【文章內(nèi)容簡介】 第 1 章 緒論 2 第 1 章．緒論 隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，生活水平的不斷提高，人們對環(huán)境的保護(hù)越來越重視，據(jù)有關(guān)資料顯示，我國每年的污水排放量約為 109t，并以 1％的速率遞增。我國是造紙大戶，造紙廢水排放量大。目前，我國有大中小型造紙廠總數(shù) 10000余家，年排放廢水量高達(dá) 40 多億 m3， 占全國廢水總排放量的六分之一，造紙廢水中的 BOD 年排放量 200多萬 t，占全國廢水總排放中 BOD 的 25%。 造紙工業(yè)是能耗、物耗高，對環(huán)境污染嚴(yán)重的行業(yè)之一，其污染特性是廢水排放量大，其中 COD、懸浮物（ SS）含量高，色度嚴(yán)重。 目前 國內(nèi)大部分大型造紙企業(yè)建有廢水處理設(shè)施，但是有的不經(jīng)處理直接排放或是未達(dá)標(biāo)排放，一些小型的造紙廠根本就沒有廢水處理設(shè)施，廢水直接排入周邊河流，給周邊環(huán)境造成了嚴(yán)重影響。因而要實(shí)現(xiàn)造紙行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，必須全面解決造紙行業(yè)的污染問題。 造紙廢水的處理方法很多，歸納起來主要有物理處理法、化學(xué)處理法、生物處理法以及這 3種方法的組合。鑒于目前造紙廢水危害較大且治理難度比較大，因此造紙廢水的綜合治理已成為當(dāng)前亟需解決的問題之一。 造紙工業(yè)是對環(huán)境污染較重的行業(yè)之一，其主要污染來自制漿造紙 過程中產(chǎn)生的各種廢水。造紙工業(yè)廢水若不經(jīng)有效處理直接排入江河水體之中，廢水中的有機(jī)物質(zhì)經(jīng)過發(fā)酵、氧化、分解，消耗水體中的氧氣，使魚類、貝類等水生生物等缺氧致死；一些細(xì)小的纖維懸浮在水中，容易阻塞魚鰓，也會造成魚類死亡；廢水中的樹皮屑、木屑、草屑等沉入水底，淤塞河床，在緩慢發(fā)酵中，不斷產(chǎn)生毒氣、臭氣；廢水中還有一些不容易發(fā)酵、分解的物質(zhì)，懸浮于水體中，吸收光線，減少陽光透入水體，妨礙水生植物的光合作用；另外，廢水中可能帶有一些河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 章 緒論 3 致癌、致畸、致突變的有毒有害物質(zhì)，其中已報(bào)道的有機(jī)氯代物有 300 余種之多?？傊?，造紙 廢水不僅使人類賴以生存的環(huán)境和生態(tài)平衡遭到破壞，同時也直接威脅造紙工業(yè)自身的發(fā)展問題。因此，開發(fā)造紙廢水新技術(shù)，提高處理效果，降低處理成本，改善生態(tài)環(huán)境，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)自身的生存與發(fā)展，也關(guān)系到我國生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的改善。 . 造紙廢水處理的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ．造紙廢水處理技術(shù)和方法 目前，造紙廢水處理方法有物理法、化學(xué)法、生物法以及這三種方法的的組合。 物理法是指用機(jī)械的、物理的手段去除廢水中污染物，主要用來去除廢水中不溶解的、粒徑較大的雜質(zhì)，包括機(jī)械過濾 (如格柵、篩網(wǎng)、微濾機(jī)、濾床 )、澄清 (沉淀 )等方法。 過濾法，通常采用細(xì)篩網(wǎng)或微濾機(jī)，但由于負(fù)荷較大，可能會造成堵塞，因此，應(yīng)考慮清污操作。由于過濾不能去除油墨、溶解性物質(zhì)以及過于細(xì)小的懸浮物，所以只能作為預(yù)處理手段。目前國內(nèi)造紙廠采用較多的微過濾處理設(shè)備主要是斜篩或過濾機(jī)。斜篩一般由各廠自行設(shè)計(jì)制造，與過濾機(jī)相比節(jié)省了動力消耗，投資少，其網(wǎng)目一般取 60~100 目，目前斜篩過濾已被大多數(shù)中小型造紙廠采用。過去采用斜篩，主要是為了收集廢水中的細(xì)小纖維，現(xiàn)在則加入了凈化廢水的觀念。斜篩面積增大，有利于廢水中 SS 的 去除。 化學(xué)法是指利用化學(xué)反應(yīng)使水中污染物的形態(tài)發(fā)生變化從而去除廢水中的溶解物質(zhì)或膠體物質(zhì)的方法。常見的方法有中和、沉淀、氧化還原、催化氧化、光催化氧化、微電解、電解絮凝等方法。 生物處理法是利用微生物代謝作用，使廢水中的有機(jī)污染物和無機(jī)微生物營養(yǎng)物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無害的物質(zhì)。常見的有活性污泥法、生物膜法、厭氧生物消化法等。生物處理法按是否供氧也可分為好氧處理和厭氧處理。 物理化學(xué)法是利用物理化學(xué)作用去除廢水中的溶解物質(zhì)或膠體物質(zhì)。常見的有混凝、浮選、吸附、膜分離、蒸發(fā)等方法。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 章 緒論 4 ．造紙廢水處理國內(nèi)外 研究概括 造紙廢水的處理方法主要有物理法、化學(xué)法和生物法，有時需要由幾種方法聯(lián)合處理，才能達(dá)到排放要求?；瘜W(xué)處理法中的混凝法和氣浮法是目前國內(nèi)外普遍用來提高水質(zhì)的方法。 目前，國內(nèi)外對造紙廢水處理的研究主要集中在上述的方法中，已經(jīng)開發(fā)出了多種工藝，如：混凝沉淀法、膜分離法、超臨界水氧化法、生物接觸氧化法、光催化氧化法、厭氧生物氧化法、曝氣生物濾池法等。 各種方法在實(shí)際應(yīng)用中都取得了很好的效果。例如，混凝沉淀法是廢水處理技術(shù)中最常用的方法，具有過程簡單、操作方便、效率高、投資少的特點(diǎn)。實(shí)踐證明，用混 凝沉淀法處理廢紙?jiān)旒垙U水，其 SS 去除率可達(dá) 85%~98%，色度去除率可達(dá) 90%以上， COD 去除率可達(dá) 60%~80%。生物接觸氧化法也十分適合于廢紙脫墨廢水的處理，在選用生物接觸氧化工藝時，需要注意的是填料的選擇。氧化溝是清華大學(xué)重點(diǎn)開發(fā)的好氧生物處理工藝，優(yōu)點(diǎn)是污泥量少，出水水質(zhì)穩(wěn)定，污染物去除率高，出水可以回用。氧化溝對 SS 的去除率可達(dá)到 70%~80%，對 COD 的去除率大約在 60%~85%，對 BOD5 的去除率可高達(dá) 95%以上。氣浮法的優(yōu)點(diǎn)是占地面積小，操作簡單，保養(yǎng)容易，價格低廉，只要設(shè)計(jì)正確，處理后水質(zhì) 要比沉淀法好，動力消耗也小于沉淀法。目前合資企業(yè)的水處理工程多采用幅流式沉淀池去除廢水中的懸浮物，其優(yōu)點(diǎn)是單元運(yùn)行費(fèi)用很低，凈化效果好，還有一定的水解、酸化作用，但占地大，產(chǎn)生的大量污泥必須脫水、外運(yùn)填埋，污泥處理費(fèi)用很高。超效氣浮裝置避免了這些缺點(diǎn)，其占地少，沉淀污泥也很少，收集的細(xì)小纖維還可回用，從而降低了運(yùn)行成本。特別是凈化速度和效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于沉淀池，能明顯減輕后續(xù)生化處理的壓力。經(jīng)工廠現(xiàn)場測試， PAC 加 PAM，超效氣浮對 SS 的去除率為 99%， COD 去除率為 90%。不加絮凝劑，僅用氣浮處理，經(jīng)過 16 次的 現(xiàn)場測試發(fā)現(xiàn) SS平均去除率 90%， COD 平均去除率 70%?？梢姵飧√貏e適合廢紙?jiān)旒垙U水的預(yù)處理。 國內(nèi)外科研人員也在積極開發(fā)新的處理技術(shù)， 采用膜技術(shù)進(jìn)行各種工業(yè)廢水的處理，是目前的一個研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)，在我國也取得了一定的成果。黃江麗等采用 微濾（ MF）與 50nm 超濾（ UF）無機(jī)陶瓷膜組合工藝對造紙廢水進(jìn)行了處理 ,在溫度為 15℃、壓力為 ， COD去除率為 30%～45%， 50nm 膜對 COD 去除率為 55%～ 70%。人工濕地處理技術(shù)是指通過模擬天然濕地的結(jié)構(gòu)與功 能，選擇一定的地理位置與地形，根據(jù)需要人為設(shè)計(jì)與建造的濕地。人工濕地對造紙廢水具有較強(qiáng)的有機(jī)物去除能力，主要是通過濕地床的物理截留河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 章 緒論 5 沉淀和生物吸收降解作用來去除有機(jī)物。一方面，造紙廢水中的不溶性有機(jī)物通過濕地床中填料床的沉淀、過濾等物理沉積作用很快地被截留下來 并可為部分兼性或厭氧微生物所利用；另一方面，廢水中的溶解性污染物，則通過植物根系及填料表面生物膜的吸附、吸收及生物代謝作用而被降解去除。造紙廢水中大部分有機(jī)物最終被異養(yǎng)微生物轉(zhuǎn)化為微生物體及 C2O 和 H2O,這些新生的有機(jī)體通過填料定期更換 ,最終從濕地系 統(tǒng)去除 .我國已有造紙廠采用人工濕地處理技術(shù)處理廢水，并取得了好的效果。濕式氧化法是在高溫 (150~350℃ )高壓 (5~20 MPa)下用氧氣或空氣作為氧化劑，氧化水中溶解態(tài)或懸浮態(tài)的有機(jī)物或還原態(tài)的無機(jī)物使之生成二氧化碳和水的一種處理方法。一般認(rèn)為，濕式氧化反應(yīng)屬于自由基反應(yīng)，經(jīng)歷誘導(dǎo)期、增殖期、退化期及結(jié)束期 4 個階段。在誘導(dǎo)期，分子氧與有機(jī)物反應(yīng)形成烴基自由基 (R )；在增殖期，烴基自由基繼續(xù)與分子氧反應(yīng)產(chǎn)生的酯基自由基 (ROO )還可以與有機(jī)物作用生成低分子酸和烴基自由基 ( OH)；在退化期，低分子酸分 解形成醚基自由基 (RO )、羥基自由基 ( OH)以及烴基自由基 (R )，羥基自由基有強(qiáng)氧化性，再去氧化有機(jī)污染物；在結(jié)束期，自由基之間結(jié)合能量湮滅反應(yīng)停止。 這些新技術(shù)不僅處理效果好，而且工藝穩(wěn)定可靠，是目前研究的重點(diǎn)和方向，在將來會得到廣泛的應(yīng)用。 . 小結(jié) 本章首先介紹了本選題的依據(jù)和意義，指出對造紙廢水處理研究的意義和重要性，分析目前國內(nèi)外造紙廢水處理研究的現(xiàn)狀。然后，詳述了目前國內(nèi)外對造紙廢水的研究狀況以及一些新技術(shù)的開發(fā)研究，從而對于本次課題的有了一個整體的把握，為后面的整理設(shè)計(jì)提供 了基礎(chǔ)。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 章 工程概述 6 第 2 章．工程概述 . 工程概況 隨著造紙工業(yè)的不斷發(fā)展，我國造紙工業(yè)廢水的排放量日益增大，廢水中含有大量的纖維素冰素和各種化學(xué)藥品，耗氧量大，是環(huán)境的主要污染源之一。我國造紙工業(yè)廢水排放量占工業(yè)廢水的 1/6，對我國人民生活與生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響。因其廢水濃度高， COD、 BOD 含量大，其處理方法較一般工業(yè)廢水有所不同。因此對造紙廠污水處理工程進(jìn)行設(shè)計(jì)，對我國的可持續(xù)發(fā)展具有積極意義。 ．設(shè)計(jì)水量 本次課題是對造紙廠廢水進(jìn)行處理設(shè)計(jì)，該廠廢紙?jiān)旒垙U水量：每天需處理廢水約 30000m3。 ．設(shè)計(jì)水質(zhì) 該廠主要以廢紙為原料，因此廢水水質(zhì)為廢紙?jiān)旒埼鬯?。主要來自廢紙的碎漿、篩選、浮選及抄紙過程中產(chǎn)生的廢水，廢水中的主要成份是細(xì)小懸浮性纖維、造紙?zhí)盍?、廢紙雜質(zhì)和少量果膠、蠟、糖類，以及造紙生產(chǎn)過程中添加的各類有機(jī)及無機(jī)化合物。造紙廢水 COD、 BOD 的來源有木質(zhì)素、纖維、糖類、醇類，有不溶性的固形物，也有溶解性的。 造紙廢水的懸浮物 SS的來源有化學(xué)沉淀物、纖維。廢水中不溶物有比水輕的，如纖維素、半纖維素、膠粒、塑料等，也有比水重的，如砂、滑石粉、碳酸鈣沉淀等。從物理的角度 看，造紙廢水是相密度差比較大的三類物相分散系。 對造紙廠廢水狀況調(diào)查，其廢水水質(zhì)如下： 表 11 造紙廢水進(jìn)水水質(zhì) PH COD BOD SS 色度 6—— 9 1500 600 1200 500 根據(jù)《造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（ GB3544— 2021），處理后的廢水應(yīng)達(dá)到河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 章 工程概述 7 如下標(biāo)準(zhǔn)： 表 12 造紙廢水出水水質(zhì) PH COD BOD SS 色度 69 =100 =30 =70 =50 . 工藝設(shè)計(jì)的原則和依據(jù) ．設(shè)計(jì)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(yùn)行費(fèi)用發(fā)揮著最為重要的作用，因此需要結(jié)合設(shè)計(jì)規(guī)模、廢水水質(zhì)特性以及當(dāng)?shù)氐膶?shí)際條件和要求，選擇技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的處理工藝技術(shù)，經(jīng)全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后優(yōu)選出最佳的總體工藝方案和實(shí)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： (1)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(qiáng)，運(yùn)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。 (2)所選工藝應(yīng)減少基建投資和運(yùn)行費(fèi)用，節(jié)省占地面積和降低能耗。 (3)所選工藝應(yīng)易于操作、運(yùn)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(yùn)行參數(shù)和操作進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。 (4)所選工藝應(yīng)易于實(shí)現(xiàn)自動控制，提高操作管理水平。 (5)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(jì)依據(jù) (1).《中華人民共共和國環(huán)境保護(hù)法》 (2).《中國造紙工業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》（ GWPB21999） (3).《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（ GB89781996） (4).《給排水設(shè)計(jì)手冊》（ GBJ141996） (5).《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（ GB383888） (6).《制漿造紙工業(yè)環(huán)境 保護(hù)行業(yè)政策、技術(shù)政策和污染防治對策》河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3章 工藝的選擇 8 第 3 章 ．工藝的選擇 . 造紙廢水處理工藝的介紹 造紙廢水濃度高， COD、 BOD 含量大，雜質(zhì)含量多，其處理方法較一般工業(yè)廢水有所不同。目前按其處理原理可分為物理法、化學(xué)法和生物法以及這三種方法的組合。 （ 1）物理法：物理法是指用機(jī)械的、物理的手段去除廢水中污染物，主 要用來去除廢水中不溶解的、粒徑較大的雜質(zhì)，包括機(jī)械過濾 (如格柵、篩網(wǎng)、微濾機(jī)、濾床 )、澄清 (沉淀 )等方法。 過濾法，通常采用細(xì)篩網(wǎng)或微濾機(jī)，但由于負(fù)荷較大，可能會造成堵塞，因此，應(yīng)考慮清污操作。 由于過濾不能去除油墨、溶解性物質(zhì)以及過于細(xì)小的懸浮物，所以只能作為預(yù)處理手段。目前國內(nèi)造紙廠采用較多的微過濾處理設(shè)備主要是斜篩或過濾機(jī)。斜篩一般由各廠自行設(shè)計(jì)制造，與過濾機(jī)相比節(jié)省了動力消耗，投資少，其網(wǎng)目一般取 60~10