【正文】 是廢水排放量和 COD 排放量仍然占全國工業(yè)總排放量的第一位。 由于廢紙中含有成分復(fù)雜的廢雜質(zhì)，需要化學(xué)品制劑將其去除以完成 制漿，加之抄紙過程中需添加施膠劑、滑石粉等制劑，致使廢紙再生造紙過程中排放大量含有毒有害污染物的廢水。 造紙 廢水處理工藝簡介 目前廢紙造紙廢水的處理方法有物理法、化學(xué)法、生物法和物理化學(xué)法，實際應(yīng)用的工藝往往是幾種方法組合而成。根據(jù)各個造紙廢紙廠造紙工藝、不同以及廢水出水水質(zhì)的不同，各 個廢水處理工藝的選擇也是各有不同 [5] ?；炷恋砑瓤梢郧爸米鳛閺U水預(yù)處理，以進一步降低生物處理的負(fù)荷，又可以后置作為二級處理后的深度處理 [6]。沉降過程一般可分為離散粒子沉降、絮凝粒子沉降、區(qū)域沉降和壓縮沉降 4 種主要類型。在壓縮沉降過程中，懸浮物濃度極高，顆粒之間距離很小，相互接觸與支撐，在污泥上層顆粒的重力作用下，迫使下層顆粒的間隙水被擠壓出來，從而使下層顆粒層被濃縮壓密。 發(fā)生重力沉淀過程所用的設(shè)備一般稱為沉淀池。而在一級沉淀池內(nèi)多數(shù)制漿 造紙廢水中懸浮固體去除率均可達到 60%90%，其沉降效果則因工廠生產(chǎn)過程排放的懸浮固體性質(zhì)不同而不同。在再生紙廠，所產(chǎn)生的白水中還有白土和其他填料，懸浮物是高灰分的，雖然一級沉淀能夠去除大部分懸浮物，但是仍然有少量的填料殘留在廢水中，廢水的濁度仍然較高 [7]。相對于沉淀技術(shù)，氣浮技術(shù)具有負(fù)荷大、占地面積小等優(yōu)點，但是能耗相對較大。因為紙機白水中含有大量的纖維、填料、松香膠狀物等，對于這類污水，氣浮法具有較好的去除效果 [8]。對于紙機白水，懸浮物去除率為 90%以上， COD 的去除率為 80%左右。 ② .對廢水中纖維物質(zhì)有較高的分離效果，有利于提高資源的利用率。 (3) 化學(xué)混凝法 即利用絮凝劑（ PDA）處理廢水可以使處理后廢水直接回用，得到的泥漿可以直接作為箱板夾層紙用紙漿回用 [9] 。紙漿造紙工業(yè)廢水中通常含有大量的膠體，因此混凝法對此類廢水具有較好的處理效果，并廣泛應(yīng)用于廢水的預(yù)處理和深度處理過程中。 廢紙造紙廢水的 生物處理技術(shù) 目前廢紙造紙廢水的常用的生物處理方法主要包括好氧法和厭氧法。 （ 1）好氧生物處理技術(shù)是目前 應(yīng)用最為廣泛的水處理技術(shù)，在生活污水和工業(yè)污水處理領(lǐng)域該方法主要用于處理污染物濃度相對較低的污水。其中應(yīng)用最多的包括： ① 活性污泥法、 ② SBR（間歇式活性污泥法）、 ③ 卡魯塞爾氧化溝、 ④ HCR（高效緊湊型反應(yīng)器）、 ⑤ BIOLAK(百樂克工藝 )。生物選擇器為絮狀細(xì)菌的生長創(chuàng)造一個短期的適宜環(huán)境，從而有效防止低有機負(fù)荷率（ F/M）生物處理系統(tǒng)發(fā)生絲狀菌大量繁殖導(dǎo)致 污泥膨脹。 SBR（間歇式活性污泥法）與普通連續(xù)流活性污泥法 (CFS)相比，其設(shè)備及運行方式有很大的不同，其是一個反應(yīng)器內(nèi)按時間順序先后完成 CFS 中多個處圖 11 SBR工藝反應(yīng)流程 圖 廢紙造紙廢水處理的工程設(shè)計 5 理單元所進行的工藝環(huán)節(jié)。 典型的 SBR 系統(tǒng)分為進水、反應(yīng)、沉淀、排水與閑置五個階段運行 [7]，其運行流程如圖 11。因此氧化溝具有特殊的水力學(xué)流態(tài)，既有完全混合式反應(yīng)器 的特點，又有推流式反應(yīng)器的特點，溝內(nèi)存在明顯的溶解氧濃度梯度。 HCR（高效 緊湊型反應(yīng)器）工藝的問世是好氧生物處理技術(shù)的一個飛躍，它融合了當(dāng)今的高速射流曝氣、物相強化傳遞、紊流剪切等技術(shù)，并具有深井曝氣和流化污泥床的特點，因此，其空氣氧的轉(zhuǎn)化率高，反應(yīng)器的容積負(fù)荷大，水里停留時間短等特點。二沉池所沉淀下的污泥回流入曝氣池重復(fù)利用，多余污泥送去污泥混合池。 （ 2）厭氧生物處理法負(fù)荷高、污泥產(chǎn)生量少、運行成本低、而且能夠產(chǎn)生大量的甲烷氣體作為能源，比較適用于處理污染物含量高的污水，且厭氧處理技術(shù)主要應(yīng)用于造紙污水。其反應(yīng)器主要包括： IC 反應(yīng)器（內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器，如圖 12）、EGSB 反應(yīng)器（厭氧顆粒污泥膨脹床）、 ANAMET 反應(yīng)器（厭氧接觸器）。它目前廣泛應(yīng)用于高濃度有機廢水處理領(lǐng)域中。 IC 反應(yīng)器當(dāng)前在制漿造紙行業(yè)應(yīng)用較多的是廢紙造紙廢水處理的工程設(shè)計 6 各類以廢紙作為原料的制漿造紙廠，其中包括脫墨和不脫墨的各類廢紙制漿工藝廢水的處理。三家造紙廠的 IC 反應(yīng)器的運行都證明 ,COD 去除率是反應(yīng)器容積負(fù)荷的函數(shù)。運行中 COD 濃度和反應(yīng)器容積負(fù)荷波動非常大，但反應(yīng)器運行一直非常穩(wěn)定。 表 11 三家紙廠 IC 反應(yīng)器 EGSB（厭氧顆粒污泥膨脹床）是在 UASB 反應(yīng)基礎(chǔ)上研究開發(fā)的。為了克服UASB工藝的缺點，科研人員開發(fā)出了適應(yīng)常溫或低溫、低濃度污水處理的 EGSB廠家 廢水種類 反應(yīng)器 容積 /m3 運行 負(fù) 荷 / kgCOD/(m3 與 UASB 相比， EGSB 反應(yīng)器的高徑比要大得多（如圖 13），因此微生物厭氧代謝所產(chǎn)生的氣體能夠以較大的表觀流速通過反應(yīng)器，保證了細(xì)小顆粒污泥，同時其中心安裝一個刷子以避免格柵的堵塞。廢水進入?yún)捬踅佑|反應(yīng)器，進水中的懸浮固體及溶解性有機物以及厭氧過程中產(chǎn)生的生物固體，經(jīng)過真空脫氣器進入沉淀池，回 流污泥返回接觸池。該工藝長污泥齡這一特點使它特別適用于具有較高濃度懸浮固體的制漿造紙廢水處理，尤其是再生紙廠的廢水和化機漿廢水等。膜分離圖 13 EGSB 反應(yīng)器 廢紙造紙廢水處理的工程設(shè)計 8 法相對于常規(guī)水處理方法相比，具有占地面積小、適用范圍廣、分離效率高、能量轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)點。 但 Fenton 氧化法作為一種化學(xué)處理方法，其運行成本較高。 表 21 進出水水質(zhì) 中 段水 造紙白水 原水水質(zhì) CODCr=300mg/L BOD5=120mg/L CODCr=100mg/L BOD5=30mg/L 出水水質(zhì) CODCr≤60mg/L BOD5≤20mg/L 針對給定的廢紙造紙廢水水質(zhì)情況，采用活性污泥系統(tǒng)及淺層氣浮工藝處理廢紙造紙過程中產(chǎn)生的廢水進行工程設(shè)計，使處理后的水質(zhì)達到行業(yè) 排放 標(biāo)準(zhǔn)。 流程設(shè)計說明 活性污泥法是 人們熟悉的一種常用的廢水生物處理法，它是人類模擬自然界的水體自凈過程而創(chuàng)造的。其去除污染物的基本原理是：活性污泥與水充分接觸混合后，由于活性污泥有較大的比表面積，中段水 混凝反應(yīng)池 初沉池 輻流式沉淀池 出水 圖 21 處理流程 白水 篩網(wǎng) 淺層氣浮 篩網(wǎng) 曝氣池 出水 廢紙造紙廢水處理的工程設(shè)計 10 表層黏液層迅速吸附大量的有機或無機污染物，吸附過程大約 30min 內(nèi)即可完成，可去除廢水中 70%以上的 BOD，同時，被吸附的有機或無機污染物在微生物酶的作 用下，進行分解或合成代謝，從而使廢水得以凈化 [13]。廢水中的懸浮固體和膠狀物質(zhì)被活性污泥吸附，非溶解性有機物需先轉(zhuǎn)化成溶解性有機物，而后才被代謝和利用而廢水中的可溶性有機物質(zhì)被活性污泥中的微生物用作自身繁殖的營養(yǎng)，代謝轉(zhuǎn)化為生物細(xì)胞，大部分有機物氧化成為最終產(chǎn)物 (主要是 CO2 和 H2O)，廢水由此得到凈化。該技術(shù)應(yīng)用于造紙廢水的回收成為最先進的白水回收技術(shù)，近年來國內(nèi)引進多臺用于紙機白水回收，收到很好效果。 Krofta 超效淺層氣浮在工藝流程上屬于部分回流式加壓溶氣氣浮，但是，較以往的加壓溶氣氣浮實現(xiàn)原理上的三大突破，即： ―零速原理 ‖[14]、 ―淺層理論 [15]‖和 ―新的溶氣機理 [16]‖。造紙行業(yè)的使用領(lǐng)域以及使用效果具體表現(xiàn)為 [17]：用于造紙的白液處理和纖維回收，回收率達 90%， CODCr 去除率 85%以上，處理后的水可循環(huán)利用。 此外，近些年來， Krofta 氣浮裝置作為造紙設(shè)備的附屬設(shè)備而隨主機一起 引進，或者只作為造紙行業(yè)的專業(yè)設(shè)備被引進，目前已有數(shù)十臺應(yīng)用在中國造紙行業(yè)的白水處理中，其處理效果令用戶非常滿意。 廢紙造紙廢水處理的工程設(shè)計 11 第三章 工藝設(shè)計與處理過程設(shè)計 篩網(wǎng)的選擇 設(shè)計說明 設(shè)計篩網(wǎng)首先應(yīng)根據(jù)要去除雜物的粒徑選擇合適的篩網(wǎng)孔徑，其次要根據(jù)生產(chǎn)條件、產(chǎn)品規(guī)格性能以及價格，決定篩網(wǎng)種類，進而計算所需篩網(wǎng)面積，最后選定篩網(wǎng)臺數(shù)。m2）。m2），已知污水量 Q=4000m3/d=，故所需篩網(wǎng)面積 通過公式 31 進行計算。 混凝反應(yīng)池 設(shè)計說明 混凝沉淀池主要通過投加少量混凝劑，降低廢水中 SS， 使 出水水質(zhì)達標(biāo)。每千噸污水投加量為 1020kgPAM混凝劑，本設(shè)計投藥量為 8kg/d，在混凝沉淀池前部的混凝渠中以管道加藥。 2 .7 8 1 .8 51 .5QA q? ? ?廢紙造紙廢水處理的工程設(shè)計 12 （ 1） 混凝沉淀池總表面積 式中： q－ 表面負(fù)荷， m3/（ m2h ） ，取q= m3/（ m2 （ 2） 混凝沉淀部分有效水深： 式中： t－ 沉淀時間， h， 沉淀時間一般為 ，取 t=2h。 QA q?224000 166. 67 , 170 m24 m A? ? ?? 　 取2h qt?2 = 2= 2mh qt??32h = 17 0 2 = 34 0 mVA??（ 32） （ 33） （ 34） （ 35） v t 3 .6 = 3 2 3 .6 = 2 1 .6 mL ? ? ? ?廢紙造紙廢水處理的工程設(shè)計 13 （ 5） 混凝沉淀池寬度： （ 6） 污泥斗設(shè)計： 取污泥斗上底方形 ，下底方形 ，斜壁與水平夾角a=60176。 則污泥斗高度： （ 7） 污泥斗容積 : （ 8） 混凝沉淀池總高度： 式中： h1 － 超高，取 ； h3 － 緩沖層高度，取 。 則池子總高度： 長深比： (9) 總污泥量： 4 1. 75 0. 6h = t a n 60 m???2 2 34 1 2 1 211( ) 1 ( 1. 75 0. 6 1. 75 0. 6 ) 1. 533V h f f f f m? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1 2 3 4 H=h +h +h +hH = 0 . 3 + 2 + 0 . 5 + 1 . 0 = 3 . 7 m 4 m， ?。?36） （ 37） （ 38） （ 39） （ 310） 170 7 .8 m m2 1 .6AB L? ? ? ， 取 8170 7 .8 m m2 1 .6AB L? ? ? ， 取 8廢紙造紙廢水處理的工程設(shè)計 14 式中： c0、 c1－ 進水、出水懸浮物濃度， kg/m3 , c0 =220mg/L、 c1 =30mg/L； 0? － 污泥含水率 ， %， 取 99%； r－ 污泥容積密度， kg/m3，取 1000 kg/m3 。 (11) 出水系統(tǒng)設(shè)計： 選用 DN200 鋼管出水。 加藥機：選用兩臺 ，一用一備。 計量泵 :外形尺寸 310025002600；攪拌機功率： ；計量泵功率： 污泥泵：選用兩臺 EH164 型單螺桿泵，一用一備。 初沉池 設(shè)計說明 在污水廠進水中，固體物質(zhì)在污水中由可沉固體、漂浮固體和一部分膠態(tài)的不可沉固體組成。初沉池能去除部分的懸浮固體和 BOD5， 還具有一定的水解 (酸化 )作用，屬低投入、低能耗的污水處理單元，是一級處理的主體處理構(gòu)筑物 [18]。本設(shè)計中采用平流式沉淀池，這主要考慮污水流量不大，足可以滿足出水水質(zhì)要求 [19]。h )，本設(shè)計選取 q= m3/（ m2h ，取 q= m3/m2取 t=2h (3) 沉淀部分有效容積： (4) 沉淀池長： 式中： v—水平流速，一般小于 5mm/s，取 v= mm/s 21 6 6 .6 7 1 1 1 .1 11 .5QAmq? ? ?2 1 .5 2 3h qt m? ? ? ?31 6 6 .6 7 2 3 3 3 .3 4V Q t m? ? ? ?（ 312） （ 313） （ 314） 廢紙造紙廢水處理的工程設(shè)計 16 120((1 )Q C CW ???? ? (5) 沉淀池總寬： (6) 池子個數(shù)： 取一個初沉池，則每池寬 (7) 校核長寬比和長深比： 長寬比： 符合要求 長深比： 符合要求 (8) 污泥部分需要 的 總?cè)莘e： (317) 式中 ： C0—進水 SS 濃度， mg/L； C—出水 SS 濃度， mg/L； ρ0—污泥含水率，﹪； γ—污泥容量， kg/m3，當(dāng) ρ0≥95％時， γ=1000kg/m3。則：