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1、 1 绪 论1.1 造纸工业废水的污染概况众所周知，造纸技术是中古代四大发明之一，是中国劳动人民对社会的重大贡献，造纸工业与社会发展息息相关。造纸是信息的载体之一，是文化与经济交流中不可缺少的物质。在现代生活中，它被广泛地用作包装材料及卫生用品。目前，世界上发达地区纸张的人均用量为300kg以上，而许多发展中国家则小于10kg。可见制浆造纸工业还有巨大的发展潜力。但与此同时，造纸工业的污染问题十分严重，制约了其自身的发展，因此受到人们的普遍关注。制浆造纸工业的整个生产过程，包括从备料到成纸、化学品回收、纸张的加工等都需要大量的水，用于输送、洗涤、分散物质及冷却设备等。虽然生产过程中也有回收、处
2、理、再用，但仍有大量的废水排入水体，造成水环境严重污染。据1995年的统计，中国造纸工业总排水量为23.9亿m3/a，仅次于化学工业及钢铁工业的年排水量，居第三位；化学耗氧物质排放量为321.4万t/a，占全国排放量的1/3；据1994年统计，中国造纸工业排水中，悬浮物总排放灵为128.4万t/a。我国无论单位产品废水排放量还是污染含量均高于工业化城市。据中国轻工业总会在1997年全国造纸工作会议上所做报告我过制浆造成工业废水防治现状与对策造成工业排放废水中有机污染物（以COD记）竟占全国工业废水中COD总量的41.8%，在各类工业废水中高居第一位，废水排放量则占全国工业废水总排放量的10.8
3、%，由此可见，造纸废水中具有污染物浓度高，波及范围广的特点，是威胁我国水环境的主要污染源之一。造纸厂在我国遍布各地，近年，来自各地关于河流、湖泊被污染的报道令人触目惊心，造纸废水则扮演了主角的地位。1.2 废水的来源及其特征1.2.1废水的来源造纸废水主要来源于制浆所用的木材或其他植物纤维和生产过程中添加的化学品，造纸工业的废水及其污染负荷，随着原料种类、生产工艺及产品品种的不同，存在很大的差异。即使采用同样的原料、同样的生产工艺，生产同样的产品，由于技术和管理水平的差异，不同工厂的废水排放量以及其中的污染物含量等，都会存在很大的差异。由于制浆造纸工业的性质所决定，即使由于技术装备先进、操作管
4、理完善的企业，废水及其污染物质的排放，依然是必须重视的问题。制浆造纸企业（以麦草浆为例）的污水主要分三部分： 制浆黑液：麦草浆提取废液，约占废水总量的10%左右，但污染负荷占污染总量的90%； 中段水：洗浆工段漂白前后的混合水，占废水总量的90%，国内大多以生化处理为主，达标排放问题不大； 白水：来源于抄纸工段，目前国内大多企业都采用处理后循环使用，一般不外排 。制浆造纸整个生产过程的各个车间和工段都有废液和废水的产生和排放，必须采用相应的回用和处理措施。进行废水处理的目的在于提供可以循环利用的水源，减少清洁水的用量，控制处理之后排水的水质，保护河流湖泊等接受水体的生态平衡。1.2.2 废水的
5、特征造纸工业废水污染严重，我国造纸工业废水的水质特点主要有： 废水排放量大。据统计，我国每生产1t化学法纸浆要产生废水100200m3水，2004年各工业行业环境统计，我国造纸工业废水排放量约占工业废水排放量的16%. 废水成分复杂，浓度大。废水中含有木素、蒸煮化学药剂、多种糖类果胶脂肪酸、挥发酚等有机物、有机氯化物等物质。 还有一定量的有毒物质。备料阶段的植物水溶性物质、蒸煮阶段的废液、漂白阶段的生育漂白剂等都是毒性物质的来源。 BOD/COD的值约为0.150.25。废水可生化性较差，有机物难以直接进行好氧生物降解，处理难度较大。 有机物含量高、SS高。废水中含有的泥沙、草（木）屑、微笑悬
6、浮物以及植物中的水溶性物质等造成SS、BOD、COD含量高。色度高。大量的木质素和植物有机色素使色度很深。 酸碱物质。造纸废水中酸碱物质可明显改变接受水体的PH，碱性废水PH值为910；漂白废水的PH值变化很大，可低于2，可高于12。1.3 本课题的设计内容造纸废水三部分废水的污染物浓度差别很大。其中蒸煮黑液对环境的污染最为严重，占整个造纸工业污染的90，中段废水中的洗涤废水呈深黄色，其所含污染物的组成与黑液相同，只是浓度低，废水量大，SS和BOD含量高；漂白废水中污染物浓度更低，但含有对生化处理有害的有机氯化物，需慎重对待。因此，很多造纸厂都采用分段处理的方法来处理造纸废水。本课题的通过分析
7、现有造纸废水的水质、水量、排放特征等找出适合的处理方法，设计造纸中段废水的处理工艺。1.4 设计规模本次设计为广东某造纸厂废水的处理，处理规模为2000吨/天。废水主要来源于挤浆机的黑液、洗浆机的黑中段水、漂白机的白中段水和外排白水，其中黑液为200m3/d，中段水(包括黑、白中段水和外排白水)为1800m3/d。表1.1设计进水水质参数表项 目 COD(mg/L) BOD5 (mg/L) SS(mg/L) 黑液 30000 9000 2000 中段污水 600 300 700 混合水354011708301.5 污水排放标准本项目设计出水水质执行国家造纸工业水污染物排放标准（GB3544-2
8、001）：表1.2 设计出水水质参数表水质指标pHSSCODCrBOD5数值（mg/L）692504502001.6 设计依据(1)该厂所提供的相关资料(2)中华人民共和国环境保护法（试行）(3)中华人民共和国工业污水污染物排放标准(GB42879B)；(4)中华人民共和国污水综合排放标准(GB89781996)；(5)造纸工业水污染物排放标准（GWPB2-1999）；(6)广东省地方污水综合排放标准(DB44262001)；(7)建筑给水排水设计规范 (GBJ15-88)(8)室外排水设计规范 (GBJ14-87)(9)污水综合排放标准（GB 8978-1996）(10)城市区域环境噪声标准
9、 (GB3096-93)(11)砌体结构设计规范（GBJ3-88）(12)混凝土结构设计规范（GBJ10-89）(13)建筑地基基础设计规范（GBJ10-89）(14)供配电系统设计规范（GB50050-95）(15)建筑设计防火规范（GBJ6787）修订书1.7 设计原则(1)严格贯彻执行国家环境保护的有关规定，确保出水各项指标达到设计要求，达到或优于排放标准。(2)尽量采用功能可靠，运行稳定，操作简单，运行管理方便的处理工艺技术，以达到降低建设费用和处理成本。(3)结合工程条件和排放标准，谨慎合理选择工程设计方案，并尽量采用先进技术、新材料、新布局，以减少运行费用，确保处理系统长期运行安全
10、可靠，出水稳定，达标有保障。(4)合理地解决污泥、泥渣的处理问题，控制好噪声，以避免二次污染。(5)尽量采用机械与自动化操作，以减轻操作人员的劳动强度。2 废水的特性及处理工艺分析2.1黑液2.1.1黑液水质分析黑液中含有有机物和无机物两大类物质。有机物主要是碱木素、半纤维和纤维类的降解产物；无机物中绝大部分是各种钠盐，如硫酸钠、碳酸钠、硅酸钠，还有NaOH、Na2S（硫酸钠盐法）。2.1.2黑液处理工艺采用黑液湿法碱回收，即用二氧化硫作酸化剂，将碱法造纸制浆黑液酸化分离出木质素，含糖液厌氧发酵生成沼气或水解成糠醛，用石灰粉沉淀分离得到亚硫酸钙和碱溶液回用于制浆。既实现了木质素等资源回收又以湿
11、法化学反应实现了造纸黑液的碱回收，剩余废水排入调节池。2.2中段水2.2.1 中段废水的水质及分析在制浆与洗、选、漂过程中所排放废水的总和，包括洗涤水和漂白水统称为中段废水。中段废水因造纸生产工艺、产品的品种不同而使其污染负荷有很大的差异。一般中段废水的污染物可分为溶解性和不溶解性物质。这部分污染物使中段废水中的BOD、COD、色度的污染负荷很高，且难以生物降解，因此处理难度很大。中段废水的特点表现出水量大、色泽深、臭味重、污染程度高。2.2.2 几种常见中段废水处理工艺比较针对污染物种类的不同，造纸中段废水的处理方法可以分为：物理法、生物化学法两大类。生物处理与物化处理相结合的工艺，与单纯的
12、生物处理工艺相比较，处理后外排废水水质达标保证率高，与单纯的物化处理工艺相比较，废水处理成本大幅度降低。目前常用于处理造纸废水的深化处理方法有氧化塘法、氧化沟法、生物膜法（如生物滤池法、生物转盘法和生物接触氧化法）等。(1) 氧化塘法氧化塘法处理废水，主要是依靠废水液面溶解氧气，以维持微生物的自然净化作用，直至废水不再大量消耗氧为止。氧化塘还使废水混合均匀，有助于促进中和、沉淀、凝聚、吸附以及化学反应等作用。氧化塘深度不宜超过1.5米，氧气溶解常数为0.15、每1000m2的BOD负荷不宜超过5.6kg/d。氧化塘虽然有方法简单、操作方便、几乎无动力消耗等优点，但是占地面积较大、处理时间较长的
13、缺点，使它的应用收到限制。(2) 生物膜法生物膜法是使细菌、菌类一类的微生物和原生动物、后生动物一类的微型动物在滤料或某些载体上生长繁育，形成膜状生物性污泥生物膜。通过与废水的接触，生物膜上的微生物摄取水中的有机物作为营养，从而使废水得到净化。生物膜法对流入水水质、水量的变动具有较强的适应性；在低温条件下，生物膜法仍能保持较为良好的净化功能；而对于低浓度有机废水，该法也能够取得较好的处理效果；并具有动力费用低、污泥量少、运行管理简单等优点。但是，生物膜法通常在所需BOD5去除率为60左右较为经济，在废水流量较小、有机负荷较低时更为如此；且COD去除率仅为30。(3) 氧化沟工艺氧化沟工艺具有较
14、强的耐冲击负荷能力，原水一进入氧化沟，就会被几十倍甚至上百倍的循环流连所释，适宜于处理高浓度有机废水；对COD、氨氮有较好的去除效果，且污泥产率低，排泥量少，但它受高度限制，其占地面积比一般生物处理大且充氧效率不高，能耗高。(4) 水解酸化池接触氧化池工艺水解酸化池可调节废水的水质水量，使之均一，更重要的作用是改善废水的可生化性，以利于后续的好氧生物处理。在本处理单元中，难降解的大分子被水解为可生物降解的小分子物质，并在产酸菌作用下转化为有机酸，使水的pH值由11降至8左右，为生物接触氧化处理创造了必要条件。经水解酸化处理后，废水的可生化性提高了35%左右，CODcr 去除率约为50%，为下一
15、步生化处理提供了条件。接触氧化池是整个生化处理工艺的核心部分，主要进行有机物的生物降解。池内设组合填料及曝气系统，采用低噪声罗茨风机进行鼓风曝气。利用池底污泥床和生物填料层生物膜共同组成的生物菌群系统，在好氧环境下氧化分解废水中的有机污染物，本单元CODcr去除率约为85。2.3 本设计工艺选择2.3.1 工艺选择 工艺流程的确定 根据造纸废水理化特性（废水BOD5/CODcr=0.20.3,水的可生化性较差，且碱性较强）和工程的实际情况，经多种方案比较确定以“水解酸化+接触氧化”为主的处理工艺，该工艺具有以下特点： 布局紧凑、合理，充分利用地形，节约占地面积； 水解酸化池兼有调节池的作用，耐冲击负荷能力强，且操作管理简单； 本工艺仅产生很少的剩余活性污泥，实现了污水、污泥的一次处理； 出水水质好而稳定，在进水短期内突然变化时，出水水质受的影响很小。 工艺流程 工艺流程简图PAC PAM
