造紙污水處理方案2017.doc

山西造紙廠污水處理 技術文件一、概述1.1 項目概況山西紙業(yè)有限公司是一家以廢紙為原料生產(chǎn)高強瓦楞紙的造紙企業(yè)，設計年產(chǎn)能20萬噸，一期10萬噸。企業(yè)在生產(chǎn)過程中排放大量生產(chǎn)廢水，規(guī)劃廢水經(jīng)過處理后循環(huán)利用達到零排放，避免生產(chǎn)廢水對環(huán)境的污染。1.2 生產(chǎn)高強瓦楞紙主要流程及污水主要來源分析1.2.1 生產(chǎn)高強瓦楞紙主要流程高強瓦楞紙主要原料為國廢回收箱板紙以及其他箱紙。其主要的制作流程包括：廢紙制漿和造紙。廢紙制漿本車間由廢紙碎解、高濃除砂、漿料篩選、尾漿纖維分離、輕重質組合低濃除砂、漿料濃縮、打漿等部分組成。廢紙經(jīng)鏈板輸送機輸送到D型水力碎漿機進行碎解。廢紙碎解過程中，各種長寬比較大的纏繞型雜質經(jīng)絞繩器絞出，并經(jīng)切斷器切短后外運。重雜質在沉渣井中定期清除，輕雜質由雜質分離機和圓筒篩組成的系統(tǒng)連續(xù)去處。通過水力碎漿機篩板的良漿泵送到高濃除渣器去除較大的重雜質，進入到卸料池。卸料池的漿料經(jīng)泵送進入壓力粗篩，尾漿進入排渣分離機回收漿料，良漿進入低四段濃除渣器進一步去除重雜質。經(jīng)除渣器處理后的漿料進入二段壓力精篩進行篩選，然后經(jīng)多盤濃縮機脫水。濃縮后的漿料進入貯漿池以45%的濃度貯存，然后泵送到錐型磨漿機進行打漿，處理后的合格漿料送至造紙車間。造紙造紙車間包括打漿（含輔料制備、損紙?zhí)幚?、配漿等）、抄紙、完成三個工段。紙漿車間輸送來的漿料，進入紙貯漿池，同時加入各種輔料。配制好的成漿通過低脈沖上漿泵輸送到低脈沖沖漿泵進行沖漿，經(jīng)過網(wǎng)前二段壓力縫篩進入布漿器。WK水力式流漿箱對布漿器均勻布漿的漿料進行均勻分散、整流，噴射到單長網(wǎng)成型器上，長網(wǎng)成型器上的低濃、均勻的漿料，通過案板、濕吸箱、低真空、高真空脫水后，形成干度1820%的濕紙頁。網(wǎng)部形成的紙頁通過真空吸移輥進入一道真空預壓、二道大輥徑壓榨脫水到干度4547%；壓榨紙頁通過壓縮空氣進入到烘干前干燥段，在前干燥段通過蒸發(fā)脫水的紙頁達到干度90%，然后進入表面施膠機進行雙面表面施膠；表面施膠后的紙頁進入后干燥區(qū)進行干燥，干度達到90%的紙頁通過水平卷紙機卷制成紙輥；卷紙機下機的紙輥通過帶張力和緊度控制裝置的縱切下引紙復卷機卷制成合格紙輥，然后打包、輸送完成成品紙的生產(chǎn)過程。1.2.2 污水來源工程廢水主要源自各制漿或造紙車間的中段水、白水等。二、設計依據(jù)和設計原則2.1 設計依據(jù)1、建設方提供的相關資料。2、國家現(xiàn)行的給排水工程設計規(guī)范。3、我單位對于造紙廢水處理的工程設計和實施經(jīng)驗。4、國內制漿造紙行業(yè)污水治理技術的科技成果及運行經(jīng)驗。5、我單位在以往污水處理站的工藝、設備、控制和運行狀況的分析和總結。6、國家、地方等相關法律法規(guī)及現(xiàn)行專業(yè)設計規(guī)范與排放標準。2.2 設計原則1、采用高效節(jié)能技術，減少處理成本，節(jié)約工程投資。2、充分利用現(xiàn)有地形、平面條件，因地制宜，節(jié)約用地。3、嚴格按照國家及地方現(xiàn)行的有關環(huán)保法規(guī)及經(jīng)濟技術政策，結合工程實際，本著技術上先進可靠、經(jīng)濟上合理可行的原則，采用國內外成熟的工藝路線，確保廢水處理“達標”排放。4、廢水處理工程中的關鍵設備選用國內外先進節(jié)能的優(yōu)質產(chǎn)品，確保工程質量。5、系統(tǒng)設計中充分考慮環(huán)?！叭龔U”處理，無“二次污染”。2.3設計范圍本項目污水處理工程方案設計包括以下內容：1、土建建（構）筑物設計。2、工藝設備設計。2.4 工程設計標準u 工程設計污水綜合排放標準（GB8978-1996）制漿造紙工業(yè)水污染物排放標準（GB3544-2008）制漿造紙廢水治理工程技術規(guī)范（HJ2011-2012）室外排水設計規(guī)范（2014年版)(GB50014-2006)室外給水設計規(guī)范 (GB50013-2006)建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準(GB50068-2001)建筑設計防火規(guī)范（GB50016-2010)混凝土結構設計規(guī)范 (GB50010-2010)給水排水工程結構設計規(guī)范(GB50069-2002)建筑抗震設計規(guī)范 (GB50011-2010)城鎮(zhèn)污水處理場附屬建筑和附屬設備設計標準 (CJJ31-89)建筑給水排水設計規(guī)范（2009年版） (GB50015-2003）污水再生利用工程設計規(guī)范 (GB50335-2002)工業(yè)建筑防腐設計規(guī)范 (GB50046-2008)民用建筑電氣設計規(guī)范(JGJ/T16-92)地下工程防水規(guī)范 (GB50108-2008)10kV及以下變電所設計規(guī)范（GB50053-94）供配電系統(tǒng)設計規(guī)范（GB50052-2009）低壓配電設計規(guī)范（GB50054-2011）通用用電設備配電設計規(guī)范（GB50055-2011）電力工程電纜設計規(guī)范（GB50217-2007）建筑物防雷設計規(guī)范（2000年版）（GB50057-2010）工業(yè)與民用電力裝置的接地設計規(guī)范（GBJ65-83）自動化儀表選型規(guī)定（HG/T20507-2000）儀表配管、配線設計規(guī)定（HG/T20512-2000）儀表系統(tǒng)接地設計規(guī)定（HG/T20513-2000）控制室設計規(guī)定（HG/T20508-2000）儀表供電設計規(guī)定（HG/T20509-2000）分散型控制系統(tǒng)工程設計規(guī)定（HG/T20573-95）u 土建施工給水排水構筑物工程施工及驗收規(guī)范 (GB50141-2008)地下防水工程施工質量驗收規(guī)范 (GB50208-2011)建筑地基基礎工程施工及驗收規(guī)范(GB50202-2009)鋼筋焊接及驗收規(guī)程 (JGJ18-2010)建筑防腐蝕工程施工及驗收標準 (YSJ411-89)鋼筋混凝土工程施工操作規(guī)程（YSJ403-89)混凝土工程施工質量驗收規(guī)范（2011年版）(GB50204-2002)結構吊裝、工程施工操作規(guī)程(YSJ404-89)特種結構工程施工操作規(guī)程 (YSJ405-89)砌筑工程施工操作規(guī)程 (YSJ406-89)鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范 (GB50205-2001)市政排水管渠工程質量檢驗評定檢驗標準 (CJJ3-2008)u 安裝工程工業(yè)自動化儀表工程施工及驗收規(guī)范 (GBJ93-86)現(xiàn)場設備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范 (GB50236-2011)電氣裝置施工及驗收規(guī)范 (GBJ232-82)建筑給排水及采暖工程施工及驗收規(guī)范 (GB50242-2002)機械設備安裝工程施工及驗收通用規(guī)范(GB50231-98)工業(yè)管道施工及驗收規(guī)范(GB50235-2010)三、處理水量及水質指標3.1 污水處理水量本工程產(chǎn)生的10000m3/d造紙廢水中，其中6000m3/d經(jīng)過簡單的前期處理后回用于生產(chǎn)洗漿，剩余4000m3/d進入后續(xù)生化及深度處理工序回用于造紙廢水對水質要求較高的造紙車間。總水量：Q=10000m3/d=416.7m3/h，Qmax=583.4m3/h（Kh=1.4）生化處理工段水量：Q=4000m3/d=250m3/h（Kh=1.5）3.2 污水處理水質根據(jù)甲方提供的資料及以往工程案例，確定本次污水處理工程進水水質如下項目CODCr（mg/L）BOD5（mg/L）SS（mg/L）溫度（）pH進水水質80003200150020-4069四、工藝比較4.1造紙廢水處理工藝的選擇與確定作為企業(yè)基礎設施的重要組成部分和水污染控制的關鍵環(huán)節(jié)，本污水處理工程的建設和運行意義重大。由于污水處理工程的建設和運行不但耗資較大，而且受多種因素的制約和影響，其中處理工藝方案的優(yōu)化選擇對確保處理站的運行性能和降低費用最為關鍵，因此有必要根據(jù)確定的標準和一般原則，從整體優(yōu)化的觀念出發(fā)，結合設計規(guī)模、廢水水質特性以及當?shù)氐膶嶋H條件和要求，選擇切實可行且經(jīng)濟合理的方案，經(jīng)全面經(jīng)濟技術比較后優(yōu)選出最佳的總體工藝方案和實施方式。瓦楞紙污水具有污染物濃度高，易產(chǎn)生泡沫，處理難度大的特點。在生化工藝的選擇和設備選擇上主要考慮以下針對性措施：（1）所選生化處理工藝必須技術先進、成熟，對水質變化適應能力強，運行穩(wěn)定，能保證出水水質達到工廠使用標準及排放標準的要求；（2）所選工藝應減少基建投資和運行費用，節(jié)省占地面積和降低能耗；（3）所選工藝應易于操作、運行靈活且便于管理。根據(jù)進水水質水量，應能對工藝運行參數(shù)和操作進行適當調整；（4）由于原水的污染負荷比較高，如果全部使用好氧處理會大大提高處理耗電量，而厭氧處理能很好的解決能耗問題，并且厭氧處理能夠產(chǎn)生大量的沼氣，進行沼氣回收還能沖銷一部分運行費用，所以生化處理前階段考慮使用厭氧處理技術；（5）所選好氧處理工藝必須具有較大的生化反應推動力，即底物濃度梯度（污泥負荷隨時間的變化值）大。也就是說，所選工藝對難生物降解污染物質有較強的分解氧化能力；（6）耐沖擊負荷，對進水的水質、水量有巨大的稀釋能力，不會因水質水量的急劇變化而使處理系統(tǒng)癱瘓、停運、失去處理能力。（7）適當選取較低的有機負荷，低負荷對可降解有機物分解徹底，可以達到較高的處理深度，確保排放水質，便于污水資源化回收利用；且污泥齡長，生物污泥合成量少，污泥處置費用低。針對以上特點，可選擇厭氧+好氧相結合的生物處理工藝方案。由于本工程污水水質濃度偏高，但要求達到較高的處理程度，為保證出水完全達標，因此還需增加深度處理工藝。經(jīng)以上分析，本工程擬采用預處理+厭氧+好氧+深度處理工藝。4.1.1預處理工段根據(jù)廢水的排放情況，確定山西紙業(yè)公司污水處理站設計總規(guī)模為：Q=10000m3/d，其中經(jīng)過預處理后回用60%（即6000m3/d），進入后續(xù)生化及深度處理工段的水量為4000m3/d。4.1.1.1格柵及集水池格柵作為預處理的主要設備之一，對后道工序有著舉足輕重的作用，在排水工程的水處理構筑物中，其重要性日益被人們所認識。實踐證明，格柵選擇的是否合適，直接影響整個水處理實施的運行。格柵是由一組平行的金屬柵條制成的金屬框架，斜置在廢水流經(jīng)的渠道上，用以截阻大塊的呈懸浮或漂浮狀態(tài)的固體污染物，以免這些污染物堵塞后續(xù)水泵和管道，造成不必要的管道清洗和設備維修。截留效果取決于縫隙寬度和水的性質。本工程擬采用機械格柵，保證柵渣及時清除，減輕工人勞動強度，可實現(xiàn)連續(xù)清污，全過水斷面清污。格柵渠后設置集水池，均勻水質水量，保證污水連續(xù)進入后續(xù)處理設施，使整體工藝與設備能夠穩(wěn)定、高效的運行。2.3.1.2纖維回收間為了回收造紙廢水中的纖維和降低造紙廢水中的懸浮物含量，在工藝前端設置收漿系統(tǒng)纖維回收間。收漿設施為平面水力網(wǎng)篩。2.3.1.3氣浮與沉淀1、淺層氣浮氣浮工藝原理：將空氣融入到水中，由于氣水混合物和液體之間的不平衡，產(chǎn)生了一個垂直向上的浮力，將固體懸浮物帶到水面，上浮過程中，微氣泡會附著在懸浮物上，到達水面后固體懸浮物便依靠這些氣泡支撐和維持在水面，并通過呈輻射的氣流推動力來清除，浮在水面上的固體懸浮物連續(xù)地被刮渣機清除，從而完成固液分離的全過程。氣浮工藝主要有溶氣氣浮、渦凹氣浮、淺層氣浮等，造紙廢水一般常用淺層氣浮池。高效淺層氣浮系統(tǒng)是一個先進的快速氣浮系統(tǒng)，改傳統(tǒng)氣浮的靜態(tài)進水、動態(tài)出水為動態(tài)進水、靜態(tài)出水，即把含有附有微氣泡懸浮顆粒的混合污水進入氣浮池內的時候，使出流裝置移動，混合廢水的水平流速相對出流裝置為零，從而抑制了槽內的紊流，因而能進行平穩(wěn)的氣浮分離（即所謂的“零速度原理”），浮選體上升速度達到或接近理論升速，極大地提高了處理效率，使廢水在淺層氣浮槽中的停留時間由傳統(tǒng)的3060 min減至3 min，并且集凝聚、撇渣、排水、排泥為一體，是一種高效的廢水處理裝置。2、輻流沉淀池沉淀工藝原理：利用污水和雜質的不同密度，達到自然分離的一種方法。污水中的懸浮物質，可以在重力作用下沉淀去除。這是一種物理過程，簡便易行，效果良好，是污水處理的重要技術之一。根據(jù)懸浮物質的性質、濃度及絮凝性能，沉淀可以分為4種類型。第一類為自由沉淀；第二類為絮凝沉淀；第三類為區(qū)域沉淀；第四類為壓縮沉淀。絮凝沉淀是顆粒物在水中作絮凝沉淀的過程。在水中投加混凝劑后，其中懸浮物的膠體及分散顆粒在分子力的相互作用下生成絮狀體且在沉降過程中它們互相碰撞凝聚，其尺寸和質量不斷變大，沉速不斷增加。懸浮物的去除率不但取決于沉淀速度，而且與沉淀深度有關。沉淀池按池型主要有平流沉淀池、豎流沉淀池、輻流沉淀池、斜板/管沉淀池等，一般大中型污水處理工藝都采用輻流沉淀池。輻流沉淀池，池體平面為多圓形，也有方形的。廢水自池中心進水管進入池，沿半徑方向向池周緩緩流動。懸浮物在流動中沉降，并沿池底坡度進入污泥斗，澄清水從池周溢流出水渠。輻流沉淀池多采用回轉式刮泥機收集污泥，刮泥機刮板將沉至池底的污泥刮至池中心的污泥斗，再借重力或污泥泵排走。為了刮泥機的排泥要求，輻流式沉淀池的池底坡度平緩。主要功能是為去除沉淀池中沉淀的污泥以及水面表層的漂浮物，周邊傳動，傳動力矩大，而且相對節(jié)能；中心支座與旋轉桁架以鉸接的形式連接，刮泥時產(chǎn)生的扭矩作用于中心支座時即轉化為中心旋轉軸承的圓周摩擦力，因而受力條件較好；中心進水、排泥，周邊出水，對水體的攪動力小，有利于污泥的去除。3、工藝比較通過對本工程污水水質分析，確定采用輻流式沉淀工藝，與氣浮池相比較，主要優(yōu)勢如下：（1）污水中進水懸浮物濃度高達4000mg/l，纖維懸浮物高，易于沉淀；（2）工藝運行穩(wěn)定、可靠、靈活、出水效果好；（3）沉淀池配套設備少，主要為刮泥機，功率小，動力消耗少，投資費用低，運行費用低；（4）設備易于控制，維修概率小，維護費用低；（5）排泥方便，不容易堵塞；（6）絮凝劑投加量比氣浮工藝大大節(jié)約。4.1.2厭氧處理工段本工程產(chǎn)生的廢水屬中高濃度有機廢水。根據(jù)實際調查可知，單純采用好氧處理的高能耗及其它所產(chǎn)生的運行費用已成為企業(yè)的沉重負擔。根據(jù)國內外高濃度有機廢水處理的實際經(jīng)驗，厭氧-好氧聯(lián)合處理技術是高濃度有機廢水處理的最佳選擇，其中厭氧處理技術是一種有效去除有機物并使其礦化的技術，它將有機物轉化為甲烷和二氧化碳，不僅能大大減輕好氧處理的負擔，節(jié)約電耗，而且可回收沼氣用于發(fā)電。為此，本項目在好氧系統(tǒng)前設高效厭氧反應器。廢水厭氧生物處理是指在無分子氧的條件下通過厭氧微生物的作用，將廢水中各種復雜有機物分解轉化成甲烷和二氧化碳等物質的過程。在厭氧生物處理的過程中，復雜的有機化合物被分解，轉化為簡單、穩(wěn)定的化合物，同時釋放能量。其中，大部分的能量以甲烷的形式出現(xiàn)，這是一種可燃氣體，可回收利用。同時僅少量有機物被轉化而合成為新的細胞組成部分，故相對好氧法來講，厭氧法污泥增長率小得多。好氧法因為供氧限制一般只適用于中、低濃度有機廢水的處理，而厭氧法既適用于高濃度有機廢水，又適用于中、低濃度有機廢水。厭氧處理優(yōu)勢如下：（1）無需曝氣，節(jié)省用電理論上說，去除1kg可溶性CODcr，好氧曝氣需要耗電大約 0.67 kWhr。（2）產(chǎn)生有價值的能源沼氣理論上說，去除1kg可溶性CODcr，厭氧反應可以產(chǎn)生0.4-0.5m3沼氣，每m/d沼氣具有約7000千卡熱值，如用于發(fā)電，可產(chǎn)生電力 1.37kWhr。 （3）厭氧反應產(chǎn)生污泥量少，所產(chǎn)生的顆粒厭氧污泥是有價值的接種產(chǎn)品，污泥的脫水性能好，濃縮時無需投加脫水劑。理論上說，去除1kg可溶性CODcr，好氧反應會產(chǎn)生0.5kg很難處理的絮狀好氧污泥；而去除 1kg可溶性CODcr，IC厭氧反應器僅產(chǎn)生 0.02kg厭氧顆粒污泥。（4）由于合成新生細胞少，厭氧反應合成細胞所需的氮、磷營養(yǎng)鹽也少。理論上說，針對去除的CODcr，好氧反應對氮、磷的需求比例是：CODcr可溶性：N：P100：5：1；而厭氧反應，對應的比例是CODcr可溶性：N：P200：5 ：1。同時，厭氧反應還有如下優(yōu)點：（1） 可承受污染濃度高，適合于高濃度有機工業(yè)廢水。厭氧反應適合于處理大于2000mg/l的高CODcr濃度，甚至10000mg/l以上 ，而好氧反應適合于1000mg/l以下的低CODcr濃度。（2）處理容積負荷率高，從而節(jié)省占地。傳統(tǒng)的好氧活性污泥法，容積負荷在 0.10.8kgCODcr/m/d； IC 作為世界上容積負荷最高的厭氧反應器，容積負荷率可高達1540kgCODcr/ m/d。（3）抗沖擊負荷性強。厭氧反應往往作為整個污水處理的預處理，不僅承受了大量的負荷波動 ，而且出水濃度穩(wěn)定，并去除了大量復雜的底物，從而使后續(xù)的好氧處理變得非常穩(wěn)定，并有利消除全好氧處理中極易碰到的污泥膨脹問題。常用的厭氧工藝有UASB厭氧反應器、EGSB厭氧反應器、IC厭氧反應器等。2.3.2.1 UASB厭氧反應器UASB厭氧反應器（上流式厭氧污泥床）是上世紀七十年代初荷蘭發(fā)明成功的一種高效厭氧反應器，在所有高效厭氧反應器中，UASB是應用最為廣泛的一種。UASB厭氧反應器主要由進水和配水系統(tǒng)、反應器的池體、三相分離器及沼氣收集利用系統(tǒng)構成。其反應原理如下：廢水被盡可能均勻的引入反應器底部，污水向上通過包含顆粒污泥或絮狀污泥的污泥床。厭氧反應發(fā)生在廢水與污泥顆粒接觸過程。在厭氧狀態(tài)下產(chǎn)生的沼氣（主要是甲烷和二氧化碳）引起了內部的循環(huán)，這對于顆粒污泥的形成和維持有利。在污泥層形成的一些氣體附著在污泥顆粒上，附著和沒有附著的氣體向反應器頂部上升。上升到表面的污泥碰擊三相分離器氣體發(fā)射板的底部，引起附著氣泡的污泥絮體脫氣。氣泡釋放后污泥顆粒將沉淀到污泥床的表面。附著和沒有附著的氣體被收集到反應器頂部的三相分離器的集氣室。置于集氣室單元縫隙之下的擋板的作用是為氣體反射器和防止沼氣氣泡進入沉淀區(qū)，否則將引起沉淀區(qū)的紊動，會阻礙顆粒沉淀。包含一些剩余固體和污泥顆粒的液體經(jīng)過分離器縫隙進入沉淀區(qū)。UASB厭氧反應器主要有優(yōu)點如下：1）消耗能源少，能回收大量的沼氣，做到廢水資源化利用。2）處理費用便宜，是好氧處理的費用十分之一。3）處理負荷高，占地少，能有效地減少臭氣的產(chǎn)生。4）產(chǎn)泥量少，容易脫水。5）對氮、磷營養(yǎng)物需求量少。6）能處理高濃度有機污水，不須稀釋。7）能間斷或季節(jié)性運行。2.3.2.2 EGSB厭氧反應器EGSB（厭氧顆粒污泥膨脹床）是在UASB反應器基礎上于80年代后期在荷蘭農業(yè)大學環(huán)境系開始研究的開發(fā)的。EGSB反應器的特點是使顆粒污泥床通過采用高的上升流速（與小于1-2m/h的UASB厭氧反應器相比）即6-12m/h，運行在膨脹狀態(tài)。EGSB特別適用于低溫和低濃度污水。當沼氣產(chǎn)率低、混合強度低時，在此條件下較高的進水動能和顆粒污泥床的膨脹高度將獲得比“通常的”UASB反應器好的運行效果。EGSB由于采用高的上升流速因而不適于顆粒有機物的去除。進水懸浮固體“流過”顆粒污泥床并隨水離開反應器，膠體物質被污泥絮體吸附而部分去除。該種類型反應器除具有UASB反應器的全部特性外,還具有以下特征：1）高的液體表面上升流速和COD 去除負荷。2）厭氧污泥顆粒粒徑較大,反應器抗沖擊負荷能力強。3）反應器為塔形結構設計,具有較高的高徑比,占地面積小。4）可用于SS 含量高的和對微生物有毒性的廢水處理。 2.3.2.3 IC厭氧反應器IC反應器是第三代高效厭氧反應器，廢水在反應器中自下而上流動，污染物被細菌吸附并降解，凈化過的水從反應器上部流出。IC反應器構造的特點是具有很大的高徑比，一般可達48，反應器的高度達到1625m。整個反應器由第一厭氧反應室和第二厭氧反應室疊加而成。每個厭氧反應室的頂部各設一個氣、固、液三相分離器。第一級三相分離器主要分離沼氣和水，第二級三相分離器主要分離污泥和水，進水和回流污泥在第一厭氧反應室進行混合。第一反應室有很大的去除有機物能力，進入第二厭氧反應室的廢水可繼續(xù)進行處理去除廢水中的剩余有機物，提高出水水質。 IC 反應器的構造及工作原理決定了其在控制厭氧處理影響因素方面比其它反應器更具有優(yōu)勢。 1）容積負荷高：IC反應器內污泥濃度高，微生物量大，且存在內循環(huán)，傳質效果好，進水有機負荷可超過普通厭氧反應器的3倍以上。 2）節(jié)省投資和占地面積：IC 反應器容積負荷率高出普通UASB 反應器3倍左右，其體積相當于普通反應器的1/41/3 左右，大大降低了反應器的基建投資；而且IC反應器高徑比很大，所以占地面積少。 3）抗沖擊負荷能力強：處理低濃度廢水（COD=20004000mg/L）時，反應器內循環(huán)流量可達進水量的23 倍；處理高濃度廢水（COD=1000015000mg/L）時，內循環(huán)流量可達進水量的1020倍。大量的循環(huán)水和進水充分混合，使原水中的有害物質得到充分稀釋，大大降低了有毒物質對厭氧消化過程的影響。 4）具有緩沖pH值的能力：內循環(huán)流量相當于第1 厭氧區(qū)的出水回流，可利用COD轉化的堿度，對pH值起緩沖作用，使反應器內pH值保持最佳狀態(tài)，同時還可減少進水的投堿量。 5）內部自動循環(huán)：普通厭氧反應器的回流全部是通過外部加壓實現(xiàn)的，而IC 反應器以自身產(chǎn)生的沼氣作為提升的動力來實現(xiàn)混合液內循環(huán)，外泵強制循環(huán)只是作為合理的補充，節(jié)省了動力消耗。 IC 反應器當前在造紙行業(yè)應用較多的是以各類廢紙作原料的造紙企業(yè)，處理的結果包括實現(xiàn)一般的達標排放和通過治理后的廢水回用，從而達到節(jié)水和治污的雙重目的。2.3.2.4厭氧工藝技術比較主要厭氧處理工藝比較表比較指標ICEGSBUASBCOD容積負荷最高較高高耐負荷沖擊最強較強強維修難度高高低循環(huán)使用化學品有無無二次污染無無無有價值的副產(chǎn)品厭氧顆粒污泥和沼氣厭氧顆粒污泥和沼氣厭氧顆粒污泥和沼氣進水要求高較高低通過對三種上述厭氧器的分析，因此選擇UASB作為本工程的主要厭氧處理工藝。4.1.3好氧處理工段好氧生化處理工藝有活性污泥法和生物膜法?；钚晕勰喾ň褪且猿蕬腋畹幕钚晕勰酁橹黧w，利用活性污泥的吸附凝聚和氧化分解作用來凈化廢水中有機物的處理方法。主要有傳統(tǒng)活性污泥法、A/O、氧化溝、SBR等工藝。生物膜法是利用附著生長于某些固體物表面的微生物（即生物膜）進行有機廢水處理的方法。生物膜是由高度密集的好氧菌、厭氧菌、兼性菌、真菌、原生動物以及藻類等組成的生態(tài)系統(tǒng)，其附著的固體介質稱為濾料或載體。主要有生物濾池、生物轉盤、曝氣生物濾池等工藝。與活性污泥法相比，生物膜法處理同水質廢水造價比活性污泥法高30%左右，且濾料需要經(jīng)常反沖洗，操作比較費時費力。綜合比較處理效率高、占地面積小、工程投資低、工藝穩(wěn)定度高、操作簡單方便等方面，本工程選用活性污泥法，且利用活性污泥法處理工業(yè)廢水在技術上很成熟，國內外應用普遍，都取得較理想的效果。2.3.3.1傳統(tǒng)活性污泥工藝活性污泥法是以活性污泥為主體的廢水生物處理的主要方法?；钚晕勰喾ㄊ窍驈U水中連續(xù)通入空氣，經(jīng)一定時間后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥狀絮凝物。其上棲息著以菌膠團為主的微生物群，具有很強的吸附與氧化有機物的能力。影響活性污泥過程工作效率(處理效率和經(jīng)濟效益)的主要因素是處理方法的選擇與曝氣池和沉淀池的設計及運行。1、活性污泥法的基本組成 曝氣池：反應主體 二沉池： 1）進行泥水分離，保證出水水質；2）保證回流污泥，維持曝氣池內的污泥濃度。 回流系統(tǒng)： 1）維持曝氣池的污泥濃度；2）改變回流比，改變曝氣池的運行工況 剩余污泥排放系統(tǒng)： 1）是去除有機物的途徑之一；2）維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。 供氧系統(tǒng)： 提供足夠的溶解氧2、活性污泥系統(tǒng)有效運行的基本條件是： 廢水中含有足夠的可容性易降解有機物； 混合液含有足夠的溶解氧； 活性污泥在池內呈懸浮狀態(tài)； 活性污泥連續(xù)回流、及時排除剩余污泥，使混合液保持一定濃度的活性污泥； 無有毒有害的物質流入。污水和回流的活性污泥一起進入曝氣池形成混合液。從鼓風機送來的空氣，通過鋪設在曝氣池底部的空氣擴散裝置，以細小氣泡的形式進入污水中，目的是增加污水中的溶解氧含量，還使混合液處于劇烈攪動的狀態(tài)，形成懸浮狀態(tài)。溶解氧、活性污泥與污水互相混合、充分接觸，使活性污泥反應得以正常進行。第一階段，污水中的有機污染物被活性污泥顆粒吸附在菌膠團的表面上，這是由于其巨大的比表面積和多糖類黏 性物質。同時一些大分子有機物在細菌胞外酶作用下分解為小分子有機物。 第二階段，微生物在氧氣充足的條件下，吸收這些有機物，并氧化分解，形成二氧化碳和水，一部分供給自身的增殖繁衍。活性污泥反應進行的結果，污水中有機污染物得到降解而去除，活性污泥本身得以繁衍增長，污水則得以凈化處理。 經(jīng)過活性污泥凈化作用后的混合液進入二次沉淀池，混合液中懸浮的活性污泥和其他固體物質在這里沉淀下來與水分離，澄清后的污水作為處理水排出系統(tǒng)。經(jīng)過沉淀濃縮的污泥從沉淀池底部排出，其中大部分作為接種污泥回流至曝氣池，以保證曝氣池內的懸浮固體濃度和微生物濃度；增殖的微生物從系統(tǒng)中排出，稱為“剩余污泥”。事實上，污染物很大程度上從污水中轉移到了這些剩余污泥中?；钚晕勰喾ǖ脑硇蜗笳f法：微生物“吃掉”了污水中的有機物，這樣污水變成了干凈的水。它本質上與自然界水體自凈過程相似，只是經(jīng)過人工強化，污水凈化的效果更好。2.3.3.2 A/O工藝A/O是Anoxic/Oxic的縮寫，它的優(yōu)越性是除了使有機污染物得到降解之外，還具有一定的脫氮除磷功能，是將厭氧水解技術用為活性污泥的前處理，所以A/O法是改進的活性污泥法。 A/O工藝將前段缺氧段和后段好氧段串聯(lián)在一起，A段DO不大于0.2mg/L，O段DO=24mg/L。在缺氧段異養(yǎng)菌將污水中的淀粉、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機物水解為有機酸，使大分子有機物分解為小分子有機物，不溶性的有機物轉化成可溶性有機物，當這些經(jīng)缺氧水解的產(chǎn)物進入好氧池進行好氧處理時，可提高污水的可生化性及氧的效率；在缺氧段，異養(yǎng)菌將蛋白質、脂肪等污染物進行氨化（有機鏈上的N或氨基酸中的氨基）游離出氨（NH3、NH4+），在充足供氧條件下，自養(yǎng)菌的硝化作用將NH3-N（NH4+）氧化為NO3-，通過回流控制返回至A池，在缺氧條件下，異氧菌的反硝化作用將NO3-還原為分子態(tài)氮（N2）完成C、N、O在生態(tài)中的循環(huán)，實現(xiàn)污水無害化處理。A/O工藝系統(tǒng)的缺氧段（A池）與好氧段（O池）兩部分組成兩段可分建，也可合建于一個反應器中，但中間用隔板隔開。在此系統(tǒng)中控制混合液的回流比是比較重要的，若控制過低則將導致缺氧池中COD/ NO3-N 過高，從而使反硝化菌無足夠的NO3-作電子受體而影響反硝化速率；若控制過高則將導致COD/ NO3-N過低，從而使反硝化菌無足夠的碳源作電子受體而抑制反硝化菌作用。A/O脫氮工藝是一種有回流的前置反硝化生物脫氮工藝由前段缺氧池，后段好氧池串聯(lián)組成，與傳統(tǒng)的脫氮工藝相比，主要特點如下:（1）流程簡單，構筑物少，大大節(jié)省了基建費用。（2）在原污水C/N（大于4）較高時，不需要外加碳源，以原水中的有機物為碳源，保證了充分的反硝化，降低了運行費用。（3）好氧池設在缺氧池之后，可使反硝化殘留的有機物得到進一步去除，提高出水水質。（4）缺氧池在好氧池之前，一方面由于反硝化消耗了一部分碳源有機物，可以減輕好氧池的有機負荷，另一方面，也可以起到生物選擇器的作用，有利于控制污泥膨脹。（5）該工藝在低污泥負荷、長泥齡條件下運行，因此系統(tǒng)剩余污泥量小，有一定的穩(wěn)定性。（6）缺氧/好氧工藝的耐負荷沖擊能力強。當進水水質波動較大或污染物濃度較高時，本工藝均能維持正常運行，故操作管理也很簡單。2.3.3.3氧化溝工藝氧化溝工藝是在傳統(tǒng)工藝基礎上完善、發(fā)展并靈活運用硝化反硝化技術的典型工藝之一。氧化溝在流程上采用連續(xù)環(huán)式反應池的原理，將碳源代謝、硝化、反硝化等一系列生物化學過程在一個閉合環(huán)路中連續(xù)進行，又名“連續(xù)循環(huán)曝氣池”。氧化溝呈封閉的溝渠型，流態(tài)呈推流式，溶解氧形成多重濃度梯度，同時具有完全混合和推流的特征。氧化溝一般為低負荷設計，而且氧化溝內循環(huán)流量大，為進水流量數(shù)十倍，使反應器具有很強的稀釋緩沖能力，這種均化能力帶來運行穩(wěn)定，耐受沖擊負荷，提高沉淀效果，改善出水水質等一系列卓越的工藝特性。由于氧化溝的突出特點，近年來氧化溝工藝已在工業(yè)廢水處理工程中得到了廣泛的應用，取得、積累了許多成功的經(jīng)驗。但是氧化溝工藝由于技術性原因，機械曝氣效率低，使得污水處理廠只能用提高裝機功率來彌補，從而增加了投資和運行費用；此外，氧化溝的溝深不能過深，這就造成了相對于其它工藝，氧化溝的占地面積較大。氧化溝工藝具有以下特點：（1）對水質水量適應性強，可適用于小規(guī)模200噸/日污水處理廠，也可適用于大規(guī)模200萬噸/日的污水處理廠。（2）處理效果好，BOD5去除率可達9599%。（3）曝氣機采用表面曝氣，檢修方便，運行可靠。（4）工藝流程簡單，構筑物少，操作維護簡便。（5）處理效果穩(wěn)定，出水水質優(yōu)良可靠。（6）污泥產(chǎn)量少，污泥性質穩(wěn)定，節(jié)省污泥消化系統(tǒng)。（7）具有較強的抗沖擊負荷和適應水質變化的能力。缺點：（1）占地面積大，設備多，投資較高。（2）設備裝機功率大，設備閑置率高。（3）充氧率低，運行費用高。2.3.3.4生物接觸氧化工藝生物接觸氧化法（biological contact oxidation process）是一種介于活性污泥法與生物濾池之間的生物膜法工藝，其特點是在池內設置填料，池底曝氣對污水進行充氧，并使池體內污水處于流動狀態(tài)，以保證污水與污水中的填料充分接觸，避免生物接觸氧化池中存在污水與填料接觸不均的缺陷。 該法中微生物所需氧由鼓風曝氣供給，生物膜生長至一定厚度后，填料壁的微生物會因缺氧而進行厭氧代謝，產(chǎn)生的氣體及曝氣形成的沖刷作用會造成生物膜的脫落，并促進新生物膜的生長，此時，脫落的生物膜將隨出水流出池外。生物接觸氧化法具有生物膜法的基本特點，但又與一般生物膜法不盡相同。一是供微生物棲附的填料全部浸在廢水中，所以生物接觸氧化池又稱淹沒式濾池。二是采用機械設備向廢水中充氧，而不同于一般生物濾池靠自然通風供氧，相當于在曝氣池中添加供微生物棲附的填料，也可稱為曝氣循環(huán)型濾池或接觸曝氣池。三是池內廢水中還存在約 25%的懸浮狀態(tài)活性污泥，對廢水也起凈化作用。因此生物接觸氧化法是一種具有活性污泥法特點的生物膜法，兼有生物膜法和活性污泥法的優(yōu)點。主要優(yōu)點有：（1）由于填料比表面積大，池內充氧條件良好，池內單位容積的生物固體量較高，因此，生物接觸氧化池具有較高的容積負荷； （2）由于生物接觸氧化池內生物固體量多，水流完全混合，故對水質水量的驟變有較強的適應能力； （3）剩余污泥量少，不存在污泥膨脹問題，運行管理簡便。 針對此種廢水，生物接觸氧化存在以下缺點：（1）濾料間水流緩慢，水力沖刷力??； （2）填料的掛摸受水質、水量、溫度等的影響比較大，不容易管理維護。（3）生物膜只能自行脫落，剩余污泥不易排走，滯留在濾料之間易引起水質惡化，影響處理效果；（4）設備比較復雜，管理比較繁瑣。（5）此種水質的鹽分、濃度較高，填料和曝氣頭容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象，且設備使用壽命低、日常維護管理費用高，填料和曝氣大約每三年就更換一次，費用較高。2.3.3.5好氧工藝技術比較好氧處理工藝比較表指標傳統(tǒng)活性污泥A/O氧化溝接觸氧化工藝技術成熟，較先進成熟，較先進成熟，較先進成熟，較先進耐沖擊負荷較強較強較強較強占地面積大大 大小運行穩(wěn)定性穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定處理效率好較好較好較好操作管理簡便復雜復雜復雜設備要求無特殊要求無特殊要求大功率表曝設備國產(chǎn)質量不過關;小于55KW可國產(chǎn)化對填料材料質量要求高運行成本較低較低較低較高投資較低較低較高較高出水水質較好較好較好較好通過比較可以看出，活性污泥工藝和氧化溝工藝在大規(guī)模的高濃度廢水處理中有較成功的經(jīng)驗，生物接觸氧化工藝在小規(guī)模的工業(yè)污水處理中也有很成熟的經(jīng)驗，但由于受其工藝復雜性限制，不宜在大規(guī)模的工程中應用。對于企業(yè)的污水處理，其水處理的成本直接關系到產(chǎn)品的成本，直接關系到企業(yè)的競爭力和生存。所以我們近幾年在污水處理的運行節(jié)能方面作了大量的研究，在綜合考慮氧利用率、設備維護費用、設備使用壽命等要素下，我們在山西紙業(yè)公司污水處理工程好氧生化段推薦使用活性污泥工藝。4.1.4深度處理工段建設方要求處理后廢水達到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準（GB189182002）一級標準中的A標準，根據(jù)以往成熟的工程經(jīng)驗和做過的工程實踐，推薦工程深度處理工藝采用絮凝沉淀。2.3.4.1絮凝沉淀工藝沉淀池采用輻流式沉淀池。綜上所述，深度處理工藝選用芬頓法，主要原因如下：（1）前面經(jīng)過厭氧和好氧生化處理，生化性較差，有較多SS，并且具有一定的色度需要進一步處理。（2）處理效率高，運行穩(wěn)定，耐沖擊負荷。（3）占地面積小。（4）能迅速高效去除COD、SS、色度。（5）運行費用相對較低。（6）運行效果穩(wěn)定。（7）運行條件靈活。五、工藝流程的確定山西紙業(yè)有限公司是以廢紙為原料生產(chǎn)高強瓦楞紙，主要廢水來源于制漿廢水和造紙白水，主要污染因子為CODcr、BOD5、SS等，污染成分包括制漿段的泥砂、物料碎屑、細小纖維和抄紙工段添加的助劑等。廢水的有機物、懸浮物濃度較高，難生化降解的物質較多，主要為纖維素、木質素及部分大分子有機物。流失的纖維素、半纖維素等多糖類物質是構成有機污染的主要成分。廢水主要特點如下：1、造紙廢水濃度高、色度深、水量大、含纖維懸浮物多；2、BOD5和CODcr含量較高，BOD5和CODcr的比值在0.30左右；3、有機物主要是木質素、纖維素、有機酸等，以可溶性CODcr為主；4、廢水有機物濃度較高，B/C相對較高，總體適合于生化法處理；但是進水中含有大量的難降解物質，廢水處理工藝設計中盡可能采用提高可生化性的工藝，降解和轉化廢水中的難降解物質；5、廢水中的營養(yǎng)物質少，不利于生化反應的進行，在進入生化系統(tǒng)前要投加營養(yǎng)鹽，以保證生化系統(tǒng)高的去除效率。由于污水處理工程的建設和運行不但耗資較大，而且受多種因素的制約和影響，處理工藝方案的優(yōu)化選擇對確保處理站的運行性能和降低費用最為關鍵，從整體優(yōu)化的觀念出發(fā)，結合設計規(guī)模、廢水水質特性以及當?shù)氐膶嶋H條件和要求，選擇預處理+厭氧+好氧+深度處理工藝的生物處理工藝方案5.1污水處理工藝流程圖 柵渣外運格柵/集水池8000m3/d污水一級提升泵纖維回收纖維回收間 過載水事故池調節(jié)池 絮凝劑投加設備泵2000m3/d白水污泥初沉池回用制漿車間 生化處理（4000m3/d）營養(yǎng)鹽投加設備中間水池泥餅外運板框壓濾機污泥污泥濃縮池nnongsuo nongsuochi nongsuo 池回流污泥回流污泥污泥污泥回流池二沉池助凝劑投加設備鼓風機終沉池絮凝反應池曝氣池厭氧反應池二級提升泵預酸化池回用水池污泥回用于生產(chǎn)（6000m3/d）清液回流絮凝劑投加設備污泥清液清液清水池排放或回用5.2工藝流程說明各車間、工段生產(chǎn)廢水經(jīng)初次撈漿后，輸送至格柵渠，在此撈除大塊的浮渣后進入集水池。廢水經(jīng)集水池內的提升泵提升到纖維回收間進一步去除懸浮物、實現(xiàn)漿回收，同時為后續(xù)的生化處理系統(tǒng)創(chuàng)造條件。廢水經(jīng)過纖維回收設備后自流到初沉池，去除水中的絕大部分懸浮物，以確保回用水的回用水質，在初沉池后廢水回用至生產(chǎn)車間，同時白水也直接回用；其余的4000m3/d的廢水進入下一個污水處理工段；4000m3/d廢水經(jīng)過初沉池后自流進入水解沉淀池，池內產(chǎn)酸菌對污水中可生化性差的某些高分子物質和不溶性物質進行降解，將不溶性的有機物轉化為可溶性的有機物，將大分子有機物轉化為小分子物質，從而提高污水的可生化性；同時池內還有大量硫酸鹽還原菌對硫酸鹽類物質進行降解，產(chǎn)生硫化氫氣體，硫化氫氣體在中間水池進行吹托去除，使后續(xù)厭氧反應更加穩(wěn)定的運行；預酸化池出水自流進入中間水池，在此進行PH、營養(yǎng)鹽、溫度的調節(jié)；出水經(jīng)泵提升至UASB厭氧反應器，UASB反應器廢水被均勻的引入反應器的底部，污水向上通過包含顆粒污泥或絮狀污泥的污泥床。厭氧反應發(fā)生在廢水和污泥顆粒接觸的過程。在厭氧狀態(tài)下產(chǎn)生的沼氣(主要是甲烷和二氧化碳)引起了內部的循環(huán)，這對于顆粒污泥的形成和維持有利。在污泥層形成的一些氣體附著在污泥顆粒上，附著和沒有附著的氣體向反應器頂部上升。上升到表面的污泥撞擊三相反應器氣體發(fā)射器的底部，引起附著氣泡的污泥絮體脫氣。氣泡釋放后污泥顆粒將沉淀到污泥床的表面，附著和沒有附著的氣體被收集到反應器頂部的三相分離器的集氣室。置于極其使單元縫隙之下的擋板的作用為氣體發(fā)射器和防止沼氣氣泡進入沉淀區(qū)，否則將引起沉淀區(qū)的絮動，會阻礙顆粒沉淀。包含一些剩余固體和污泥顆粒的液體經(jīng)過分離器縫隙進入沉淀區(qū)；液體則經(jīng)過出水堰流出反應區(qū)。 UASB厭氧反應器出水自流進入曝氣池，在風機鼓風曝氣狀態(tài)下，好氧池內微生物通過好氧呼吸作用將水中有機污染物質分解消化，將有機物降解為水和二氧化碳，使水質得到凈化；曝氣池出水通過二沉池將泥水分離，二沉池的污泥通過污泥回流池內的污泥泵連續(xù)回流至曝氣池，保證好氧污泥濃度；二沉池出水自流進入絮凝反應池，通過絮凝劑、助凝劑作用其中懸浮物的膠體及分散顆粒在分子力的相互作用下生成絮狀體在終沉池的沉降過程中它們互相碰撞凝聚，其尺寸和質量不斷變大，沉速不斷增加進一步大量去除廢水中的懸浮物，終沉池出水自流進入清水池，最終實現(xiàn)污水達標排放或回用。初沉池、二沉池、預酸化池、UASB厭氧反應器、污泥回流池內的剩余生化污泥及終沉池等地方排出來的污泥送到污泥濃縮池，污泥經(jīng)過濃縮后送入脫水機房脫水處理。污泥脫水機房產(chǎn)生的壓濾液和污泥濃縮池中的上清液回流至集水池。壓濾后的泥餅外運處置。注：預酸化池調試期間需要補充污泥，可用污泥回流池內的污泥泵直接抽送補充。5.3造紙廢水各工藝單元去除率效果預測工藝單元水質指標COD（mg/L）BOD（mg/L）氨氮（mg/L）SS（mg/l）PH格柵、集水池、纖維回收間進水8000320040400069出水70002800402800去除率(%)12.53-30初沉池、回用水池進水7000280040280069出水4900224040400去除率(%)3020-86水解沉淀池、UASB厭氧反應器進水490022404040069出水80044840320去除率(%)8080-20曝氣池二沉池進水8004484032069出水30023520去除率(%)879487.594絮凝反應池、終沉池進水3002352069出水15015510去除率(%)5035-50六、造紙廢水單體設計6. 1格柵渠污水經(jīng)廠區(qū)排水系統(tǒng)收集后進入格柵渠。格柵渠內設回轉式機械格柵各一道。柵后上部設一個清渣平臺，便于清渣時暫存柵渣之用。主要功能：去除污水中較大顆粒的懸浮物，降低生物處理負荷，減少對后續(xù)水處理設施的堵塞及磨損。結構類型：地下鋼砼直壁平行渠道設計平均流量：Qave=10000m3/d=416.7m3/h，設計最大流量：Qmax=600m3/h變化系數(shù)：K=1.40過柵流速：0.6m/s過柵損失：h=200mm池體凈尺寸：LBH4.01.61.0m數(shù) 量：1座主要設備： （1）機械格柵1臺設備參數(shù)：柵寬B=1000mm，柵縫b=5mm，功率N=1.5kw控制方式：根據(jù)柵前后液位差控制清污和輸送動作6.2集水池格柵渠出水自流進入集水池，單獨隔出白水回用水池。主要功能：放置潛污泵，保證污水均勻進入后續(xù)處理設施結構類型：地下鋼砼直壁平行渠道設計流量：Qmax=600m3/h（含白水100 m3/h） 數(shù) 量：1座池體凈尺寸：LBH1065.5m+1065.5m有效水深：4.5m有效容積：540m3主要設備： （1）污水提升泵3臺（帶耦合裝置），2用1備設備參數(shù)：流量300m3/h，揚程15m，功率22kw， 2臺設備參數(shù)：流量200m3/h，揚程15m，功率15kw， 1臺2臺定頻，一臺變頻控制。白水提升泵2臺（帶耦合裝置），2用1備設備參數(shù)：流量100m3/h，揚程15m，功率11kw控制方式：可編程控制和人工控制（2）超聲波液位計2臺 設