1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 5000t/d 造纸废水处理的工艺设计 所在学院 专业班级 环境工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I 摘要 : 本设计是对某草浆造纸厂废水处理系统的设计。进水水质为： CODcr1800mg/l； BOD5 500mg/l； SS1000mg/l； PH： 7 8。本着技术先进成熟、切合实际、运行可靠、操作管理简单、降低运行费用、占地少的原则，通过对该 造纸 厂中段废水的水量 的 水质等特点的分析，结合该废水的处理工艺，对厂区环境卫生要求及本工程的具体要求采用卡鲁塞尔氧化沟工艺为核心的处理工艺。污水处理工艺流程为：格栅 调节池
2、 初沉池 卡鲁塞尔氧化沟 二沉池 污泥浓缩池 污泥脱水间 。设计的污水处理系统具有费用低、占地少的优点，是一种高效、经济、灵活的污水处理技术。其出水水质： COD350mg/1,B0D80mg/1,SS80mg/1,pH= 6-9按 GB3544-2001造纸工业水污染排放标准中非木浆漂白要求，达到排放标准。 关键词 : 黑液；卡鲁塞尔氧化沟；曝气 II Abstract: In this paper, we have designed a mill wastewater disposal system. The quality of the inflow: CODcr2000mg/l； BO
3、D5600mg/l； SS1100mg/l； PH:7 8. In the light of the technique forerunner mature, circulate dependable, slice to match actual, lower the movement expenses and operate the management simple, cover the little principle, pass the analysis to measure fluid matter etc. Characteristics to the water of that
4、factory, combinative factory mill wastewater treatment, request to the factory environmental hygiene and this engineering of concrete the request adopt the carrousel oxidation ditch technology. The sewage disposal process is: grilleconditioning tankprimary sedimentationcarrousel oxidation ditchsecon
5、dary settling tankSludge thickenerSludge dewatering room. It has the expenses low, cover the less area. Its a kind of efficiently, the economy, vivid and dirty water handles technique .The quality of the effluent: COD350mg/1； B0D80mg/1；SS80mg/1； pH= 6-9. Discharge standard of water pollutants for pa
6、per industry (GB3544-2001)， it conform to the national standard. Keywords: Black liquor； Carrousel oxidation ditch； Aeration目 录 摘要 Abstract 1 绪论 . 1 1.1 造纸废水的来源及特点 . 1 1.2 选题的目的和意义 . 1 1.3 造纸废水普通处理方法 . 2 1.3.1 物理化学法 . 2 1.3.2 生物法 . 3 1.4 设计原则，设计依据和执行规范，设计规模、设计水质及排放水质 . 5 1.4.1 设计原则 . 5 1.4.2 设计依据和执行
7、规范 . 5 1.4.3 设计规模、设计水质及排放水质 . 5 2 设计说明书 . 6 2.1 污水工艺方案的选择 . 6 2.1.1 工艺类型介绍 . 6 2.1.2 各方案的比较与选择 . 6 2.2 污水处理工艺流程 . 7 2.2.1 污水处理工艺流程图 . 7 2.2.2 各单元处理效果览表 . 8 3 设计计算书 . 9 3.1污水 处理系统工艺设计参数及相关计算 . 9 3.1.1 格栅 . 9 3.1.2 调节池 . 10 3.1.3 初沉池 . 11 3.1.4 卡鲁塞尔氧化沟 . 13 3.1.5 二沉池 . 15 3.1.6 污泥浓缩池 . 17 3.1.7 污泥脱水间
8、. 18 3.2 平面布置 . 18 3.2.1 平面布置原则 . 18 3.2.2 主要构筑物设施表 . 20 3.3 高程布置 . 20 3.3.1 高程布置原则 . 20 3.3.2 水头损失计算 . 20 3.3.3 标高计算 . 21 3.4 投资计算 . 23 3.4.1 主要建筑物及其估价 . 23 3.4.2 主要设备估价 . 23 4 总结 . 25 参考文献 . 26 致 谢 . 错误 !未定义书签。 附件 1 工艺流程图 附件 2 平面布置图 附件 3 高程图 附件 4 卡鲁塞尔氧化沟 附件 5 平流式沉淀池 1 1 绪论 1.1 造纸废水的来源及特点 造纸工业废水是一种
9、水量大、色度高、悬浮物含量大、有机物浓度高、组分复杂的难处理有机废水。造纸废水主要有 3 个来源：制成浆料，中段水，纸机白水 1：制浆是把植物原料中的纤维分离出来，制成浆料，再经漂白；抄纸是把浆料稀释、成型、压榨、烘干，制成纸张。这 2 项工艺都排出大量废水。制浆产生的废水，污染最为严重。洗浆时排出废水呈黑褐色，称为黑水，黑水中污染物浓度很高， BOD 高达 5-40L，含有大量纤维、无机盐和色素。洗涤漂白过程中产生的中段水水量最多，污染物质有较高浓度的木质素、纤维素和树脂酸盐等难生物降解的成分，且色度深 2。抄纸机排出的废水，称为白水，其中还有大量纤维和在生产过程中添加的填料和胶料。 造纸废
10、水危害很大，其中黑液是危险最大的，它所含的污染物占到了造纸工业污染排放总量的 90%以上，由于黑液碱性大、颜色深、臭味重、泡沫多，并且大量消耗水中溶解氧，严重 地污染水源，给环境和人类健康带来危害。而中段水对环境污染最严重的是漂白过程中产生的含氯废水，例如氯化漂白废水，次氯酸盐漂白废水等。此外，漂白废液中含有毒性极强的致癌物质二恶英，也对生态环境和人体健康造成了严重威胁。 1.2 选题的目的和意义 造纸工业是国民经济的重要产业之一，它在为国民经济造福的同时也在制造大量的污染物5。制浆造纸工艺技术、设备的改进和废水的治理及综合利用与促进我国生态环境保护与造纸工业可持续发展密切相关，事关我国主要污
11、染物减排任务的完成 6。同时它也是一个耗水大户，排放的废水量很 大，对环境的污染也相当严重，因而造纸废水的处理已普遍受到各国政府和企业部门的高度重视。目前，我国有大中小型造纸厂总数有 10000余家，年排放废水量高达 40多亿 M3，占全国废水总排放量的十分之一，造纸废水中的 BOD5年排放量 200多万吨， 占全国废水总排放中BOD5的 25%7。因此，如何应用造纸废水治理技术，化害为利，回收、回用资源，促进生态环境保护与造纸工业可持续发展，具有重要的现实意义 8。 由于受草浆的特征和现有提取设备的限制，黑液的提取率一般保持在 80左右，即使碱回收工程能够完全处理这部分废水 ，但仍有 20的
12、黑液进中段废水 9。因此其污染成分与黑液相似，2 含有大量的木素 、半纤维素、糖类及其它溶出物（残碱、无机盐、挥发酸、氨氮等），其特点表现出水量大、色泽深、 PH 值高、臭味重、污染程度高，同时 B/C 约在 0.25-0.30，可生物降解性较差 10。目前国内对中段废水处理较为成熟的方法有：（）物理化学法；（）生物化学法；（）物化和生化相结合。单纯的物化法一次性投资成本少但投药量大，运行费用高，污泥量大且 BOD5去除率低 11。生化法虽然运行费用低污泥少，但由于中段水负荷重、流量大、处理时间 长、所需要的建筑物占地大投资大且处理的水色深。所以提出用物化生化法能够吸收两者之优点，通过合理地配
13、置，能够保持稳定的经济运行，这也是此次设计的核心内容。 1.3 造纸废水普通处理方法 造纸工业废水普通处理方法包括物理化学法和生物法 12： 1.3.1 物理化学法 沉淀法：将水排人沉淀池中加入絮凝剂沉淀除去 SS和部分 COD、色素。 过滤法：用夹弼过滤机将水打压通过加密筛滤去 SS。 中和法：将水排人中和塔，加入酸碱中和剂凋节 PH值。 脱色法：加人活性炭、石灰过滤，除去有色物质和部分 COD。 气浮或沉淀 法：采用气浮或沉淀方法，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。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
14、放。 气浮和沉淀均为物化处理方法，处理效果与选用设备、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%。对纸废水排放量 150m3、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国家排放标准。 石灰法： 废水处理工艺流程如下：原水 格栅 收浆系统 集水井 混凝沉淀池 调节池 水解酸化池 SBR 反应池 达标排放。 废水进入格栅，去除大的杂质如塑料袋、树枝、叶等。为了回收废水中的纤维并降低废水中SS，在工艺的前端设置收浆系统，滤网采用 60目尼龙网。进入集水井进行短时调节水量。然后进入混凝沉淀池，加入絮凝剂。絮
15、凝污泥自流进入污泥贮池。废水进入水解酸化池，靠水解产酸菌的作用去除有机物并将水中难降解的大分子有机物转化为小分子有机物，将固形有机物转化为溶3 解性有机物，进一步提高废水的可生物降解性和提高生化处理效率。在 SBR反 应池中，能够保持较稳定的生物相，微生物生长良好。在反应池中反复出现好氧厌氧状态。在沉淀阶段整个 SBR 反应池容积都用于固液分离，较小的活性污泥颗粒都可得到有效的沉淀， SBR 反应池的出水质量较高，系统出水稳定达标。 采用该工艺处理造纸废水，实现了达标排放。与其他工艺相比具有运行管理方便，运行可靠，一次性投资低，运行成本低，适合管理水平相对较低的企业的特点。 1.3.2 生物法
16、 生物法包括曝气氧化塘法、生物滤池、生物转盘法，、厌气氧化、厌气滤池等，其主要原理是将水充分曝气充氧或加入营养盐使有机物氧化降解以去 除 BOD，而净化废水。一般来说，造纸废水中的污染物是多种多样的，有各自最佳的处理方法，根据不同水质，并结合企业自身情况，选择最合适的废水处理系统 13。 曝气氧化池采用表面曝气机进行机械充氧，主要用于处理耗氧物质。在曝气池前面设有小型沉淀池。废水通过沉淀池流人曝气池。为了防止废水短路，通常将几个曝气池串联在一起，废水进人第一个曝气池后依序溢流至最后一个池。在曝气池的末端设有澄清池，以分离在处理过程中产生的生物絮凝物，并定期清除。废水流人澄清池前添加适量的絮凝剂
17、，能提高悬浮物的沉淀效率并有脱色、去除 COD的 效果。最后采用催化氧化处理技术以去除少量未被微生物完全分解的有机物，以提高去除率，强化净化效果 14。 好氧生化法和厌氧发酵法：此法主要是利用微生物在新陈代谢过程中的作用，把有机物分解为无机物。因此，必须人为提供适宜微生物的生存环境，使微生物得以大量繁殖，从而快速改变水质，去除水污染。但此法如用于造纸黑液处理，由于黑液毒性大，不利于微生物生长，故黑液只能先经过一级处理后，再用生物化学法作二级处理 15。 厌氧生物处理法：厌氧生物处理法厌氧生物处理工艺的实质是利用厌氧微生物的代谢特性，将废水中有机物进行 还原，同时产生甲烷气体的一种经济而有效的处
18、理技术。厌氧生物处理技术的发展源于城市污水废污泥的处理，至今已有 100多年的历史，厌氧生物技术于 20世纪 50年代开始在造纸废水处理中得到应用。废水的厌氧生物处理，由于不需另加氧源，运转费用低，产生污泥量少且性质稳定，易于处理，因而得到了大的发展。目前，有一大批高效厌氧生物处理工艺和设备相继出现，以下介绍其中主要几种。 (1)厌氧接触反应器该法是普通厌氧消化池改进形式，其主要特点是使有效混合与污泥回流结4 合为一体，以达到高效率的处理，污泥分离采用传统的重力分离或斜板分离 ，适用于悬浮物含量高的制浆造纸废水的处理，其 SS浓度可达 50g L。， COD容积负荷一般可达 9 10 kg (
19、m3 d)。 (2)上流式厌氧污泥床 (UASB) UASB反应器属于高效厌氧处理技术，它利用污泥化实现水力停留时间与污泥停留时间的分离，从而延长污泥龄，保持高浓度污泥。该反应器具有的优点：容积负荷率高，水力停留时间短，能耗低，成本低，污泥产量低，能够回收生物能即沼气。存在的缺陷是：为培养出沉降性能良好的厌氧颗粒污泥需适当调节碱度和适时调整水力负荷以及 COD、 N、 P的比例，这较难做到；处理过程中需将温 度保持在 20以上； UASB反应器中流速难以控制，造成污泥从厌氧反应器流失的现象；抗 SS冲击性能较差，适于处理 SS浓度为 40 60 mg L，其中 VSS占 60 90，颗粒直径为
20、 0 5 4 0 mm的高负荷黑液 (3)厌氧滤池 (AF) 厌氧滤池分升流式和降流式两种，目前，降流式已取代了升流式，因其特别适用于处理硫化物含量高和低 BOD硫化物值 (小于 10 15： 1)的造纸黑液。同时，降流式厌氧滤池下部产生的沼气有助于把上部产生的 H2S带走，保护了对毒性敏感的甲烷细菌 (4)厌氧流化床 (AFB) AFB是使附 着微生物的填充材料有效表面积最大，而填充材料所占反应槽的体积最小，保证体系内附着的活性微生物浓度最大。实验室和中试研究都表明，用 AFB处理制浆造纸废水是可行的，且能达到比其它高效厌氧反应器高得多的负荷率，同时保持相似的处理效果。 (5)IC厌氧反应器
21、 IC反应器是基于 UASB反应器颗粒化和内循环三相反应器的概念而改进的新型装置，实际上是由两个 UASB反应器单元相互叠加而成，中间设升流管和回流管，以实现液体在反应器内部的循环 IC反应器最大的特点是拥有两个厌氧反应室，并实现了泥水混合液在反应器内部的循环，既解决了 UASB反应器中由于泥水接触不够充分而导致颗粒污泥生化处理能力减弱的负面影响，又避免了污泥被过多挟带出反应器，从而大大提高了反应器的处理容量。 好氧一厌氧组合处理法好氧一厌氧处理工艺是厌氧处理后再进行好氧处理，采用该组合可以充分利用微生物的代谢活动分解废水中的有机污染物，将有机物作为微生物的营养被微生物利用，最终分解为稳定的无
22、机物或合成细胞物质而作为污泥由水分离，从而使废水得到净化。它具有的优点：处理效果均比单一的厌氧或好氧好；经济效益好，厌氧预处理时产生新能源沼气；废水中大部分有机物在厌氧段被降解，好氧段 的处理负荷轻，其设备可减少占地面积；废水中大部分有机物被厌氧菌转化成沼气，污泥量大为减少，为单独好氧的 20；该法还可以用于含氯漂白废水的脱氯。 5 1.4 设计原则，设计依据和执行规范，设计规模、设计水质及排放水质 1.4.1 设计原则 第一部分为制浆黑液进行回收；第二部分为中段废水的处理。 采用技术先进可靠、占地省、出水水质稳定，效果好的工艺； 选择造价低、节省电力、效率高的耐用设备； 因地制宜、合理布局、统一规划。 1.4.2 设计依据和执行规范 根据 GB3544-2001造纸工业水污染排放标准 进行设计； 执行室外给水设计规范 GBJ14 87； 执行室外排水设计规范 GBJ14 87。 1.4.3 设计规模、设计水质及排放水质 设计处理水量： 日处理量： 5000t/d 时处理量： 833.3t/h 污水流量总变化系数（总不均匀系数）： 1.2 确定其原水水质参数如下： pH： 7 8； COD： 1800 mg/l ； BOD： 500mg/l ； SS： 1000mg/l。 设计出水水质 pH： 6 9； COD 350mg/1； B0D 80mg/1； SS 80mg/1。
