废纸造纸废水处理的工程设计

废纸造纸废水处理的工程设计内容摘要：

物降解性的变化外，较高的去除率可认为是高负荷下由于产气量的增加，流体的内循环比随之增大，使生物污泥和废水之间产生了更强烈的接触。 运行中 COD 浓度和反应器容积负荷波动非常大，但反应器运行一直非常稳定。 这种情况表明 IC 反应器在浓度和负荷大幅度波动的劣质工况下，具有非常好的自我调节能力 [11]。 表 11 三家纸厂 IC 反应器 EGSB（厌氧颗粒污泥膨胀床）是在 UASB 反应基础上研究开发的。 UASB在常温下处理低浓度有机废水时，由于产气量少，反应器内混合强度低，污泥床内很容易形成短流和死区，使得处理效率下降或反应器难以正常运行。 为了克服UASB工艺的缺点，科研人员开发出了适应常温或低温、低浓度污水处理的 EGSB厂家 废水种类 反应器 容积 /m3 运行 负 荷 / kgCOD/(m3d) 进液 COD 浓度 /mg/L COD 去 除率 /% 1 二次纤维制浆 100 526 6502650 6075 2 废纸脱墨废水 385 920 15102920 5874 3 废纸脱墨废水 465 924 12503515 6186 图 12 IC 反应器 废纸造纸废水处理的工程设计 7 工艺，通过加大污泥床水流上升流速，增强搅拌混合和传质过程，提高处理效率。 与 UASB 相比， EGSB 反应器的高径比要大得多（如图 13），因此微生物厌氧代谢所产生的气体能够以较大的表观流速通过反应器，保证了细小颗粒污泥，同时其中心安装一个刷子以避免格栅的堵塞。 ANAMET（厌氧接触反应器）是利用厌氧微生物处理含有高浓度有机物的微生物处理工艺，且废水中有机物中的大部分被转化成沼气。 废水进入厌氧接触反应器，进水中的悬浮固体及溶解性有机物以及厌氧过程中产生的生物固体，经过真空脱气器进入沉淀池，回 流污泥返回接触池。 这种厌氧接触工艺提供了使可降解有机颗粒物水解所需的污泥龄。 该工艺长污泥龄这一特点使它特别适用于具有较高浓度悬浮固体的制浆造纸废水处理，尤其是再生纸厂的废水和化机浆废水等。 深度（三级）处理技术 随着我国对新建制浆企业的废水排放要求的提高， CODCr 排放限值变为100mg/L，而现有的制浆企业广泛采用的二级生化处理技术将制浆废水的 CODCr处理到 200mg/L 以下则是相当困难的，因此必须采取进一步的深度处理措施，且 深度处理工艺，例如吸附、高级氧化和膜过滤适用于生物降解材料 [11]。 膜分离图 13 EGSB 反应器 废纸造纸废水处理的工程设计 8 法相对于常规水处理方法相比，具有占地面积小、适用范围广、分离效率高、能量转化效率高等优点。 Fenton 氧化法作为一种高级氧化法，在去除废水中的有机污染物方面具有明显的优点，尤其对于毒性大、一般氧化剂难氧化或生物难降解的有机废水处理，是一种较好的方法 [12]。 但 Fenton 氧化法作为一种化学处理方法，其运行成本较高。 废纸造纸废水处理的工程设计 9 第二章 工艺方案的确定 设计背景为：江苏金莲纸业有限公司以废纸为原料生产各种纸产品，每天设计处理能力为 10000m3，其日产中段水 4000t 和造纸白水 6000t，其水质如表 21。 表 21 进出水水质 中 段水 造纸白水 原水水质 CODCr=300mg/L BOD5=120mg/L CODCr=100mg/L BOD5=30mg/L 出水水质 CODCr≤60mg/L BOD5≤20mg/L 针对给定的废纸造纸废水水质情况，采用活性污泥系统及浅层气浮工艺处理废纸造纸过程中产生的废水进行工程设计，使处理后的水质达到行业 排放 标准。 工艺流程简图 本设计的工艺流程如图 21 所示，由于中段水和白水水质差别较大，因此分别进行处理。 流程设计说明 活性污泥法是 人们熟悉的一种常用的废水生物处理法，它是人类模拟自然界的水体自净过程而创造的。 最早于 1914 年由英国人阿登 (Eardern)和络基特()创立，迄今已有 90 多年的历史，它衍生出了多种多样的工艺流程并广泛应用于城市生活污水和工业废水的净化并取得了巨大的成功。 其去除污染物的基本原理是：活性污泥与水充分接触混合后，由于活性污泥有较大的比表面积，中段水 混凝反应池 初沉池 辐流式沉淀池 出水 图 21 处理流程 白水 筛网 浅层气浮 筛网 曝气池 出水 废纸造纸废水处理的工程设计 10 表层黏液层迅速吸附大量的有机或无机污染物，吸附过程大约 30min 内即可完成，可去除废水中 70%以上的 BOD，同时，被吸附的有机或无机污染物在微生物酶的作 用下，进行分解或合成代谢，从而使废水得以净化 [13]。 由混凝沉淀池出来的废水与回流的活性污泥同时进入曝气池，通过曝气，活性污泥呈悬浮状态，并与废水充分接触。 废水中的悬浮固体和胶状物质被活性污泥吸附，非溶解性有机物需先转化成溶解性有机物，而后才被代谢和利用而废水中的可溶性有机物质被活性污泥中的微生物用作自身繁殖的营养，代谢转化为生物细胞，大部分有机物氧化成为最终产物 (主要是 CO2 和 H2O)，废水由此得到净化。 超效浅层气浮是一种新型的气浮工艺，通过 ―零速理论 ‖、 ―浅层理论 ‖以及新的溶气机理的突破性应用，大大 提高了气浮效率。 该技术应用于造纸废水的回收成为最先进的白水回收技术，近年来国内引进多台用于纸机白水回收，收到很好效果。 随着工业的不断进步及水资源的缺乏，超效浅层气浮技术将会逐渐应用于工业废水、市政污水的处理。 Krofta 超效浅层气浮在工艺流程上属于部分回流式加压溶气气浮，但是，较以往的加压溶气气浮实现原理上的三大突破，即： ―零速原理 ‖[14]、 ―浅层理论 [15]‖和 ―新的溶气机理 [16]‖。 Krofta 超效浅层气浮系统的应用领域：适用造纸白液的纤维回收、水回用的处理；印染、化工、轻工、食品、制药等工业废水 物化处理；各类生物处理中生物絮体与水分离 (代替二沉池 )；生产用冷却水及大池浴水的重复利用及其他以固液分离为目的的水处理。 造纸行业的使用领域以及使用效果具体表现为 [17]：用于造纸的白液处理和纤维回收，回收率达 90%， CODCr 去除率 85%以上，处理后的水可循环利用。 例：用废纸作原料的造纸厂，进水 CODCr 1100~1300mg/L，经浅层气浮处理，出水 CODCr 200mg/L 左右， SS： 30~50mg/L，此水可供生产闭路循环使用。 此外，近些年来， Krofta 气浮装置作为造纸设备的附属设备而随主机一起 引进，或者只作为造纸行业的专业设备被引进，目前已有数十台应用在中国造纸行业的白水处理中，其处理效果令用户非常满意。 近年来随着 Krofta 公司与国内合资、合作，产品的价格大幅度降低，在几乎没有竞争对手的情况下，该装置逐渐走俏。 废纸造纸废水处理的工程设计 11 第三章 工艺设计与处理过程设计 筛网的选择 设计说明 设计筛网首先应根据要去除杂物的粒径选择合适的筛网孔径，其次要根据生产条件、产品规格性能以及价格，决定筛网种类，进而计算所需筛网面积，最后选定筛网台数。 设计过程 （ 1） 选定筛网类型 根据生产条件及 产品规格性能，决定采用倾斜式筛网，其筛网材料为不锈钢，水力负荷 （ minm2）。 （ 2） 所需筛网种类 选定水力负荷 q= m3/（ minm2），已知污水量 Q=4000m3/d=，故所需筛网面积 通过公式 31 进行计算。 （ 31） （ 3） 筛网台数 根据产品规格，设每台筛网面积为 ，则选用 2 台，一台工作，一台备用。 混凝反应池 设计说明 混凝沉淀池主要通过投加少量混凝剂，降低废水中 SS， 使 出水水质达标。 在污水处理中，常用的混凝剂为聚 丙烯酰胺。 每千吨污水投加量为 1020kgPAM混凝剂，本设计投药量为 8kg/d，在混凝沉淀池前部的混凝渠中以管道加药。 混凝沉淀池的设计参数 设计水量： 4000m3/d= 设计计算 采用一座平流式沉淀池。 2 .7 8 1 .8 51 .5QA q  废纸造纸废水处理的工程设计 12 （ 1） 混凝沉淀池总表面积 式中： q－ 表面负荷， m3/（ m2h ） ； 沉淀池表面 负荷一般为 m3/（ m2h ） ，取q= m3/（ m2h ）。 （ 2） 混凝沉淀部分有效水深： 式中： t－ 沉淀时间， h， 沉淀时间一般为 ，取 t=2h。 则： （ 3） 沉淀部分有效容积： （ 4） 混凝沉淀池长度： vt  式中： v—水平流速，一般不大于 5m/s，取 v=5m/s。 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    废纸造纸废水处理的工程设计 13 （ 5） 混凝沉淀池宽度： （ 6） 污泥斗设计： 取污泥斗上底方形 ，下底方形 ，斜壁与水平夹角a=60176。 ，池底坡度 i=。 则污泥斗高度： （ 7） 污泥斗容积 : （ 8） 混凝沉淀池总高度： 式中： h1 － 超高，取 ； h3 － 缓冲层高度，取。 （池底坡度 ）。 则池子总高度： 长深比： (9) 总污泥量： 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， 取（ 36） （ 37） （ 38） （ 39） （ 310） 170 7 .8 m m2 1 .6AB L   ， 取 8170 7 .8 m m2 1 .6AB L   ， 取 8废纸造纸废水处理的工程设计 14 式中： c0、 c1－ 进水、出水悬浮物浓度， kg/m3 , c0 =220mg/L、 c1 =30mg/L； 0 － 污泥含水率 ， %， 取 99%； r－ 污泥容积密度， kg/m3，取 1000 kg/m3。 则 总污泥量 ： (10) 进水系统设计： 选用 DN200 钢管进水。 (11) 出水系统设计： 选用 DN200 钢管出水。 设备选型 刮泥机： 选用 GL625 型链板式刮泥机，其主要参数：池宽： 6m；刮板块数： 12；刮泥速度： ；电动机功率： ；链条破断力： 15t。 加药机：选用两台 ，一用一备。 投药方式：小机座系列。 计量泵 :外形尺寸 310025002600；搅拌机功率： ；计量泵功率： 污泥泵：选用两台 EH164 型单螺杆泵，一用一备。 其主要参数：流量： ；转速： 214r/min；轴功率： ；电动机型号： YCJ71；电动机功率：。 初沉池 设计说明 在污水厂进水中，固体物质在污水中由可沉固体、漂浮固体和一部分胶态的不可沉固体组成。 城市污水中的悬浮固体、可沉固体物质以三种状态存在：溶解态、胶体态和悬浮态。 初沉池能去除部分的悬浮固体和 BOD5， 还具有一定的水解 (酸化 )作用，属低投入、低能耗的污水处理单元，是一级处理的主体处理构筑物 [18]。 0 1 01 0 0 ( ) / (1 0 0 )W Q c c r   31 0 0 4 0 0 0 (0 . 2 2 0 . 0 3 ) / 1 0 0 0 ( 1 0 0 9 9 ) 7 6 /W m d      （ 311） 废纸造纸废水处理的工程设计 15 沉淀池的种类有：平流式沉淀池、竖流式沉淀池、辅流式沉淀池、斜管 (板 )沉淀池。 本设计中采用平流式沉淀池，这主要考虑污水流量不大，足可以满足出水水质要求 [19]。 设计参数 设计水量： Q=4000m3/d=； 表面负荷：沉淀池一般采用 q 为 m3/(m2h )，本设计选取 q= m3/（ m2h ） ； 水 力 停留时间：。