【正文】 1 緒論 1． 1 設(shè)計背景 造紙廠在我國遍布各地，近年，來自各地關(guān)于河流、湖泊被污染的報道令人觸目驚心，造紙廢水則扮演了主角的地位 。造紙工業(yè)的污染問題十分嚴(yán)重， 已經(jīng)受到 了 人們的普遍關(guān)注。 造紙工業(yè)以植物纖維資源為主要原料，生產(chǎn)過程水消耗量大，產(chǎn)生的污染物多。制漿造紙工業(yè)對我國水環(huán)境所造成的嚴(yán)重污染，已成為工業(yè)污染防治的焦點、熱點和難點問題，要研究造紙工業(yè)廢水及其污染特性，對癥下藥，才能取得理想的防治效果。能否解決好我國造紙工業(yè)的水污染問題，不僅關(guān)系到造紙工業(yè)自身的生存和發(fā)展，也關(guān)系到我國生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的改 善。對于中國制漿造紙和環(huán)境保護(hù)科學(xué)工作者來說，在提高技術(shù)裝備水平、完善運行管理的同時，高度重視制漿造紙工業(yè)廢水污染的控制和治理，重視水資源利用與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系，是一項重要的義務(wù)和責(zé)任。 基于造紙廢水處理的重要性和迫切性，本設(shè)計擬建完善的廢水處理設(shè)施對其進(jìn)行處理，建設(shè)總規(guī)模為 3000噸 /天。 廢水的來源及其特征 廢水的來源 造紙工業(yè)廢水是一種水量大、色度高、懸浮物含量大、有機物濃度高、組分復(fù)雜的難處理有機廢水。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 J。制漿產(chǎn)生的廢水，污染最為嚴(yán)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(dá) 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。 本設(shè)計所處理的造紙廢水指的是中段廢水。 廢水的特征 廢水量大 ； 廢水中含有的懸浮物主要有油墨、纖維、填料及助劑等； 廢水中 SS、 COD、 BOD 等污染指標(biāo)較高， COD 含量比 BOD 含量高，一般大于 3： 1，且廢水顏色比較深。 造紙工業(yè)廢水主要 的檢測項目 污水和接受水體的物理、化學(xué)及生物特性是通過水污染指標(biāo)的。水污染指標(biāo)質(zhì)量也是污水處理設(shè)施運行狀態(tài)和處理效果的評價依據(jù)。下面介紹主要的水污染指標(biāo)檢測項目。 生化好氧量 (Biochemicl Oxygen Demand， BOD) 排放進(jìn)入水體的有機污染物質(zhì)可以通過微生物的作用降解，這個生化過程需要消 耗溶解的氧氣。因此，測定微生物新陳代謝消耗的溶解氧量，可以反映水體被有機物質(zhì)污染的程度。 化學(xué)耗氧量 (Chemical Oxygen Demad， COD) 化學(xué)耗氧量是化學(xué)反應(yīng)中可以氧化的物質(zhì)含量的度量。在酸性條件下使用重鉻酸鉀或者高錳酸鉀作為氧化劑進(jìn)行測定，此時有機化合物被氧化成 CO2 和H2O，單位體積廢水所消耗的溶解氧含量就是化學(xué)耗氧量。 總懸浮固形物 (Total Suspended Solids， TSS) 總懸浮固形物包括廢水中不能溶解的所有物質(zhì)，在檢測標(biāo)準(zhǔn)上定義為通過 m 孔徑過濾可以出去的所有物質(zhì)。制漿造紙工業(yè)廢水中的懸浮物質(zhì)主要是細(xì)小纖維，其次是膠料、填料、涂料。 pH 值 pH 值反映了水酸堿性的強弱。測定和控制水樣的 pH 值，對于維持廢水處理設(shè)施的正常運行，防止廢水處理及輸送設(shè)備的腐蝕，保護(hù)水體自凈功能和水生生物的生存繁衍，具有十分重要的意義。 設(shè)計原則 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(dāng) 地的實際條件和要求，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： 所選工藝必須技術(shù)先進(jìn)、成熟，對水質(zhì)變化適應(yīng)能力強，運行穩(wěn)定，能保證出水水質(zhì)達(dá)到工廠使用標(biāo)準(zhǔn)及國家廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。 所選工藝應(yīng)減少基建投資和運行費用，節(jié)省占地面積和降低能耗。 所選工藝應(yīng)易于操作、運行靈活且便于管理。根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)水量，應(yīng)能對工藝運行參數(shù)和操作進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。 所選工藝應(yīng)易于實現(xiàn)自動控制，提高操作管理水平。 所選工藝應(yīng)最大程度減少對周圍環(huán)境的不良影響（氣味、噪聲、氣霧等）。 設(shè)計理念 本設(shè)計針對造紙廢水自身廢水量大，且廢水中 SS、 COD、 BOD 等污染指標(biāo)較高的特點 ，而從以下幾方面考慮處理工藝的選擇： 工藝成熟，且操作管理簡單 二次污染少 耐沖擊負(fù)荷能力強 污泥量少 占地面積少 出水水質(zhì)好而穩(wěn)定 人工干預(yù)少 景觀 2 設(shè)計規(guī)模和目標(biāo) 設(shè)計處理廢水水量 本工程的設(shè)計處理量為 3000 m3/d，即設(shè)計流量為 125 m3/h。在隨后的有關(guān)設(shè)計中均以該水量作為基準(zhǔn)，確定相應(yīng)的構(gòu)筑物尺寸。 設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)和出水 水質(zhì) 根據(jù)企業(yè)所提供的基礎(chǔ)水質(zhì)資料，見表 。 表 設(shè)計進(jìn)水水質(zhì) pH CODCr(mg/L) BOD5(mg/L) SS(mg/L) 8 1600 400 800 根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定要求，本廠廢水經(jīng)過處理后的出水應(yīng)該符合造紙行業(yè)的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，即廠區(qū)處理后的出水要求達(dá)到《造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 （標(biāo)準(zhǔn)編號 GB35442020） 要求 ,處理后的出水水質(zhì)要達(dá)到： 表 達(dá)標(biāo)出水水質(zhì) pH CODCr(mg/L) BOD5(mg/L) SS(mg/L) 6~7 100 60 100 因此設(shè)計出水水質(zhì)如下： 表 設(shè)計出水水質(zhì) pH CODCr(mg/L) BOD5(mg/L) SS(mg/L) 6~7 設(shè)計依據(jù) 1.《造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 （標(biāo)準(zhǔn)編號 GB35442020） 2. 《 給水排水制圖標(biāo)準(zhǔn)》（ GB/T 50106— 2020） 3.《造紙工業(yè)水污染控制與治理技術(shù)》 4.《室外排水設(shè)計規(guī)范》 (GBJ1487) 5.《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》（ GBJ1588） 6.《制漿造紙工業(yè)廢水處理》 7.《環(huán)境工程設(shè)計手冊 .（修訂版） 》 8.《環(huán)境保護(hù)設(shè)備選用手冊 水處理》 9.《廢水處理構(gòu)筑物設(shè)計與計算》 10. 國家及地區(qū)頒發(fā)的其他有關(guān)設(shè)計規(guī)范 11． 《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》 3 處理工藝的確定 本設(shè)計采用的工藝處理方法 造紙廢水處理主要污染物 COD、 BOD、 SS，而 COD、 BOD、 SS 主要是纖維在生產(chǎn)過程中分解而引起的，也可以說是由 SS 引起的，廢紙制漿造紙工藝更突出。廢水中的懸浮物主要是長纖維、短纖維、填料及少量的雜細(xì)胞組成。根據(jù)廢紙制漿造紙廢水這一特點，污水排放標(biāo)準(zhǔn)，以及 針對污水的水質(zhì)水量波 動較大的特點，并結(jié)合國內(nèi)外污水處理的最新技術(shù)設(shè)計經(jīng)驗，本設(shè)計采用“ 水解 — 好氧生物接觸氧化 ” 為主的處理工藝 。 工藝比較及選擇理由 一般 造紙工業(yè)廢水的處理方法 造紙廢水的處理一般可以劃分為一級、二級和三級處理階段。 一級處理多采用格柵、初沉池，用簡單的物理機械法或化學(xué)方法使廢水中的懸浮物質(zhì)或塊狀體分離出來，或中和廢水的酸堿度。 二級處理多是生物化學(xué)處理，可有效地去除膠狀的溶解性有機污染物，有效地改善水質(zhì)。廢水可生化性較好時，可選擇生化法，當(dāng)廢水的可生化性較差時，可選擇化學(xué)法，如混凝沉淀法或 加壓氣浮等方法。 三級處理多采用物理或化學(xué)方法對廢水進(jìn)行深度處理，以達(dá)標(biāo)排放或回用。 造紙工業(yè)廢水處理的物理方法 這類方法基于物理作用的原理，以去除不溶解的固體懸浮物為主，兼有去除部分導(dǎo)致產(chǎn)生生化需氧量的物質(zhì)以及降低和消除色度的作用。處理過程沒有改變污染物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。通常采用的處理方法包括過濾法、沉淀法和氣浮法。 ① 過濾法 利用過濾設(shè)施截流廢水中固體懸浮物的方法。常用的過濾設(shè)施和設(shè)備包括隔柵、濾網(wǎng)、壓濾機、真空過濾機等。 ② 重力分離法（沉淀法） 借助廢水中懸浮固體本身的重力 作用使其與廢水分離的方法，沉淀池分預(yù)沉淀池、初沉淀池和二次沉淀池。預(yù)沉淀池或初沉淀池設(shè)在生物處理構(gòu)筑物前起減 輕生物處理負(fù)荷作用。二次沉淀池設(shè)在混凝和生物處理構(gòu)筑物后用以分離污泥，使出水得以澄清。 ③ 氣浮法 適用于廢水中存在大量相對密度接近于水的微小顆粒狀物質(zhì)的情況。這種方法是將空氣以微小氣泡的形式分布于廢水中，氣泡吸附在污染物質(zhì)上浮向水面，形成泡沫浮渣得以分離。 ④ 離心分離法 含有懸浮物質(zhì)的廢水在受到高速旋轉(zhuǎn)作用時，由于水和懸浮物質(zhì)的質(zhì)量不同，在離心力的作用下得到分離。 ⑤ 絮凝沉淀法 絮凝沉淀法是一種應(yīng)用比較廣泛的方法，即在經(jīng)過過濾和沉淀處理之后的廢水中，添加一定量的化學(xué)絮凝劑，與廢水中的低分子量有機化合物和微細(xì)顆粒狀物質(zhì)產(chǎn)生沉淀作用，增強去除污染物質(zhì)的效果。實際上是物理化學(xué)的處理方法。 造紙工業(yè)廢水處理的化學(xué)方法 這類方法是利用化學(xué)藥品的作用，以調(diào)節(jié)廢液 pH 值、降低和消除色度為主，同時也有去處部分生化耗氧量和固體懸浮物的作用。 ① 氧化法和還原法 廢水中溶解的有機和無機污染物質(zhì)，在加入的氧化劑或者還原劑作用下轉(zhuǎn)化成為無害物質(zhì)。 ② 中和法 處理酸性或 者堿性廢水時，需要加入堿性或者酸性的化學(xué)藥品，使廢水變?yōu)橹行裕瑸楹罄m(xù)處理創(chuàng)造條件。 ③ 混凝法 廢水中呈膠體狀態(tài)的污染物質(zhì)通常帶有負(fù)電荷，膠體顆粒之間互相排斥，形成穩(wěn)定的溶液。如果在廢水中加入帶有相反電荷的電解質(zhì)（混凝劑），使得污染物質(zhì)的膠體顆粒電性改變，繼而在分子引力作用下凝聚成為較大的顆粒沉降。 ④ 濃縮燃燒法 是氧化法處理高濃廢液的方法之一。用于處理污染負(fù)荷高和濃度大的廢液，具有經(jīng)濟和有效兩方面的特點，既可以降低污染，回收化學(xué)藥品，又可以回收能 量。 生物法 廢水中溶解或者呈 膠體狀態(tài)的有機污染物質(zhì)，在微生物的作用下逐步降解，最終轉(zhuǎn)化成為無害的低分子物質(zhì)，廢水得到凈化。 ① 好氧生物處理法 在氧參與的條件下，利用好氧微生物作用降解污染物質(zhì)的方法。屬于好氧生物處理法的有活性污泥法、生物膜法。當(dāng)前在工業(yè)廢水的處理方法中，活性污泥法的應(yīng)用最為廣泛。這種方法具有 BOD 去除效率高的特點，能夠有效地降解低分子量的有機化合物。但是對于 COD 和色度的處理效果就比較差。 ② 厭氧生物處理法 在沒有氧參與的條件下，利用厭氧微生物的新陳代謝作用，降解污染物質(zhì)，凈化廢水，同時產(chǎn)生沼氣。這 種處理方法可以有效地降低生化耗氧量和化學(xué)耗氧量，同時明顯地減少色度，并且去除部分微細(xì)的懸浮物，降低了出水的濁度。 物理化學(xué)法 這類方法基于物理作用和化學(xué)反應(yīng)相結(jié)合的原理。物理化學(xué)方法的處理費用較高，屬于深度處理的方法，用在對于排放標(biāo)準(zhǔn)要求較高的情況，亦即在通常的一級和二級處理之后，進(jìn)一步去處微量的污染物質(zhì)。 ① 吸附法 利用多孔性的固體材料（活性碳），使得廢水中的污染物質(zhì)吸附在固體表面而除去。 ② 離子交換法 利用離子交換樹脂的交換作用去除廢水中的離子化污染物質(zhì)，交換能力取決于欲 去除離子和某種樹脂的親和能力。這種方法主要用于去除廢水中的金屬離子。 ③ 電滲析法 在外加直流電場作用下，廢水中的離子對陰離子或者陽離子交換膜具有選擇透過性，因而向著相反電荷的極板方向遷移。陽離子能夠透過陽離子交換膜而被陰離子交換膜所阻隔。同樣，溶解于水中的污染物質(zhì)就會被膜所截流，使得分隔的兩部分溶液中，離子的濃度不同，達(dá)到濃縮和分離的目的。 生化處理方法的比較 生化段的處理方法較常用的有 A/O（缺氧 — 好氧）法、生物接觸氧化法及間歇式活性污泥法。 A/O（缺氧 — 好氧）法 A/O(缺氧 — 好氧 )處理工藝 主體部分是厭氧水解池和好氧反應(yīng)池。它利用在缺氧條件下的水解池代替?zhèn)鹘y(tǒng)活性污泥法中的初沉池。污水中的有機物 通過缺氧段的微生物選擇作用 ，被吸附，首先在厭氧微生物的作用下水解，使有機污染物部分降解，接著再進(jìn)入好氧池， 吸附在微生物體的有機物則在好氧段被氧化分解 ，使污水得到凈化而達(dá)標(biāo)排放。 由于 A 段微生物的篩選和對有機物的吸附作用，能部分 地抑制 O 段絲狀菌生長，控制污泥膨脹。 生物接觸氧化法 生物接觸氧化法技術(shù)