巴彥造紙廠廢水處理工程方案

巴彥造紙廠廢水處理工程設(shè)計(jì)方案哈爾濱工業(yè)大學(xué)2007年5月目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1.總論 3\o"CurrentDocument"1.1概述 3\o"CurrentDocument"1.2造紙廢水來源及性質(zhì) 41.2.1傳統(tǒng)造紙工藝中廢水來源 41.2.2本工程廢水來源及廢水特性 5\o"CurrentDocument"1.3本項(xiàng)目投資必要性 6\o"CurrentDocument"1.4方案制定依據(jù)和原則 71.4.1制定依據(jù) 7\o"CurrentDocument"1.4.2制定原則 7\o"CurrentDocument"造紙廠產(chǎn)生廢水水質(zhì)及水量 7\o"CurrentDocument"1.6設(shè)計(jì)排放標(biāo)準(zhǔn) 7\o"CurrentDocument"2.工藝方案 8\o"CurrentDocument"國內(nèi)外造紙廢水治理技術(shù)概況 8\o"CurrentDocument"2.2設(shè)計(jì)總體方案 9\o"CurrentDocument"2.3本方案工藝流程選擇 9\o"CurrentDocument"2.4處理技術(shù)可行性分析 10\o"CurrentDocument"2.5工藝及構(gòu)筑物說明 12\o"CurrentDocument"2.6主要處理設(shè)備 12\o"CurrentDocument"環(huán)境保護(hù)、人員編制與建設(shè)進(jìn)度 13\o"CurrentDocument"3.1環(huán)境保護(hù) 13\o"CurrentDocument"3.2運(yùn)行管理與勞動(dòng)定員 13\o"CurrentDocument"3.3建設(shè)進(jìn)度 13\o"CurrentDocument"4.投資估算和運(yùn)行成本 14\o"CurrentDocument"4.1投資估算 14\o"CurrentDocument"4.2.運(yùn)行成本預(yù)測 15\o"CurrentDocument"4.3.本方案工藝特點(diǎn) 16\o"CurrentDocument"6.結(jié)論 161.總論1.1概述造紙工業(yè)污染已成為世界范圍內(nèi)公害。在美國被列為六大公害，其排水量占全國排水量的1/5；在日本被列為五大公害之一；在芬蘭及瑞典造紙工業(yè)污水中的有機(jī)物污染排放量占全部工業(yè)排水中有機(jī)污染物的80%。全世界造紙工業(yè)的廢水排放量每年274X104t。最近幾年，我國的紙和紙板產(chǎn)量增長迅速，2003年紙及紙板產(chǎn)量4300萬噸，消費(fèi)量4806萬噸，均居世界第二位。目前，除西藏外，我國其他省、市、自治區(qū)都有造紙企業(yè)，總數(shù)達(dá)3500多家，其中絕大多數(shù)是中小型造紙企業(yè)。我國的造紙業(yè)在制造紙張、傳承文明的同時(shí)，對(duì)可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)文明也構(gòu)成了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。目前我國造紙工業(yè)廢水排放量及COD排放量均居我國各類工業(yè)排放量的首位，造紙工業(yè)對(duì)水環(huán)境的污染最為嚴(yán)重，它不但是我國造紙工業(yè)污染防治的首要問題，也是全國工業(yè)廢水進(jìn)行達(dá)標(biāo)處理的首要問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國縣及縣以上造紙及紙制品工業(yè)廢水排放量占全國工業(yè)總排放量的18.6%，其中處理排放達(dá)標(biāo)量占造紙工業(yè)廢水總排放量的49.3%，排放廢水中COD約占全國工業(yè)COD總排放量的44.0%。巴彥造紙廠始建于上世紀(jì)60年代，歷經(jīng)變革改制目前已經(jīng)成為巴彥縣為數(shù)不多的重點(diǎn)骨干企業(yè)之一，為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。該廠在生產(chǎn)過程中要排放大量的生產(chǎn)廢水，該廢水的水質(zhì)特點(diǎn)是有機(jī)污染物含量高、難生物降解物質(zhì)多、水質(zhì)變化大，從而使廢水處理難度加大。因此，尋求有效、經(jīng)濟(jì)的處理技術(shù)和工藝方法來解決廢水的污染問題，建設(shè)該廠的廢水處理工程已迫在眉睫。造紙廢水來源及性質(zhì)1.2.1傳統(tǒng)造紙工藝中廢水來源制漿造紙廢水是指化學(xué)法制漿產(chǎn)生的蒸煮廢液（又稱黑液、紅液）、洗漿漂白過程中產(chǎn)生的中段水及抄紙工序中產(chǎn)生的白水，它們都對(duì)環(huán)境有著嚴(yán)重的污染。一般每生產(chǎn)1t硫酸鹽漿就有1t有機(jī)物和400kg堿類、硫化物溶解于黑液中；生產(chǎn)1t亞硫酸鹽漿約有900kg有機(jī)物和200kg氧化物（鈣、鎂等）和硫化物溶于紅液中。（1） 蒸煮工段廢液即堿法制漿產(chǎn)生的黑液和酸法制漿產(chǎn)生的紅液。黑液中所含的污染物占到了造紙工業(yè)污染排放總量的90%以上，且具有高濃度和難降解的特性，它的治理一直是一大難題。黑液中的主要成分有3種，即木質(zhì)素、聚戊糖和總堿。（2） 中段水制漿中段廢水是指經(jīng)黑液提取后的蒸煮漿料在篩選、洗滌、漂白等過程中排出的廢水，顏色呈深黃色，占造紙工業(yè)污染排放總量的8%~9%，噸漿COD負(fù)荷310kg左右。中段水濃度高于生活污水，BOD和COD的比值在0.20到0.35之間，可生化性較差，有機(jī)物難以生物降解且處理難度大。中段水中的有機(jī)物主要是木質(zhì)素、纖維素、有機(jī)酸等，以可溶性COD為主。（3）白水白水即抄紙工段廢水，它來源于造紙車間紙張抄造過程。白水主要含有細(xì)小纖維、填料、涂料和溶解了的木材成分，以及添加的膠料、濕強(qiáng)劑、防腐劑等，以不溶性COD為主，可生化性較低，其加入的防腐劑有一定的毒性。白水水量較大，但其所含的有機(jī)污染負(fù)荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于蒸煮黑液和中段廢水?，F(xiàn)在幾乎所有的造紙廠造紙車間都采用了部分或全封閉系統(tǒng)以降低造紙耗水量，節(jié)約動(dòng)力消耗，提高白水回用率，減少多余白水排放。1.2.2本工程廢水來源及廢水特性巴彥造紙廠以生產(chǎn)瓦楞紙為主，該廠廢水主要的來源可以分為三個(gè)部分：黑液、中段水（由洗滌、篩選廢水組成）和造紙白水。它們的基本物理性質(zhì)如表1所示。表1各工段廢水的基本性質(zhì)廢水類型COD(mg/L)BOD5(mg/L)pH值色度溫度（°C）黑液20000~300006500~950011~135000~800035~40中段水800~2000300~5006.5~8.0200~30015~20白水500~1000100~3006.0~8.8小于10015~20混合廢水1500~3500450~11007.0~7.5400~90015~20該廠廢水排放量為2400t/d左右，其中黑液和中段水排放量1500t/d，白水排放量900t/d。本工程中所要處理的是稻草石灰法制漿造紙過程中產(chǎn)生的廢水。此類廢水來源復(fù)雜，COD幾千毫克/升，濃度高，導(dǎo)致治理難度大。本項(xiàng)目投資必要性巴彥縣地處黑龍江省中部偏南，松花江中游北岸。地理坐標(biāo)為北緯45。54,28〃至46。40'18〃，東經(jīng)126。45'53〃至127。42'16〃之間。南與賓縣隔江相望，西瀕漂河與呼蘭為鄰，北依泥河與綏化、慶安交界，東臨黃泥河子及駱駝砬子山與木蘭毗連。縣境南北長85公里，東西寬72．4公里，邊界周長338公里。巴彥地處松花江水系，松花江距縣城南15公里，在本縣流經(jīng)松花江、富江、巴彥港三個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)），流長42公里。2005年度《黑龍江省環(huán)境質(zhì)量公告》顯示松花江主要污染指標(biāo)為高錳酸鹽指數(shù)、生化需氧量、氨氮和石油類，各水期屬V類或劣V類水體的河流長度百分比均比去年同期有不同程度的增加，主要污染因子為高錳酸鉀指數(shù)和氨氮。松花江水系的污染問題已經(jīng)引起國家和地方政府的高度重視，徹底治理松花江水系污染，保護(hù)松花江及其下游地區(qū)水環(huán)境質(zhì)量，已經(jīng)成為當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門面臨的緊迫任務(wù)。造紙廠在給巴彥地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出貢獻(xiàn)的同時(shí)，其排放的污水一方面給當(dāng)?shù)厝嗣竦挠盟磶砹宋廴?，另一方面?duì)松花江水系的水質(zhì)造成了污染。對(duì)巴彥造紙廠廢水進(jìn)行處理對(duì)改善當(dāng)?shù)氐乃w環(huán)境、提高居民用水水質(zhì)、節(jié)約用水、促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展、改善松花江水質(zhì)等方面具有十分重要的意義。方案制定依據(jù)和原則1.4.1制定依據(jù)本方案的制定以巴彥造紙廠和巴彥環(huán)境保護(hù)局所提供的水質(zhì)水量數(shù)據(jù)及造紙行業(yè)廢水排放要求為依據(jù)。1.4.2制定原則（1） 以改善水環(huán)境質(zhì)量、控制污染為目標(biāo)；（2） 充分考慮造紙廠用水及排水特點(diǎn)，將水質(zhì)處理至能生產(chǎn)回用為目的；（3） 充分考慮小型造紙廠經(jīng)濟(jì)情況，以節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、高效為前提；（4） 采用合理、成熟、可靠的工藝流程。造紙廠產(chǎn)生廢水水質(zhì)及水量水質(zhì)：PH,7?8；COD,1500mg/L。水量：本方案按2400m3/d進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)排放標(biāo)準(zhǔn)本方案處理工藝建成投產(chǎn)以后,對(duì)外排放廢水水質(zhì)達(dá)到國家污水排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：CODW100mg/L；SSW70mg/L。工藝方案2.1國內(nèi)外造紙廢水治理技術(shù)概況同其它一般工業(yè)廢水處理類似，制漿造紙廢水處理技術(shù)也包括物理化學(xué)法和生物法兩大類。物理化學(xué)法主要包括：混凝沉淀法、混凝氣浮法、膜分離法、臭氧氧化法、光催化氧化法、超聲空化法、化學(xué)還原法和活性炭吸附法等。生物法主要包括好氧生物法和厭氧生物法。好氧生物法有活性污泥法、延時(shí)曝氣法、接觸氧化法、生物濾池、氧化塘、氧化溝和生物轉(zhuǎn)盤等；厭氧生物法有厭氧接觸反應(yīng)器、厭氧濾池（簡稱AF）、上流式厭氧污泥床（簡稱UASB）、厭氧流化床（簡稱AFBR）、兩相厭氧法和厭氧折流板反應(yīng)器（簡稱ABR）等。此外，還涉及到堿回收技術(shù)、木質(zhì)素的分離提純技術(shù)、堿法草漿黑液的除硅降粘技術(shù)等。以上工藝均為處理單元，而造紙生產(chǎn)過程水消耗量大，雜物含量多，產(chǎn)生廢物多，原料品種多，加之有些紙通過多次回收再生進(jìn)而使產(chǎn)生的廢水成分復(fù)雜，難以凈化處理。因此在實(shí)際工程中往往需要多個(gè)單元進(jìn)行有機(jī)組合，選擇最佳的串聯(lián)方式，發(fā)揮最大的效率，從而達(dá)到最優(yōu)的處理目標(biāo)。造紙廢水處理主體工藝是物理化學(xué)—生物法，各工段廢水可以單獨(dú)處理，也可以局部單獨(dú)處理，再收集統(tǒng)一處理。在處理具體的造紙廢水時(shí)處理單元的選擇會(huì)有所增加或減少，工藝流程也要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。如處理水要求較高則可以相應(yīng)增加深度處理工藝。污泥處理通常按照常規(guī)處理工藝進(jìn)行。主要處理方法有污泥脫水、厭氧消化、焚燒及綜合利用等。設(shè)計(jì)總體方案巴彥造紙廠廢水分為中段水和白水，水量分別為1500m3/d和900m3/d。根據(jù)該廠的生產(chǎn)要求，設(shè)計(jì)總體方案為：對(duì)1500m3/d中段水經(jīng)過物化處理后完全回收利用，作為制漿工藝循環(huán)用水；寸900m3/d白水采用分流處理的方式，一部分（500m3/d）與中段水混合處理后回收利用，另一部分（400m3/d）采用物化-生化組合處理后達(dá)標(biāo)后排放。本方案工藝流程選擇中段水與部分白水處理工藝此部分混合廢水水量2000m3/d,采用混凝沉淀一過濾的處理工藝去除廢水中的膠體和懸浮物，處理后廢水完全回用，污泥干化后堆肥處理。剩余白水處理工藝調(diào)節(jié)池―泵—*■混凝氣浮池!一曝氣池一二沉池一濃縮池污泥回流上清液回流|!加藥廢水排放污泥堆肥此部分剩余白水水量400m3/d,采用混凝氣浮一生物接觸氧化工藝去除廢水中的細(xì)小紙漿纖維和溶解性有機(jī)物，處理后廢水達(dá)標(biāo)排放,污泥干化后堆肥處理。處理技術(shù)可行性分析巴彥造紙廠以生產(chǎn)紙箱瓦楞紙為主,生產(chǎn)工藝對(duì)用水水質(zhì)要求不高,根據(jù)廠方對(duì)生產(chǎn)用水的水質(zhì)要求,只需要去除廢水中的膠體和懸浮物質(zhì),使廢水澄清即可滿足生產(chǎn)要求。造紙廢水采用傳統(tǒng)的生化法處理投資大,運(yùn)行費(fèi)高,而且本工程中廢水量較小,對(duì)處理要求不高,采用生化法并不適宜。對(duì)此類廢水較為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的是物化法,國內(nèi)外的專家教授已把處理技術(shù)的重點(diǎn)轉(zhuǎn)到物化凝聚法的研究和開發(fā)上來。我國較早開發(fā)出的廢紙?jiān)旒垙U水處理技術(shù)為混凝法。隨著新型有機(jī)和無機(jī)高分子絮凝劑的應(yīng)用,采用混凝法不僅可有效地去除廢水中的SS和顏色,而且可大大降低廢水的COD含量。該方法已在一些工廠得到應(yīng)用?；炷恋矸ň哂羞^程簡單、操作方便、效率高、投資少的特點(diǎn)。其基本原理是：在混凝劑的作用下,通過壓縮微顆粒表面雙電層、降低界面Z電位、電中和等電化學(xué)過程，以及橋聯(lián)、網(wǎng)捕、吸附等物理化學(xué)過程，將廢水中的懸浮物、膠體和可絮凝的其它物質(zhì)凝聚成“絮團(tuán)”；再經(jīng)沉降設(shè)備將絮凝后的廢水進(jìn)行固液分離，“絮團(tuán)”成為泥漿，處理后流出的則為色度和濁度較低的清水?；炷恋矸ㄌ幚韽U紙?jiān)旒垙U水的效果，取決于混凝過程的好壞，目前常用的混凝劑主要有無機(jī)混凝劑（如鋁鹽、鐵鹽等）和有機(jī)混凝劑（如聚丙烯酰胺等）兩大類；影響混凝過程的其它因素如混凝劑的加量、混凝劑的加入方式、混凝反應(yīng)時(shí)間等可通過實(shí)驗(yàn)來確定。通過混凝，可降低廢水的濁度、色度，去除高分子物質(zhì)、呈懸浮狀或膠體狀的有機(jī)污染物和某些重金屬物質(zhì)。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%?Cr80%。由于處理后的清水水質(zhì)較好，可將其回用于洗漿和抄紙；而得到的泥漿可作為堆肥的原料回用。如果處理的廢紙漿和清水都能回用，混凝沉淀法還具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。盡管處理設(shè)備在運(yùn)行過程中需要消耗一定的費(fèi)用，但由于回用水能取得收益，同時(shí)減少了排污費(fèi)、資源使用費(fèi)等項(xiàng)支出，所以，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。部分外排的白水采用混凝氣浮—生物接觸氧化工藝去除廢水中的細(xì)小紙漿纖維和溶解性有機(jī)物，試驗(yàn)結(jié)果表明：白水COD在500?1000mg/L，混凝氣浮處理后COD可以達(dá)到200?400mg/L，經(jīng)過生化處理后廢水可以達(dá)到CODW100mg/L的排放要求。工藝及構(gòu)筑物說明1、 本工藝運(yùn)行方式為間歇式運(yùn)行，運(yùn)行周期由工藝設(shè)計(jì)及工藝調(diào)試決定，當(dāng)遇到工廠停止生產(chǎn)或水量較小等原因時(shí)可隨時(shí)停止運(yùn)行，重新啟動(dòng)時(shí)不會(huì)影響處理效果；2、 考慮到本造紙廠廢水產(chǎn)生量日變化系數(shù)較大，在工藝前端設(shè)調(diào)節(jié)池；3、 廢水由調(diào)節(jié)池經(jīng)提升泵進(jìn)入混凝沉淀（氣浮）裝置，并加入一定量的混凝劑，混凝劑添加量由實(shí)驗(yàn)室小試確定；4、 混合中段水混凝沉淀后設(shè)石英砂過濾裝置，以保證出水水質(zhì)達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)；5、 出水處設(shè)貯水池用以儲(chǔ)存處理后水；6、 過濾裝置反沖洗采用水反沖洗方式，反沖洗水來自貯水池，在貯水池中設(shè)反沖洗水泵，反沖洗后的污水流入濃縮池；7、 混合中段水采用混凝-沉淀工藝，澄清后廢水回收利用，剩余白水中主要污染物質(zhì)是細(xì)小纖維，采用混凝-氣浮-接觸氧化工藝，處理后可以達(dá)標(biāo)排放。8、 二沉池污泥回流到曝氣池前端，曝氣池中設(shè)置組合填料。9、 本系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥和浮渣首先進(jìn)入濃縮池進(jìn)行重力濃縮，濃縮后污泥進(jìn)行堆肥處理，上清液進(jìn)入調(diào)節(jié)池后繼續(xù)處理。主要處理設(shè)備本廢水處理工程所需的構(gòu)筑物和主要設(shè)備列于表2中。環(huán)境保護(hù)、人員編制與建設(shè)進(jìn)度3.1環(huán)境保護(hù)本工程為廢水處理設(shè)施，運(yùn)行過程中不對(duì)外產(chǎn)生廢水、廢氣。廢水運(yùn)行過程中產(chǎn)生的污泥定期外排堆肥處理。運(yùn)行管理與勞動(dòng)定員污水處理站充分利用現(xiàn)有管理人員、電工、機(jī)修工、化驗(yàn)員，只需另配2名專職操作工定期操作管理。污水處理站每天白天8小時(shí)進(jìn)水運(yùn)行，晚上停止運(yùn)行。建設(shè)進(jìn)度為了保證生產(chǎn)工程和環(huán)保工程的同步建設(shè)，解決水體污染問題，應(yīng)加緊實(shí)施本工程項(xiàng)目。計(jì)劃在3個(gè)月內(nèi)全部完成此項(xiàng)目。計(jì)劃在0.5月完成施工圖設(shè)計(jì)，2個(gè)月內(nèi)完成土建和設(shè)備安裝，再經(jīng)過0.5個(gè)半月左右的工程調(diào)試，可以通過工程驗(yàn)收。投資估算和運(yùn)行成本4.1投資估算1.主要構(gòu)筑物和主要設(shè)備估算表2主要構(gòu)筑物和設(shè)備一覽表序號(hào)名稱規(guī)格型號(hào)單位數(shù)量單價(jià)（萬兀）總價(jià)（萬兀）備注1中段水調(diào)節(jié)池1000m3個(gè)150.050.0鋼混2白水調(diào)節(jié)池200m3個(gè)110.010.0鋼混3混凝沉淀池100m3個(gè)26.012.0鋼混4混凝氣浮池50m3套18.08.0鋼5過濾罐屮2500個(gè)25.010.0鋼6污泥濃縮池70m3個(gè)15.05.0鋼混7出水貯池200m3個(gè)110.010.0鋼混8潛水泵Q=100m3/h臺(tái)21.02.09反沖洗水泵臺(tái)12.02.010提升泵H=20mQ=100m3/h臺(tái)21.02.011潛水泵Q=20m3/h臺(tái)40.62.412加藥泵臺(tái)31.03.0耐腐蝕13溶藥罐屮800個(gè)20.51.0耐腐蝕14溶藥池20m3個(gè)21.53.015流量計(jì)個(gè)30.331.016溶氣泵Q=10m3/h臺(tái)14.04.0德國17刮渣小車臺(tái)12.02.0