1、毕业论文 开题报告 环境工程 10000t/d 的造纸中段废水处理工艺方案及其设计 一 、 选题的背景、意义 造 纸工业是一个与国民经济发展和人类文明建设密切相关的重要产业，是国民经济的一个基础工业。随着我国经济的发展和人们生活水平的提高，对纸和纸板的需求量也快速增加， 2005 年，我国机制纸和纸板的产量达到 3800 4000 万吨，比 2000 年的 3000 万吨增加 27 33，预计 2015 年将达到 6000 万吨，比 2005 年计划增长 58 63目前我国人均纸张消费量约 12 千克年，仍比世界人均 40 千克 /年的消费量低的 多 1,2。因此，中国的造纸市场前景是十分广阔
2、的。随着我国经济的持续发展和人民生活水平的提高，对纸张的需求将大幅度增加，造纸工业也面临着一个发展的大好机遇。 在我国，造纸工业在给人类带来巨大利益的同时也造成了严重的环境污染中国纸业“约 3200 万吨 (1995 年 )的庞大生产能力，却支撑在两只泥足之上：一只是草，即以草类纤维为制浆主要原料的路线；另一只是：小，即以发展小造纸厂为主的产业组织路线” 3,4。造纸行业的污染治理是整个国家环保工作的重要组成部分。为保护生态环境，国务院决定自 1996 年起陆续 关闭年生产规模在 1 7 万吨以下的造纸企业， 2000 年底要求全国所有的污染源排放物要达到国家或地方的标准 5。从 2008 年
3、 8 月 1 日 ，国 家环 保总局又开始实施新的 制浆造纸工业水污染物排放标准 （ GB 3544 2008） 。 制浆造纸废水根据废水来源的不同，一般可分为三类：蒸煮废液 (黑液或红液 )、中段废水和造纸白水 6,7。由于中段废水水量大，含有大量的高分子有机物，如木质素、纤维素等，且在漂白工段所产生的废水中还含如二氯苯酚、氯化邻苯二酚等有毒有机氯化物，这使得中段废水成份较为复杂，治理方法难以经济有效。国 外，制浆造纸技术先进的国家主要通过技术革新和采用新工艺，减少用水量，漂白废水回用等途径减少废水和污染物排放量，走厂内治理的路子。在厂外治理方面，多数国家采用单一的物化法、生化法或同时采用两
4、种方法，以满足不同的排放要求。目前，发达国家特别注重漂白废水中有机氯化物污染控制。国内，近几年来有关单位对造纸中段废水的治理作了一些有益的探索和试验 8。另外，我国造纸企业，产品种类较多，制浆方法不一，所要求的废水处理程度不尽相同，难以较为合理地用一种固定的处理方法以满足其排放要求。 二、相关研究的最新成果及动态 从造纸 中段废水成份可以看出，废水含有较高的 COD、 BOD，不仅耗氧高，而且由于含有大量木质素和植物有机色素，其色度也很深。同时，木质素和树脂生成的皂类，在生化处理时会产生大量不易消散的泡沫，不仅恶化表观环境，影响水体充氧，而且还会对废水处理，特别是生物处理带来十分不利的影响。目
5、前，中段废水的处理主要以物化法和生化法联合处理为主。 2.1 物化方法 所谓物化法是指物理方法和化学方法以及二种方法相互结合的方法总称。主要包括沉淀、气浮、混凝、过滤、磁分离、活性炭吸附、膜分离 (电渗析、反渗透、超滤 )、离子交换、化学氧化还原 、臭氧消毒等方法 9,10。由于投资与运行费用等经济方面的原因，磁分离、活性炭吸附、膜分离 (电渗析、反渗透、超滤 )、离子交换、化学氧化还原、臭氧消毒等方法在造纸废水处理中应用较少。所以，较多采用的主要是沉淀、气浮、混凝、过滤等方法，亦可称为普通物化法。目前，处理造纸中段废水的物理一化学方法主要是化学混凝一沉淀法 11。 2.2 生化方法 生化法的
6、主要作用是：吸附去除，微生物代谢降解，活性污泥或生物膜沉降。生化法的核心是微生物的代谢作用，即微生物以污水中的有机物为营养，在好氧、厌氧和厌氧 +好氧等条件下对有 机物进行降解，同时微生物得到增殖。 (1)好氧活性污泥法 活性污泥法是目前制浆造纸废水生化处理的主要方法。但对于造纸行业漂白中段废水。传统的活性污泥法只能去除 14 55的 AOX 和 COD，要达到 40以上的去除率，污泥停留时间 (SRT)需 20 天以上，在工厂规模下要达到 45以上的可吸附有机卤化物 (AOX)去除率， SRT 须大于 50 天 12。 (2)SBR 法 SBR 工艺即序批式活性污泥法，其进水、反应、沉淀、排
7、放和闲置在同一池中完成，周期运行。具有以下特点： (1)工艺流程简单、管理方便、造价低。其工艺只有一个 反应器，不需要二沉池，不需要污泥回流设备，一般情况下也不需要调节池； (2)处理效果好； (3)有较好的除磷脱氮效果； (4)污泥沉降性能； (5)独特的运行情况决定了它能很好的适应进水水量、水质波动 13,14。 (3)接触氧化法 生物接触氧化处理技术是在池内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物膜上微生物的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化因此，生物接触氧化处理技术又称为“淹没式生物滤池”。 (4)厌氧法
8、 石灰草浆蒸煮废 液、石灰法稻草浆浓废液、碱法制浆废水等都具有 pH 高、COD 高、色度高而 BOD/COD 较低等特点 15，其直接好氧生化处理难度较大，所以，厌氧法受到广泛关注，近年来人们对这一领域作了广泛深入的研究。 (5)厌氧法 +好氧法 厌氧一好氧联合处理中段废水也是可行的方法之一。厌氧一般采用水解酸化技术，提高废水的可生化性，同时进行还原性脱氯反应以去除废水中的氯代有机物。 (6)生态法 针对我国造纸厂规模小、数量多及我国经济发展水平低、水资源紧张的现状，目前，水生植物一稳定塘和土地处理系统这两种处理方法受到广泛关注。 2.3 深度处理方法 尽管经过物化联合生物处理后 COD 有
9、较大的降解，但是处理出水 COD 和色度仍较高，为此需进行深度处理。国内外多采用混凝、高级化学氧化法、电解法、利用特种微生物等进行深度处理 16。 (1)电解法 电解法使用铁作为电极，利用电解时产生的铁离子凝聚废水中的有机物，并利用电解时产生的微气泡将凝聚物气浮至水面。电解法的优点是占地小、去色效果好，缺点是耗电、耗铁量大、处理成本高，适用于小规模的工程。 (2)利用特种微生物处理技术 国内王双飞、徐海娟等利用特种微生物对造纸废水的研究，目前研究较多并表现 出高效降解木质素能力的是担子菌纲的白腐菌，其中黄孢原毛平革菌是研究得最为深入的一个典型高效菌种。 (3)高级化学氧化技术的处理 化学氧化工
10、艺处理造纸废水泛指借助于氧化性物质，如 H2O2、 O3、 O2、 CIO2、KMnO4 等 17,18，在一定条件下使废水污染物降解或使其化学结构发生变化，从而去除或降低其对环境污染的过程。有大量自由基参加的化学氧化处理工艺称为高级化学氧化，其可使废水中有机污染物彻底分解，是近年来备受重视的水污染治理技术 19,20。 （ 4） HCR 工艺 近几年来发展的 HCR(High Performance Compact Reactor，高效好氧生物反应器 )工艺，主要是利用高效射流曝气技术，产生细气泡来加快氧从气态传质到液态，通过加快氧转移到液体中的效率和缩短转移路程来强化氧的转移，通过细菌附聚
11、物的分解产生的薄膜来扩大废水和细菌薄膜片间的接触面积，该工艺具有高效的氧转移效率和传质效率。氧气利用效率超过传统活性污泥法的 3 4 倍 21。目前，在广州造纸厂已有实际应用工程。 三、课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、难点及预期达到的目标 1、课题研究内容 本课题研究的主要内容是对 10000t/d 的造纸中段废水处理工艺方案及其设计，主要包括： （ 1） 确定污水处理厂的工艺流程，选择处理构筑物并通过计算圈定其尺寸； （ 2） 画出污水厂的工艺平面布置图，内用包括表示出处理厂的范围，全部处理构筑物及辅助构筑物，主要管线的布置，主干道及处理构筑物发展的可能性； （ 3） 画出污水
12、处理厂流程高程布置，表示远水，各处理构筑物的高程关系，水位高度以及处理出水的方式； 2、 拟采取的研究方法 目前造纸中段废水的处理依据各造纸厂原料不同所产生的废水水质不同而采用不同的污水处理方法。通过资料查阅，对于原水 CODcr 1500mg/L 的废水多直接使用好氧生物法；而对于 CODcr 1500mg/L 的废水，则在进行好氧生物处理之前须进行厌氧的预处理。 3、研究的目标 经过处理后水质达到国家一级标准（ GB3544 2008） 制浆造纸工业水污染物排放标准 。即为： CODcr 100mg/L 6kg/t BOD5 60mg/L 3.6kg/t SS 100mg/L 6kg/t
13、pH = 6 9 4.难点 设计中的有关计算及 CAD 画图 四、论文详细工作进度和安排 2010.09-2010.11 指导老师下达任务，并做好准备工作 2010.11-2010.12 收集资料，文献检索，对文献进行整理 2010.12-2010.12 完成与论文相关的外文翻译并开始实验阶段 2010.12-2011.01 完成文献综述与开题报告 2011.01-2011.03 工程方案设计 2011.03- 2011.05 工艺图纸设计 2010.05-2011.06 毕业设计论文修改并定稿 五、主要参考文献 1 胡楠 .有关我国造纸可持续发展战略的若干观点 (提纲 )J.中华纸业 ,20
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