工业废水处理工程课程设计说明书

一、设计依据

1.1设计任务

某纸业集团有限公司主要以碱法蒸煮自制的漂白草浆、本色草浆，生产卷烟纸、箱板纸等产品，年总产量约为2万吨。废水来自制浆车间的洗、选、漂废水，造纸车间排放的织机废水、碱回收车间的污冷凝水，生产用水净化车间与热电分厂排放的废水，年有效工作日300天，三班制生产，8小时/班。设计废水流量4500 m3/d，混合废水水质如下：

1.2设计排放标准

要求应根据该废水的水质和排放量，按照我国2008年8月1日实施的《制浆造纸工业水污染物排放标准》（GB3544－2008规定，污染物排放值：

二、主要设计资料

《水污染控制工程》（高等教育出版社第三版，高廷耀编著，2006年10月）；

《排水工程》（中国建筑工业出版社第四版，张自杰主编）；

《水处理工程典型设计实例》（化学工业出版社）；

《环境工程设计手册（修订版）》第二编（湖南科学技术出版社）；

《造纸行业非木材制浆工艺污染防治最佳可行技术指南（征求意见稿）》；

《制浆造纸工业废水处理》（化学工业出版社杨学富主编，2001年）；

《造纸工业废水污染控制与治理技术》（化学工业出版社武书彬编著，2001 年2月）；

《造纸工业环境污染与控制》（化学工业出版社刘一山主编，2008年3月）；

《超效浅层气浮在处理制浆中段污水上的探索》（江苏省造纸学会第八届学术年会论文集，戴罗根）；

《中段废水处理工程实例超效浅层气浮+综合生化处理工艺》（中华纸业张玉华，袁东，刘万玲，赵崇山，2006,27(z1)）；

《造纸废水处理站工艺设计及运行效果》（中国造纸吴俊峰，刘海成，常张红，2009,28(4)）；

《改良型氧化沟在造纸废水处理工程中的应用》（给水排水张安龙，陈婕，Zhang Anlong，Chen Jie，2009,35(3)）；

三、废水处理技术综述

3.1制浆造纸废水生产工艺

造纸分为制浆和造纸两大工序:制浆以木材、毛竹、草类等作为原料，采用物理的方法、化学的方法或者两者相结合的方法使纤维素和木质素相分离，同时保留部分半纤维素，把植物纤维原料离解变成本色纸浆或漂白纸浆;

造纸则是把悬浮在水中的纸浆纤维经过各种加工结合成合乎各种要求的纸页。麦草制浆造纸具体工艺如下：

首先进行备料，然后将经过筛选和洗涤过后的麦草由传送带进入蒸煮锅和蒸煮球，并加入蒸煮药剂进行蒸煮。蒸煮是在一定的压力和温度下，蒸煮球中的麦草被蒸煮药剂充分反应纤维素与木质素充分分离，分离出的木素以液态形式溶解于蒸煮液中。根据目前的目前麦草制浆造纸企业生产情况，蒸煮工序的大部分高污染物浓度的废水被提取直接黑液碱回收阶段和蒸发板蒸发阶段，少量在洗涤和筛选阶段进入到中段水中。

洗涤即提取蒸煮液的过程，筛选是去除粗纤维素、肺纤维素细胞、沙砾等杂质的过程。

经过洗涤和筛选阶段的纤维素进入漂白工序。传统的草制浆漂白工艺流程为C( 氯化) －E( 碱处理) －H( 次氯酸盐)三段漂白、H(次氯酸盐) 单段或两段漂白，漂白出来的纤维即可作为纸的原料直接进入抄造车间，漂白出水的直接进入中段水中，作为中段废水的主要组成部分。

进入抄造车间的漂白浆板在储浆池内进行碎浆和磨浆等工序后，填加填料、杀菌剂、和其他助剂，筛浆后进入流浆箱最后进入纸机生产合乎要求的纸张。纸机一般包括网部，压榨部和干燥部，生活用纸的造纸一般无压榨部和干燥部之分，在一个辊内既可完成。

3.2各工艺阶段的污染物来源及其特性

草浆中段废水是由好几股废水组合而成，里面含有大量的污染物质，从感官上看，废水浑浊且色度比较高。概括起来，草浆中段废水具备着四高一底一复杂的水质特征：既污染物浓度高，色度高，SS(悬浮物浓度)高，毒性高，B／C(可生化性)底，污染物成分复杂等。

3.2.1备料废水

以稻草或麦草为原料的制浆厂，在备料时，为防止草屑与尘土造成大气污染，一般都设有除尘设施，除尘器水封及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有机物。

3.2.2蒸煮废液

植物纤维原料经化学蒸煮后，一般可得到50%~80%的纸浆，其余的20%~50%的物质溶于蒸煮液中。蒸煮结束时，提取蒸煮液。在碱法制浆中，此液呈黑色，故称为“黑液”。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、半纤维素和纤维素的降解产物；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。碱法制浆黑液的污染物浓度较高，通常需要经过碱回收工段处理，回收后的碱可以回用到制浆工艺中，具有较好的循环经济效应。采用黑液碱回收工艺，浆厂总排污负荷可减少80%~85%，还可以回收黑液中有机物燃烧产生的热能及黑液中所含化学品，是解决制浆水污染的重要途径。

3.2.3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贮槽清洗水是洗浆废水的主要来源。根据调查，洗涤筛选段废水中的污染物主要有木质素、植物碱、植物纤维和灰份等。

3.2.4漂白废水

漂白过程中产生的废水（即白水）水量比较大, 毒性也高。传统的草制浆CEH 漂白过程中大量的木素氯化降解产物, 如氯化邻苯二酚、氯化愈疮木酚、氯化芳香醛、氯苯和二恶英等进入中段废水中, 使中段废水含有大量有毒并难以降解的有机氯化污染物, 其中最主要的是AOX(Absorbganic

Halogens), 通常用AOX来表征中段废水中可吸附有机氯化物。这些有机氯化物多为环境激素类污染物,能在生物体实现生物积累, 对环境的污染相当

严重特别是产生的二恶英虽然是微量的, 但由于它大部分溶解于废水并在污泥中富集,对水生生物及人会具有长远危害。

3.2.5造纸废水

造纸过程中的废水主要来自打浆、纸机前筛选和抄造等程序。造纸机在生产过程中纸料在造纸网上流动时，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。从网上纸料脱除的水成为白水，车间白水主要来自于网部、纸机的喷淋和清洗。白水含有纤维碎屑、小纤维、颜料、淀粉及染料等。目前的处理技术已经可以实现废水l 00％回用，所以车间白水占总水量比非常少。

由以上分析结果可知，制浆造纸厂排放的废水主要来自于洗涤、筛选、漂白废水、造纸车间排放的织机废水、碱回收车间的污冷凝水，生产用水净化车间与热电分厂排放的废水。其中，洗、选、漂废水被称为中段废水，是造纸厂排水的主要处理对象，有些纸厂抄造车间出水和锅炉房的循环冷却水也进入到中段水中，但由于其污染物浓度不高，废水相对好处理。

3.3废水处理工艺的选择

由于我国麦草浆黑液提取率较低，导致中段废水污染物浓度较高。麦草制浆工业废水具备着四高一底一复杂的水质特征：既污染物浓度高，色度高，SS(悬浮物浓度)高，毒性高，B／C(可生化性)底，污染物成分复杂等。

该厂生产废水SS较高（600~800mg/l），BOD/COD为0.25，可生化性较差。根据国内外中段水处理的实际运行情况，采用物化处理+生化处理是一种比较稳妥可靠的方案，即污水在生化处理前，利用物化处理，降低污水中COD、BOD的浓度，大大降低悬浮物的含量。此外，还需要在生化反应设置水解酸化池，以提高污水的可生化性，便于后续生化处理的进行。实践证明，物化—生化处理技术是麦草制浆废水处理的最佳选择。

由于该废水中SS含量和色度较高，并考虑到后续处理工艺的影响和操作维护的方便，确定采用对造纸废水处理效果好的GQF超效浅层气浮+水解酸化+Carrousel氧化沟水处理工艺。

3.4具体工艺流程图

3.5工艺流程说明

污水经格栅去除大的杂质后进人收浆系统，收浆后的废水自流进入平流沉淀池，出水进入调节池均质均量后，用泵提升进入气浮系统，气浮出水自流进入水解酸化池和SBR反应池，经二沉池处理后达标排放。气浮浮渣、水解酸化池和SBR反应池产生的剩余污泥自流至贮泥池，再经污泥泵送人污泥浓缩池，经浓缩后用带式压滤机将污泥压滤脱水后，泥饼装车运至厂外。

本设计纤维回收系统采用斜筛，斜网利用尼龙网的筛虑截留作用，拦截比较大的纤维素和木质素纤维，这部分纤维还可以进行回收利用，重新进入磨浆机前，以变废为宝的作用，具有很大的经济价值。

用气浮法分离废水中的悬浮物，同时带走大量疏水性的COD，已是一种成熟的工艺。但对悬浮物含高的废水，传统气浮存在着处理效率低的严重缺陷。超效浅层气浮将传统的静态进水、动态出水改为动态进水、静态出水，应用“零速度”的原理，使悬浮物在相对静止的环境中垂直浮上水面。上浮路程减至最小，且不受出水流速的影响，上浮速度达到或接近理论最较大值。

本设计采用的GQF浅层气浮设备有效水深400-500 mm.，池内水力停留时间（3-5min），净化量大，即表面负荷高，占地面积小，单位负荷轻，全部预制构件组装，不需要操作室，设备可以架空安装，也可多层组装，安装维修费用低，易于清扫，净化程度，高悬浮物去除率达90%以上。该装置

采用RFA型溶气系统申请国家专利，它结构巧妙，溶气效率高大90%，体积仅为一般溶气系统的五分之一，处理效果大大高于传统气浮。

在总多的厌氧反应器中，这里选择UASB反应器，它工艺结构紧凑、处理能力大、无需机械搅拌、处理效果好、节约费用，在国内外应用十分广泛，如果能将三相分离器、进水布水装置、沉淀区流速设计完善，运行中控制好运行条件，UASB将是厌氧处理中一种非常好的反应器。

由于该造纸厂日废水设计流量较小（45003/

m d），考虑采用SBR生物反应池。SBR法亦称序列法，通常的一个运行周期有五个独立阶段，即进水、曝气反应、静止沉淀、排上清液和闲置（含排剩余污泥）。进水及排水用水位控制，反应及沉淀用时间控制。周期依负荷及出水要求而异，一般为4~12小时，其中反应时间占40%，有效池容为周期内进水量与所需污泥体积之和。间歇性活性污泥法的曝气反应阶段，在时间上呈完全推流式，在空间上为完全混合式，具有流程短、结构简单、不需污泥回流、也不需要专门的二次沉淀池、静止沉淀好、操作简便、运行费用低等优点，它适用于较小水量和出水水质要求较高之处。