水均匀进入后续处理设施结构类型：地下钢砼直壁平行渠道设计流量：Qmax=600m3/h（含白水100 m3/h） 数 量：1座池体净尺寸：LBH1065.5m+1065.5m有效水深：4.5m有效容积：540m3主要设备： （1）污水提升泵3台（带耦合装置），2用1备设备参数：流量300m3/h，扬程15m，功率22kw， 2台设备参数：流量200m3/h，扬程15m，功率15kw， 1台2台定频，一台变频控制。白水提升泵2台（带耦合装置），2用1备设备参数：流量100m3/h，扬程15m，功率11kw控制方式：可编程控制和人工控制（2）超声波液位计2台 设备参数：量程08m6.3纤维回收间集水池污水经泵提升至纤维回收间筛网。主要功能：二层放置平面水力筛网，回收造纸车间排出污水中的剩余的浆料，减少后序工序的负荷，提高经济效益。一层放置加药装置，分别用于给沉淀池加药和污泥脱水加药。结构类型：地上钢混结构建筑面积：S=300m2数 量：1座主要设备：（1）平面水力筛网1套设备参数：设计流量：Qmax=600m3/h，（留20%余量）网目：n=60-100目，过滤面积：S=100m26.4初沉池纤维回收间出水500 m3/h自流进入初沉池，瞬时过载水量进入调节池，在水量缺损时泵入沉淀池。初沉池采用辐流式沉淀池，池体平面为圆形，废水自池中心进水管进入池内，沿半径方向向池周缓缓流动。悬浮物在流动中沉降，并沿池底坡度进入污泥斗，澄清水从池周溢流出水渠。进水处可投加少量絮凝剂，提高污染物去除效率。初沉池出水分为两部分，大部分自流进入回用水池回用于生产，40%（即Qave =4000m3/d）自流进入后续生化处理设施。主要功能：去除污水中部分COD及SS等污染物质，保证出水达到回用标准结构类型：地上钢砼结构设计流量：Qmax=500m3/h数量：2座池体净尺寸：H25.04.0m有效水深：3.5m主要设备：（1）单臂周边传动刮泥机2台 设备参数：25m，N=1.1kw控制方式：可编程控制和人工控制（2）不锈钢三角出水溢流堰及挡渣板2组6.5回用水池 初沉池60%出水（即Qave =300m3/h）自流进入回用水池（含白水回用水量）。主要功能：暂时存储回用水，回用于生产结构类型：半地上钢砼结构设计流量：Qave =300m3/h数 量：1座池体净尺寸：LBH20154.5m（分两格，分别存储清液和浓浆）有效水深：4.0m水力停留时间：4.0h回用水泵：根据生产车间高程确定后补充。6.6水解沉淀池回用水池Qave =4000m3/d自流进入水解沉淀池。该池不设三相分离器，所以不需要密闭池体。厌氧发酵产生沼气的过程可分为水解阶段、酸化阶段和甲烷化阶段等三个阶段。预酸化池是把反应控制在第二阶段完成之前，不进入第三阶段。经预酸化处理，有机物在微生物的代谢途径上减少了一个重要环节，无疑将加速有机物的降解。布水器，也是其正常运行的关键设备，它兼有配水和水力搅拌的功能：一方面使分配到各点的流量相同，确保单位面积的进水量基本相同，防止发生短路等现象；另一方面可以满足污泥床水力搅拌的需要，保证进水有机物与污泥迅速混合，防止局部发生酸化现象。主要功能：1、使有机物部分降解为挥发性脂肪酸，废水进入厌氧之前要保持足够的预酸化度。2、污水中含有浓度比较高的硫酸盐，而硫酸盐的存在影响厌氧的正常进行，预酸化池可利用对温度、停留时间、氧化还原电位等方面的工艺控制，培养大量硫酸盐还原菌（SRB），发挥对硫酸盐的降解作用（生成H2S气体溢出水面），消除高浓度硫酸盐对后续I C厌氧反应器内厌氧菌，主要是产甲烷菌（MPB）的抑制影响，使之更高效、稳定的运行。研究表明，在厌氧的水解酸化阶段，SRB能比MPB更有效地利用底物，从而大量繁殖，即在这个阶段SRB比MPB竞争底物的能力更强，其机理如下：（1）SRB对H2和乙酸有较大的亲和力（2）SRB能比MPB更快地降解底物，SRB能利用有机物、H2甚至NH4+为电子供体，大量繁殖从而去除高浓度的硫酸盐。结构类型：半地上钢砼结构设计流量：166 m3/h数量：2座池体净尺寸：LBH12105.5m2有效水深：5.0m有效容积：1200m3水力停留时间：6h主要设备：（1）电磁流量计1台，管径DN300（2）布水器4组 设备参数：单点服务面积1m2，布水软管DN50（3）潜水搅拌机数 量：1台性能参数：叶轮直径260mm，叶轮转速980r/min，N=1.5kW，S304不锈钢桨叶。（4）排泥系统4套 设备参数：DN2006.7中间水池水解沉淀池出水自流进入中间水池。主要功能：1、调节营养比例，为厌氧微生物的生长繁殖提供足够的营养物质，一般厌氧反应对氮、磷的需求比例是： BOD：N：P=200：5：1。 2、设置穿孔管空气搅拌装置，吹脱出预酸化池出水中残余的H2S气体。3、稳定提升污水至UASB厌氧反应器。4、池内设置蒸汽加热管道（热源来自热电厂），若冬天温度低时，可对池内废水加热。夏天温度高时，则不用进行加热。结构类型：半地上钢砼结构设计流量：166 m3/h数量：1座池体净尺寸：LBH655.0m 有效水深：4.0m有效容积：110m3总