（毕业设计论文）《造纸废水处理工艺分析及设计》.doc

目目 录录前前言言.11 造造纸纸废废水水的的特特点点11.1 备料过程中的废水.11.2 蒸煮工段废液.11.3 漂白过程中产生的中段水.11.4 白水22 造造纸纸废废水水处处理理先先进进技技术术.32.1 造纸废水物化处理方法32.1.1 混凝沉淀法32.1.2 吸附法32.1.3 膜分离法.42.1.4 高级氧化法52.2 造纸废水的生化处理法52.2.1 活性污泥法62.2.2 生物膜法.62.2.3 人工湿地.72.2.4 厌氧塘处理技术72.3 联合方法83 造造纸纸废废水水处处理理工工艺艺设设计计.93.1 工艺流程93.2 工艺流程描述.93.3 工艺设备说明.103.3.1 格栅103.3.2 混凝池.103.3.3 沉淀池.103.3.4 水解池.123.3.5 氧化沟.123.3.6 污泥浓缩12结结语语.13参参考考文文献献14致致谢谢.15摘摘 要要纸的应用正渗透到社会生活和生产的各个方面，但是造纸业在给社会带来贡献的同时也带来了比较严重的环境问题在造纸生产环节中，产量最大，危害最严重的是废水结合造纸废水有机物含量高、色度深、生化性差、难降解的特点及国内外造纸废水处理新技术，对造纸废水处理及回用提出一套可行适用的方案，以期获得较好的经济效益、环境效益、社会效益。

关键词关键词：造纸；废水处理；工程方案Abstract1造纸废水处理工艺分析及设计造纸废水处理工艺分析及设计前言前言造纸业是传统的用水大户，也是造成水污染的重要污染源之一目前，我国造纸工业废水排放量及 COD 排放量均居各类工业排放量的首位，造纸工业对水环境的污染最为严重，它不但是我国造纸工业污染防治的首要问题，也是我国工业废水进行达标处理的首要问题近年经过多方不懈努力，造纸工业水污染防治已取得了一定的成绩，虽然纸及纸板产量逐年增加，但排放废水中的 COD 却逐年降低由此看出，造纸工业初步实现了“增产减污”的目标，但是造纸行业约占排放总量 50%的废水尚未进行达标处理，废水污染防治任务还很繁重1 1 造纸废水的特点造纸废水的特点 造纸过程实质上是将原料中的纤维加工成以纤维为主的纸制品的过程，造纸工艺过程大致可以分为原料制备、制浆、漂白及抄纸等过程图 1 为硫酸盐法制浆工艺流程图及主要污染特点1.1 备料过程中的废水备料过程中的废水以木材为原料的制浆厂在备料过程中所产生的废水主要包括洗涤水以及湿法剥皮机排出水，其中主要含有树皮、泥沙、木屑以及木材中的水溶性物质，包括果胶、多糖、胶质及单宁等[1]。

1.2 蒸煮工段废液蒸煮工段废液黑液中所含的污染物占到了造纸工业污染排放总量的 90%以上，且具有高浓度和难降解的特点，它的治理一直是一项非常大的难题黑液中的主要成分有 3 种，即木质素、聚戊糖和总碱其中木质素是一类无毒的天然高分子物质，它可以作为化工原料，具有广泛的用途，聚戊糖可用作牲畜饲料1.3 漂白过程中产生的中段水漂白过程中产生的中段水制浆中段废水是指经黑液提取后的蒸煮浆料在筛选、洗涤、漂白等过程中排出的废水，其颜色呈深黄色，占造纸工业污染排放总量的比重较大，吨浆 COD 负荷也比较大中段水浓度很高，BOD5和 COD 的比值在 0.20～0.35 之间，可2生化性较差，有机物难以生物降解而且处理难度较大中段废水中的有机物主要是木质素、纤维素、有机酸等，以可溶性 COD 为主其中，对环境污染最严重的是漂白过程中产生的含氯废水，如氯化漂白废水、次氯酸盐漂白废水等次氯酸盐漂白废水主要含三氯甲烷，还含有 40 多种其他有机氯化物，其中以各种氯代酚为最多，如二氯代酚、三氯代酚等[2]此外，漂白废液中含有毒性极强的致癌物质二噁英，对生态环境和人体健康造成了严重威胁1.4 白水白水白水即抄纸工段废水，它来源于造纸车间纸张抄造过程。

白水主要含有纤维碎屑、小纤维、填料、涂料和溶解了的木材成分，以及添加的胶料、湿强剂、防腐剂等，以不溶性 COD 为主，可生化性较低，其加入的防腐剂有一定的毒性白水水量较大，但其所含的有机污染负荷远远低于蒸煮黑液和中段废水据悉，[2]现在几乎所有的造纸厂造纸车间都采用了部分或全封闭系统以降低造纸耗水量，节约动力消耗，提高白水回用率，减少多余白水排放纤维原料备 料蒸煮洗浆筛 选漂白纸 机纸 成 品苛化石 灰 窖蒸发碱回收炉电除尘图 1 硫酸盐法制浆工艺流程图及主要污染特点32 2 造纸废水处理先进技术造纸废水处理先进技术2.1 造纸废水物化处理方法造纸废水物化处理方法2.1.1 混凝沉淀法混凝沉淀法是我国造纸废水处理中最常采用的一种处理方法其作用机理是向待处理污水中加入一定量絮凝剂，形成的正电荷水解聚合产物与水中带电荷粒子或胶粒发生压缩双电层、电中和并辅以沉淀物网捕卷扫作用，使水中污染物粒子聚集成大颗粒电中和/吸附脱稳沉降，形成的污泥可经发酵处理而转变成泥土[3]随着新型有机和无机高分子絮凝剂的应用，采用混凝法不仅能有效地去除造纸废水中的固体悬浮物和颜色，而且也能去除大部分 COD 物质和部分 BOD5物质，各项指标基本可达到 GB3544-2008 规定的国家二级排放标准，但较难达到一级排放标准。

水处理工程中把为使胶体微粒脱稳沉淀而投加的电解质称为混凝剂，最常用的混凝剂是铝盐和铁盐[4]无机混凝剂聚合氯化铝用于造纸废水深度处理效果较优，若再配合有机混凝剂阳离子聚丙烯酰胺使用（最佳配合为：聚合氯化铝5mg/L，阳离子聚丙烯酰胺 0.6mg/L） ，不仅可以达到理想的效果，满足生产的要求，而且最佳用量可以降低一半[5]混凝沉淀法可用于二级处理出水 COD 达到400 以下的废水，但这种方法的局限性在于它处理过的废水如果不加吸附过程，即便达到生产回用的标准，它的出水也会带少量的色度混凝作用是复杂的物理化学过程，因此影响混凝作用的因素也是复杂多样的，包括混凝剂的种类、性质以及水质、水温、水条件等今后混凝法处理中段水的研究方向主要是开发新的混凝剂，以达到易操作、危险小等过程2.1.2 吸附法吸附法就是利用多孔性的固体物质，使水中的一种或多种物质被吸附到固体物质表面而分离出去的方法[4]而吸附技术在工业水处理中多用来去除溶解性的有机物，此外，还能除去合成洗涤剂、微生物、病毒和痕量重金属，并能脱色、除臭吸附法所用吸附剂的选择是技术的关键水处理中常用的吸附剂有活性炭、磺化煤、沸石、活性白土、硅藻土、焦炭、木炭、木屑等、目前造纸废水深度处理中最常用的吸附剂是活性碳，对水中溶解性有机物有较强的去除效果。

但采用活性炭吸附处理造纸废水，运行成本及再生费用较高，使应用受到一定限制而4粉煤灰自身比表面积大、孔隙率高、呈无定型玻璃球状，具有一定的吸附性能、且价格便宜，但直接用于造纸废水处理效果不好，需进行改性粘土类吸附剂具有比表面大、低温再生能力强、储量丰富、价廉等特点，在造纸废水深度处理方面具有广阔的前景若将吸附处理废水后的吸附剂焚烧后再利用，既可实现废物利用，还可消除二次污染，这将成为今后吸附剂种类开发的一个重点2.1.3 膜分离法膜分离法是一种新兴的分离、净化和浓缩技术优点是可在一般温度下操作、没有相的变化、设备可工厂化生产、容易操作等缺点是需要消耗相当的能量（扩散渗析除外） ，处理能力小[6]应用于造纸行业深度处理的主要是微滤、超滤、纳滤、电渗析和反渗透微滤主要去除微粒、亚微粒和细粒物质，同时可以除去细菌、病毒和寄生生物等，还可降低水中的磷酸盐含量微滤膜可将造纸废水中段水中尺寸大于膜微孔孔径的絮聚体和悬浮物截留在膜纤维微孔外部，水在压力驱动下穿过纤维壁，从而实现水与絮聚体和悬浮物的分离，达到去除造纸废水中絮聚体和悬浮物的目的超滤按粒径选择分离溶液中所含微粒和大分子，能去除相对分子质量大于1000~100000 的物质如胶体、蛋白质、颜料、油类、微生物等。

研究证明[7]电负性较高的磺化类膜及低截分子量的超滤膜对造纸黑液具有较好的超滤特性，动态实验超滤膜的超滤特性优于静态实验 纳滤也称为低级反渗透，可分离相对分子质量大于 200~400 的物质，如硬度离子、色素等，可在高温、酸、碱等苛刻条件下运行纳滤膜运行压力低，装置运行费用低，膜通量高，能有效地去除造纸废水中的色度、硬度和异味电渗析是一种以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，从溶液中脱除或富集电解质的膜分离操作采用电渗析与传统碱回收系统相结合的生产流程处理造纸稀黑液，可以得到碱和木质素反渗透可用于去除微生物、溶解性有机物和无机盐，对造纸废水二级出水的COD 和 BOD5的去除率约为 85%，脱盐率和细菌去除率均可达到 90%以上我国的膜技术在深度处理领域的应用与世界先进水平尚有较大差距膜分离技术已经成为水处理中不可缺少的一种技术，但与其他技术相比，膜分离技术发展历史毕竟还比较短而在实际应用中，影响最主要的技术是：膜污染和浓度极5化这两个影响因素制约着膜技术的发展今后的研究重点是开发制造高强度、长寿命、抗污染、高通量的膜材料，着重解决膜污染、浓差极化及清洗等关键问题2.1.4 高级氧化法高级氧化技术是近 20 年来兴起的水处理新技术，它通过化学或物理化学的方法将污水中的污物直接氧化成无机物，或者将其转化为低毒的易生物讲解的中间产物，是深度处理废水的有效途径。

该方法具有反应时间短、易于自动控制、无二次污染等特点高级氧化反应过程中产生的羟基自由基对纤维素、木素的氧化没有选择性造纸废水中木质素属于不为生化法降解的稳定性化合物，因此，利用高级氧化技术分解破坏木质素，在实践中有着重大的意义有研究表明亚硫酸盐碱溶液和木质磺酸水溶液，经臭氧氧化法处理后，BOD5相应增加 96%和 170%[4]这恰恰证明了在木质素的不完全氧化过程中，生成了一些容易被生物降解的衍生物质（25%～30%） 据报道[8]超声波对造纸废水中段水中卤化物的脱卤、氧化效果显著，最终产物为卤化氢、水、一氧化碳、二氧化碳等若添加O3、H2O2、Fenton 试剂等氧化剂将进一步增强超声降解效果因此，多种高级氧化法的组合是目前造纸中段废水处理的研究热点高级氧化处理技术的反应要求比较苛刻，这大大限制了其工业化规模应用的推广在光催化氧化处理造纸废水的工业化深度处理中，需要解决造纸废水透光度、催化剂流失、紫外光源等问题因为造纸废水较多的悬浮物和色泽的深黑色都不利于光线的透过，会影响到催化效果如果对造纸黑液进行预处理以后再采用光催化，效果会很好（包括采用几种处理法的结合、过滤、稀释等） 普通化学氧化法由于氧化能力差、反应有选择性等原因，往往不能直接达到完全去除有机物、降低 TOC 和 COD 的目的。

高级化学氧化工艺（AOP）则基本不存在这个问题，氧化过程中的中间产物均可以继续同羟基自由基反应，直至最后被完全氧化成 CO2和 H2O，从而达到了彻底去除 TOC 和 COD 的目的但 AOP 法还存在着处理成本较高，反应条件相对苛刻等问题，还需要在今后作进一步研究，以扩大其应用范围2.2 造纸废水的生化处理法造纸废水的生化处理法生化法是指利用微生物降解的作用，使污水中的有机物质转化、吸收[9]由6于造纸废水的二级处理出水可生化性较差，因此用生化法深度处理造纸废水时通常采用厌氧水解与好氧氧化相结合的工艺如果二级处理出水可生化性太低，就要进行废水前处理（如混凝沉淀、高级氧化等） ，以提高废水的可生化性对目前已用于造纸废水深度处理的生化法介绍如下2.2.1 活性污泥法造纸中段废水主要污染物成分与黑液类似，但是浓度低于黑液其好氧可生化性能相对较差，可以采用各种好氧活性污泥处理技术及特定的微生物处理技术特定的微生物处理技术是指利用某些能够降解黑液中木素的特定微生物来治理黑液一般活性污泥法处理造纸废水时的主要问题是污泥沉降性能较差，从而影响整个处理效果为了永久性地解决单一活性污泥法中的污泥膨胀问题，陈婉如等利用 CAST 工艺[10]对造纸废水进行深度处理实验， 通过采用特殊的供氧控制方式，。