造紙廢水處理工藝設(shè)計(DOC 6頁)

造紙廢水處理工藝設(shè)計 200t/d造紙廢水處理工藝 生物工程 xxx 200xxxxxxxxxx 1、 概述 造紙工業(yè)廢水排放量大，水污染嚴重，生態(tài)破壞性大，是世界公認的“六大”公害之一；造紙工業(yè)是傳統(tǒng)的用水大戶，也是造成水污染的重要污染源之一，對環(huán)境的污染主要為廢水、廢氣、廢渣、噪聲和惡臭，其中廢水的污染最為嚴重和復雜。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，企業(yè)日益面臨水資源短缺、原料匱乏的問題，而另一方面，水污染液日益嚴重。據(jù)不完全統(tǒng)計，其廢水排放量達20多億噸，占全國工業(yè)廢水排放量的11%以上，COD排放量更是多達300多萬噸，占全國 COD排放量的42%，居第一位。近年來，由于水資源的匱乏、經(jīng)濟的持續(xù)增長，導致水資源價格的不斷提高以及面對嚴峻的環(huán)境污染形式，國家對環(huán)保執(zhí)法力度的進一步加大，要求造紙企業(yè)尋求一種符合國家環(huán)保政策要求的新工藝、新技術(shù)，來實現(xiàn)造紙廢水的循環(huán)利用。造紙工業(yè)所產(chǎn)生的廢水具有種類繁多、水量大、有機污染物含量高特點，屬難處理的工業(yè)廢水之一，廢水來源于制漿及造紙各個工藝環(huán)節(jié)中，其物理性質(zhì)及有機污染物的濃度各不相同，針對廢水的特征確定有效的處理工藝，當前用于造紙工業(yè)廢水處理的主要方法有沉淀、氣浮、吸附、膜分離、好氧生物、厭氧生物等處理方法以及幾種工藝結(jié)合的處理方法。本論文為200t/d造紙廢水處理設(shè)計一個最合理的工藝流程。 2、 造紙廢水來源 造紙廢水主要有3個來源：制漿廢液，中段水，紙機白水。 制漿是把植物原料中的纖維分離出來，制成漿料，再經(jīng)漂白；抄紙是把漿料稀釋、成型、壓榨、烘干，制成紙張。這2項工藝都排出大量廢水 。制漿產(chǎn)生的廢水，污染最為嚴重。洗漿時排出廢水呈黑褐色，稱為黑水，黑水中污染物濃度很高，BOD高達5～40 L，含有大量纖維、無機鹽和色素。洗滌漂白過程中產(chǎn)生的中段水水量最多，污染物質(zhì)有較高濃度的木質(zhì)素、纖維素和樹脂酸鹽等較難生物降解的成分，且色度深。抄紙機排出的廢水，稱為白水，其中含有大量纖維和在生產(chǎn)過程中添加的填料和膠料。 3、 造紙廢水水質(zhì)特點及水質(zhì)組成 從造紙廢水來源中，可以知道其廢水水質(zhì)特點：廢水排放量大，含大量的纖維素、木質(zhì)素、無機堿、以及丹寧、樹脂、蛋白質(zhì)等，導致廢水色度深，堿性大，懸浮物含量大，且含有二價硫，并有硫醇類惡臭氣味，有機物及難降解物質(zhì)含量高，耗氧大，為組分復雜難處理有機廢水。 廢水水質(zhì)組成：①還原性物質(zhì)，如木質(zhì)素、無機鹽等，以COD為指標；②可生物降解物質(zhì)，為半纖維素、樹脂酸、低分子糖、醇、有機酸和腐敗物質(zhì)等，以BOD為指標；③懸浮物，如細小纖維、無機填料等，以SS為指標；④色素類，如油墨、染料和木質(zhì)素等，以色度表示。 廢紙造紙污水的SS、COD濃度較高，COD則由非溶解性COD和溶解性COD兩部分組成，通常非溶解性COD占COD組成總量的大部分，當污水中SS被去除時，絕大部分非溶解性COD同時被去除。因此，廢紙造紙污水處理要解決的主要問題是去除SS和COD。 4、 設(shè)計進出水質(zhì) 本設(shè)計污水處理規(guī)模為200t/d。根據(jù)近年來的進水水質(zhì)統(tǒng)計資料，以及企業(yè)清潔生產(chǎn)水平逐步提升帶來廢水水質(zhì)的變化，確定本次設(shè)計進水水質(zhì)如下表4-1所示。 處理后的水排放標準：《制漿造紙工業(yè)水污染排放標準》(GB3544-2008) 表4-1 設(shè)計進出水質(zhì)和排放標準 水質(zhì)指標 CODcr/mg.L-1 BOD5/mg.L-1 NH3-N/mg.L- SS/ mg.L- TN/ mg.L- TP/ mg.L- pH 進水水質(zhì) ≤3200 500 ≤35 ≤1000 ≤40 ≤5.0 6～9 排放標準 ≤80 ≤20 ≤8 ≤30 ≤12 ≤0.8 6～9 5、 工藝選擇的原則（選擇依據(jù)） 工藝方案的選擇對于廢水處理設(shè)施的建設(shè)、確保處理設(shè)施的處理效果和降低運行費用發(fā)揮著最為重要的作用，因此需要結(jié)合設(shè)計規(guī)模、廢水水質(zhì)特性以及當?shù)氐膶嶋H條件和要求，選擇技術(shù)可行、經(jīng)濟合理的處理工藝技術(shù)，經(jīng)全面技術(shù)經(jīng)濟分析后優(yōu)選出最佳的總體工藝方案和實施方式。 在廢水處理設(shè)施的總體工藝方案確定中，遵循以下原則： (1)  所選工藝必須技術(shù)先進、成熟，對水質(zhì)變化適應能力強，運行穩(wěn)定，能保證出水水質(zhì)達到工廠使用標準及國家廢水排放標準的要求。 (2)  所選工藝應減少基建投資和運行費用，節(jié)省占地面積和降低能耗。 (3)  所選工藝應易于操作、運行靈活且便于管理。根據(jù)進水水質(zhì)水量，應能對工藝運行參數(shù)和操作進行適當調(diào)整。 (4)  所選工藝應易于實現(xiàn)自動控制，提高操作管理水平。 (5)  所選工藝應最大程度減少對周圍環(huán)境的不良影響（氣味、噪聲、氣霧等）。 6、 主體工藝比較 造紙廢水濃度高，COD、BOD含量多其處理方法較一般工業(yè)廢水有所不同。目前，國內(nèi)主要采用的造紙廢水處理工藝有：SBA工藝、CAR工藝、生物接觸氧化法以及UASB工藝等。 1） SBR工藝（序批式活性污泥法） SBR工藝是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥污水處理技術(shù)。及傳統(tǒng)污水處理工藝不同，SBR技術(shù)采用時間分割的操作方式替代空間分割的操作方式，非穩(wěn)定生化反應替代穩(wěn)態(tài)生化反應，靜置理想沉淀替代傳統(tǒng)的動態(tài)沉淀。它的主要特征是在運行上的有序和間歇操作，SBR工藝的核心是反應池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無污泥回流系統(tǒng)。污水在反應池中按序列、間歇進入每個反應工序，即流入、反應、沉淀、排放和閑置五個工序。污水流入反應池中達到預定容積后，同時可微量曝氣，以保證順利排泥。停止曝氣和攪拌后充分沉淀，反應池起二沉池的作用，沉淀后上層清液經(jīng)處理后排放，下層污泥作為種泥回流。排水后進入閑置工序，使污泥處于饑餓狀態(tài)，使其在下個周期的反應中，充分發(fā)揮活性。 工藝特點：①反應及沉淀在同一個池內(nèi)完成，不需要設(shè)置二沉池和污泥回流裝置。占地少，投資省，基建和運行費低；②SBR中微生物因周期性處于高濃度及低濃度交替的環(huán)境中，絲狀菌很少成為優(yōu)勢菌種，不易發(fā)生污泥膨脹；③操作過程中交替出現(xiàn)厭氧、好氧和缺氧狀態(tài)，有機物降解效率高，具有良好的脫氮除磷效果。④耐沖擊負荷，池內(nèi)有滯留的處理水，對污水有稀釋、緩沖作用，有效抵抗水量和有機污物的沖擊。⑤運行效果穩(wěn)定，污水在理想的靜止狀態(tài)下沉淀，需要時間短、效率高，出水水質(zhì)好。⑥可實現(xiàn)自動化控制，根據(jù)水質(zhì)水量變化隨時控制SBR工藝運行程序。⑦SBR法系統(tǒng)本身也適合于組合式構(gòu)造方法，利于廢水處理廠的擴建和改造。 存在問題：沉淀和排水所需時間較長，此期間污泥呈缺氧或厭氧狀態(tài)，易使污泥中磷提前釋放到出水中。同時，排水速度、水位和排泥量難于控制而導致出水中懸浮固體含量過高或污泥泥齡不合適。 2） CAR工藝（傳統(tǒng)活性污泥法） CAR工藝由曝氣池、二沉池、曝氣系統(tǒng)（含空氣或氧氣的加壓設(shè)備、管道系統(tǒng)和空氣擴散裝置）以及污泥回流系統(tǒng)等組成。曝氣池和二沉池是活性污泥系統(tǒng)的基本處理構(gòu)建物。由初沉池流出的廢水及從二沉池底部回流的活性污泥同時進入曝氣池，其混合體稱為混合液。在曝氣的作用下，混合液得到足夠的溶解氧并使活性污泥和廢水充分接觸。廢水中的可溶性有機污染物為活性污泥所吸附并為存活在活性污泥上的微生物群體所分解，使廢水得到凈化。在二沉池內(nèi)，活性污泥及已被凈化的廢水（稱處理水）分離，處理水排放，活性污泥在污泥區(qū)內(nèi)進行濃縮，并以較高的濃度回流曝氣池。由于活性污泥不斷地增長，部分污泥作為剩余污泥從系統(tǒng)中排出，也可以送往初沉池。 存在問題：由于采用重力式沉淀方式作為固液分離手段，其固液分離效率不高，處理裝置容積負荷低，占地面積大，出水水質(zhì)不穩(wěn)定，傳氧效率低，能耗高以及剩余污泥產(chǎn)量大。 3） 接觸氧化法 接觸氧化法是一種兼有活性污泥法和生物膜法特點的一種新的廢水生化處理法。這種方法的主要設(shè)備是生物接觸氧化濾池。在不透氣的曝氣池中裝有焦炭、礫石、塑料蜂窩等填料，填料被水浸沒，用鼓風機在填料底部曝氣充氧,這種方式稱為鼓風曝氣；空氣能自下而上，夾帶待處理的廢水，自由通過濾料部分到達地面，空氣逸走后，廢水則在濾料間格自上向下返回池底?；钚晕勰喔皆谔盍媳砻?，不隨水流動，因生物膜直接受到上升氣流的強烈攪動，不斷更新，從而提高了凈化效果。 生物接觸氧化法具有處理時間短、體積小、凈化效果好、出水水質(zhì)好而穩(wěn)定、污泥不需回流也不膨脹、耗電小等優(yōu)點。 缺點：填料上的生物膜儲量視BOD負荷而異；生物膜只能自行脫落，剩余污泥不易排走，滯留在濾料之間易引起水質(zhì)惡化，影響處理效果；當采用蜂窩填料時，如果負荷過高，則生物膜較厚，易堵塞填料；大量產(chǎn)生后生動物（如輪蟲類）；組合狀的接觸填料有時會影響曝氣及攪拌。 4） UASB工藝 UASB反應器處理工藝是目前研究較多、應用日趨廣泛的新型污水厭氧處理工藝，由荷蘭Lettinga教授于1977年發(fā)明。UASB由污泥反應區(qū)、氣液固三相分離器（包括沉淀區(qū)）和氣室三部分組成。污水自下而上通過UASB。反應器底部有一個高濃度、高活性的污泥床，污水中的大部分有機污染物在此間經(jīng)過厭氧發(fā)酵降解為甲烷和二氧化碳。因水流和氣泡的攪動，污泥床之上有一個污泥懸浮層。反應器上部有設(shè)有三相分離器，用以分離消化氣、消化液和污泥顆粒。消化氣自反應器頂部導出；污泥顆粒自動滑落沉降至反應器底部的污泥床；消化液從澄清區(qū)出水 工藝特點：除具有厭氧處理的優(yōu)點，如工藝結(jié)構(gòu)緊湊、處理能力大、無機械攪拌裝置、處理效果好、投資省等優(yōu)點外，還具有其他厭氧處理工藝（厭氧流化床、厭氧濾池等）難以比擬的優(yōu)點：可實現(xiàn)污泥的顆?；簧锕腆w的停留時間可長達100d；氣、固、液的分離實現(xiàn)了一體化；通常情況下不發(fā)生堵塞，因而它具有很高的處理能力和處理效率，尤其適用于各種高濃度有機廢水的處理。 缺點：雖然UASB反應器的負荷和處理效率高，但是UASB反應器處理制漿黑液是不可行的，因為黑液中的污染物是難于生物降解的。 綜合對比以上四種工藝，以及所需要處理的造紙廢水情況，采用SBR工藝為本次廢水處理的主體工藝。 7、 SBR工藝原理 SBR工藝由按一定時間順序間歇操作運行的反應器組成。SBR工藝的一個完整的操作過程，亦即每個間歇反應器在處理廢水時的操作過程包括以下五個階段：①進水期——加入基質(zhì)；②反應期——基質(zhì)降解；③沉淀期——泥水分離；④排放期——排水排泥；⑤閑置期——活性恢復。SBR的運行工況以間歇操作為特征。其中自進水、反應、沉淀、排水排泥至閑置期結(jié)束為一個運行周期。在一個運行周期中，各個階段的運行時間、反應器內(nèi)混合液體積的變化及運行狀態(tài)等都可以根據(jù)具體污水的性質(zhì)、出水水質(zhì)及運行功能要求等靈活掌握。 SBR工藝對有機物的去除機理為：在反應器內(nèi)預先培養(yǎng)馴化一定量的活性污泥，當廢水進入反應器及活性污泥混合接觸并有氧存在時，微生物利用廢水中的有機物進行新陳代謝，將有機污染物轉(zhuǎn)化為CO2、H2O等無機物，同時，微生物細胞增殖，最后將微生物細胞物質(zhì)（活性污泥）及水沉淀分離，從而使廢水得到處理。 8、 廢水處理具體工藝流程 9、 工藝流程說明 廢水首先由集水池收集，然后經(jīng)過粗格柵攔截水中的紙屑、泡沫紙、塑料及大顆粒雜質(zhì)等懸浮物，之后經(jīng)提升泵進入細格柵，進一步除去細小的顆粒雜質(zhì)后進入沉砂池，除去水中密度較大的無機顆粒。沉砂池出水進入SBR池，在這一階段里去除營養(yǎng)物質(zhì)以及脫氮除磷，清液經(jīng)過鼓風機房進入絮凝反應池，化學絮凝沉降除去水中細小懸浮物、漂浮物及膠體物質(zhì)，其出水后進入濾池做暫時貯存，最后經(jīng)紫外消毒池消毒，檢測其達標后即可回用或排放；另一方面，從SBR池出來的剩余污泥和絮凝池反應后的沉渣先由集泥井收集，然后進入污泥濃縮車間進行濃縮，接著輸送到污泥脫水車間進行脫水，得到泥餅，定期外運處理。 10、 主要構(gòu)建物、設(shè)備及其功能簡介 （1）主要構(gòu)建物 1）集水池：收集廢水，設(shè)置在篩網(wǎng)之后，為方便污水的提升一級緩沖污水的流量變化。 2）沉砂池： 采用曝氣式沉砂池，除去污水中粒徑較大的無機顆粒，以保證后續(xù)處理流程的正常運行，減少后續(xù)處理構(gòu)建物發(fā)生沉積。 3）SBR池：去除污水中大部分的污染物，去除可生物降解的營養(yǎng)物質(zhì)以及脫氮除磷。 4）絮凝反應池：去除水中細小懸浮物、漂浮物、膠體物質(zhì)、溶解性有機物、氮磷等污染物，以滿足水環(huán)境標準，防止封閉式水域富營養(yǎng)化和污水再利用的水質(zhì)要求。屬深度處理工藝。 絮凝是以機械或水力等方式造成顆粒碰撞形成易于沉淀或上浮的絮體從而達到及水分離的目的。 5）濾池：使用快濾池。應用石英砂或白煤、礦石等粒狀濾料對自來水進行快速過濾而達到截留水中懸浮固體和部分細菌、微生物等目的。 6）紫外消毒池：消毒殺菌，使出水達到排放標準。 7）集泥井：貯存剩余污泥和沉渣，以便下一步進行污泥處理濃縮。 8）污泥濃縮車間：采用重力式污泥濃縮。進行污泥濃縮，主要是減縮污泥的間隙水，降低污泥含水率，減少污泥體積。 9）污泥脫水車間：對前一工序濃縮的污泥進行進一步濃縮壓濾脫水，使污泥含水率降低到盡可能低的程度，以減少污泥體積并便于裝卸作業(yè)。 10）鼓風機房：給曝氣沉砂池和SBR池供氣。 （2）主要設(shè)備 1）格柵：回收廢水中的纖維并降低廢水中SS含量。主要有粗格柵機和細格柵機。 ①粗格柵機：功能是去除污水中的較大漂浮雜物以保證污水提升泵的正常運行，采用機械格柵，設(shè)置2臺，一用一備。 ②細格柵機：功能為去除污水中較為細小的漂浮雜物，以保證后續(xù)處理流程的正常運行。采用機械細格柵2臺，互為備用。 2）污水提升泵：功能為提升污水以滿足后續(xù)污水處理流程豎向銜接的要求，實現(xiàn)重力流動順序處理污水，采用提升式無堵塞潛水泵3臺，2用一備。 3）潷水器：潷水器是一種能隨水位變化而調(diào)節(jié)的出水堰，排水口淹沒在水面下一定深度，可防止浮渣進入。為SBR 工藝采用的定期排除澄清水的設(shè)備，它具有能從靜止的池表面將澄清水潷出，而不攪動沉淀，確保出水水質(zhì)的作用。采用旋轉(zhuǎn)式潷水器。 4）水下曝氣器（設(shè)備參數(shù)：循環(huán)水量、供氣量、供氧量）：是給排水曝氣充氧的必備設(shè)備。 5）羅茨鼓風機：主要功能是提供空氣。 6）電控柜：是按電氣接線要求將開關(guān)設(shè)備、測量儀表、保護電器和輔助設(shè)備組裝在封閉或半封閉金屬柜中或屏幅上，其布置應滿足電力系統(tǒng)正常運行的要求，便于檢修，不危及人身及周圍設(shè)備的安全的控制柜（箱）。包括配電柜、配電箱、電器控制柜等，正常運行時可借助手動或自動開關(guān)接通或分斷電路。故障或不正常運行時借助保護電器切斷電路或報警。借測量儀表可顯示運行中的各種參數(shù)，還可對某些電氣參數(shù)進行調(diào)整，對偏離正常工作狀態(tài)進行提示或發(fā)出信號。 8）止回閥、球閥及排泥管等輔助設(shè)備。 11、 整體工藝特點 本工藝具有抗沖擊負荷高、適應性強、能耗低、脫氮除磷效果好的特點，運行過程中不產(chǎn)生污泥膨脹，能保證出水水質(zhì)穩(wěn)定，不需要污泥回流，且運行靈活，可實現(xiàn)極高程度的自動化；生化反應效率高，具有處理高濃度、難降解廢水的特征；占地少，投資省，無易損壞設(shè)備，維修及操作運行管理簡單可靠。 12、 運行管理 （1）日常維護 包括機械設(shè)備的維護保養(yǎng)、工藝運行操作、生化池的生物狀況觀察。 反應池運行調(diào)節(jié)，包括水量變化的調(diào)節(jié)、排水調(diào)節(jié)。 （2）曝氣調(diào)節(jié) 有的情況下，還需要進行剩余污泥系統(tǒng)、活性污泥微生物的酶促反應、氧的總轉(zhuǎn)移數(shù)、水的飽和溶氧濃度、污泥膨脹及水的粘滯性等等的監(jiān)測計算。 常見的重要異常情況：污泥膨脹；污泥解體；污泥腐爛；生化池表面出現(xiàn)氣泡。 13、 參考文獻 [1]謝冰，徐亞同編著. 廢水生物處理原理和方法[M]. 北京:中國輕工工業(yè)出版社，2007.4 [2]楊學富主編. 制漿造紙工業(yè)廢水處理. 北京市：化學工業(yè)出版社，2001 [3]黃夏銀，馮彬.造紙廢水處理技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望[J].污染防治技術(shù).2004年12月第17卷第4期 [4]劉芳榮，孟霖華. 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