巴彦造纸厂废水处理工程设计方案哈尔滨工业大学2007年5月目录1. 总论 (3)1.1 概述 (3)1.2 造纸废水来源及性质 (4)1.2.1 传统造纸工艺中废水来源 (4)1.2.2 本工程废水来源及废水特性 (5)1.3 本项目投资必要性 (6)1.4 方案制定依据和原则 (7)1.4.1 制定依据 (7)1.4.2制定原则 (7)1.5 造纸厂产生废水水质及水量 (7)1.6 设计排放标准 (7)2. 工艺方案 (8)2.1国内外造纸废水治理技术概况 (8)2.2 设计总体方案 (9)2.3 本方案工艺流程选择 (9)2.4 处理技术可行性分析 (10)2.5 工艺及构筑物说明 (12)2.6 主要处理设备 (12)3. 环境保护、人员编制与建设进度 (13)3.1 环境保护 (13)3.2 运行管理与劳动定员 (13)3.3建设进度 (13)4. 投资估算和运行成本 (14)4.1 投资估算 (14)4.2.运行成本预测 (15)4.3. 本方案工艺特点 (16)6. 结论 (16)1. 总论1.1 概述造纸工业污染已成为世界范围内公害。
在美国被列为六大公害，其排水量占全国排水量的1/5；在日本被列为五大公害之一；在芬兰及瑞典造纸工业污水中的有机物污染排放量占全部工业排水中有机污染物的80%。
全世界造纸工业的废水排放量每年274×104t。
最近几年，我国的纸和纸板产量增长迅速，2003年纸及纸板产量4300万吨，消费量4806万吨，均居世界第二位。
目前，除西藏外，我国其他省、市、自治区都有造纸企业，总数达3500多家，其中绝大多数是中小型造纸企业。
我国的造纸业在制造纸张、传承文明的同时，对可持续发展的生态文明也构成了严峻挑战。
目前我国造纸工业废水排放量及COD排放量均居我国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，也是全国工业废水进行达标处理的首要问题。
据统计，我国县及县以上造纸及纸制品工业废水排放量占全国工业总排放量的18.6%，其中处理排放达标量占造纸工业废水总排放量的49.3%，排放废水中COD约占全国工业COD总排放量的44.0%。
巴彦造纸厂始建于上世纪60年代，历经变革改制目前已经成为巴彦县为数不多的重点骨干企业之一，为地方经济发展做出了重要贡献。
该厂在生产过程中要排放大量的生产废水，该废水的水质特点是有机污染物含量高、难生物降解物质多、水质变化大，从而使废水处理难度加大。
因此，寻求有效、经济的处理技术和工艺方法来解决废水的污染问题，建设该厂的废水处理工程已迫在眉睫。
1.2 造纸废水来源及性质1.2.1 传统造纸工艺中废水来源制浆造纸废水是指化学法制浆产生的蒸煮废液（又称黑液、红液）、洗浆漂白过程中产生的中段水及抄纸工序中产生的白水，它们都对环境有着严重的污染。
一般每生产1 t硫酸盐浆就有1 t有机物和400 kg碱类、硫化物溶解于黑液中；生产1 t亚硫酸盐浆约有900 kg 有机物和200 kg氧化物（钙、镁等）和硫化物溶于红液中。
（1）蒸煮工段废液即碱法制浆产生的黑液和酸法制浆产生的红液。
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性，它的治理一直是一大难题。
黑液中的主要成分有3种，即木质素、聚戊糖和总碱。
（2）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，颜色呈深黄色，占造纸工业污染排放总量的8%~9%，吨浆COD负荷310 kg左右。
中段水浓度高于生活污水，BOD和COD的比值在0.20到0.35之间，可生化性较差，有机物难以生物降解且处理难度大。
中段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。
（3）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。
白水主要含有细小纤维、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。
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。
1.2.2 本工程废水来源及废水特性巴彦造纸厂以生产瓦楞纸为主，该厂废水主要的来源可以分为三个部分：黑液、中段水（由洗涤、筛选废水组成）和造纸白水。
它们的基本物理性质如表1所示。
表1 各工段废水的基本性质废水类型COD(mg/L) BOD5(mg/L) pH值色度温度(℃)黑液20000~30000 6500~9500 11~13 5000~8000 35~40 中段水800~2000 300~500 6.5~8.0 200~300 15~20 白水500~1000 100~300 6.0~8.8 小于100 15~20 混合废水1500~3500 450~1100 7.0~7.5 400~900 15~20该厂废水排放量为2400t/d左右，其中黑液和中段水排放量1500t/d，白水排放量900t/d。
本工程中所要处理的是稻草石灰法制浆造纸过程中产生的废水。
此类废水来源复杂，COD几千毫克/升，浓度高，导致治理难度大。
1.3 本项目投资必要性巴彦县地处黑龙江省中部偏南，松花江中游北岸。
地理坐标为北纬45°54′ 28″至46°40′18″，东经126°45′ 53″至127°42′16″之间。
南与宾县隔江相望，西濒漂河与呼兰为邻，北依泥河与绥化、庆安交界，东临黄泥河子及骆驼砬子山与木兰毗连。
县境南北长85公里，东西宽72．4公里，边界周长338公里。
巴彦地处松花江水系，松花江距县城南15公里，在本县流经松花江、富江、巴彦港三个乡(镇)，流长42公里。
2005年度《黑龙江省环境质量公告》显示松花江主要污染指标为高锰酸盐指数、生化需氧量、氨氮和石油类，各水期属Ⅴ类或劣Ⅴ类水体的河流长度百分比均比去年同期有不同程度的增加，主要污染因子为高锰酸钾指数和氨氮。
松花江水系的污染问题已经引起国家和地方政府的高度重视，彻底治理松花江水系污染，保护松花江及其下游地区水环境质量，已经成为当地环保部门面临的紧迫任务。
造纸厂在给巴彦地方经济发展作出贡献的同时，其排放的污水一方面给当地人民的用水水源带来了污染，另一方面对松花江水系的水质造成了污染。
对巴彦造纸厂废水进行处理对改善当地的水体环境、提高居民用水水质、节约用水、促进地方经济发展、改善松花江水质等方面具有十分重要的意义。
1.4 方案制定依据和原则1.4.1 制定依据本方案的制定以巴彦造纸厂和巴彦环境保护局所提供的水质水量数据及造纸行业废水排放要求为依据。
1.4.2制定原则（1）以改善水环境质量、控制污染为目标；（2）充分考虑造纸厂用水及排水特点，将水质处理至能生产回用为目的；（3）充分考虑小型造纸厂经济情况，以节能、经济、高效为前提；（4）采用合理、成熟、可靠的工艺流程。
1.5 造纸厂产生废水水质及水量水质：PH，7～8；COD，1500mg/L。
水量：本方案按2400 m3/d进行设计。
1.6 设计排放标准本方案处理工艺建成投产以后，对外排放废水水质达到国家污水排放一级标准：COD≤100mg/L；SS≤70mg/L。
2. 工艺方案2.1国内外造纸废水治理技术概况同其它一般工业废水处理类似，制浆造纸废水处理技术也包括物理化学法和生物法两大类。
物理化学法主要包括：混凝沉淀法、混凝气浮法、膜分离法、臭氧氧化法、光催化氧化法、超声空化法、化学还原法和活性炭吸附法等。
生物法主要包括好氧生物法和厌氧生物法。
好氧生物法有活性污泥法、延时曝气法、接触氧化法、生物滤池、氧化塘、氧化沟和生物转盘等；厌氧生物法有厌氧接触反应器、厌氧滤池（简称AF）、上流式厌氧污泥床（简称UASB）、厌氧流化床（简称AFBR）、两相厌氧法和厌氧折流板反应器（简称ABR）等。
此外，还涉及到碱回收技术、木质素的分离提纯技术、碱法草浆黑液的除硅降粘技术等。
以上工艺均为处理单元，而造纸生产过程水消耗量大，杂物含量多，产生废物多，原料品种多，加之有些纸通过多次回收再生进而使产生的废水成分复杂，难以净化处理。
因此在实际工程中往往需要多个单元进行有机组合，选择最佳的串联方式，发挥最大的效率，从而达到最优的处理目标。
造纸废水处理主体工艺是物理化学—生物法，各工段废水可以单独处理，也可以局部单独处理，再收集统一处理。
在处理具体的造纸废水时处理单元的选择会有所增加或减少，工艺流程也要进行相应的调整。
如处理水要求较高则可以相应增加深度处理工艺。
污泥处理通常按照常规处理工艺进行。
主要处理方法有污泥脱水、厌氧消化、焚烧及综合利用等。
2.2 设计总体方案巴彦造纸厂废水分为中段水和白水，水量分别为1500m3/d和900m3/d。
根据该厂的生产要求，设计总体方案为：对1500m3/d中段水经过物化处理后完全回收利用，作为制浆工艺循环用水；对900m3/d 白水采用分流处理的方式，一部分（500m3/d）与中段水混合处理后回收利用，另一部分（400m3/d）采用物化-生化组合处理后达标后排放。
2.3 本方案工艺流程选择1.中段水与部分白水处理工艺混合废水此部分混合废水水量2000 m3/d，采用混凝沉淀—过滤的处理工艺去除废水中的胶体和悬浮物，处理后废水完全回用，污泥干化后堆肥处理。
2.剩余白水处理工艺废水污泥堆肥此部分剩余白水水量400 m3/d，采用混凝气浮—生物接触氧化工艺去除废水中的细小纸浆纤维和溶解性有机物，处理后废水达标排放，污泥干化后堆肥处理。
2.4 处理技术可行性分析巴彦造纸厂以生产纸箱瓦楞纸为主，生产工艺对用水水质要求不高，根据厂方对生产用水的水质要求，只需要去除废水中的胶体和悬浮物质，使废水澄清即可满足生产要求。
造纸废水采用传统的生化法处理投资大，运行费高，而且本工程中废水量较小，对处理要求不高，采用生化法并不适宜。
对此类废水较为经济实用的是物化法，国内外的专家教授已把处理技术的重点转到物化凝聚法的研究和开发上来。
我国较早开发出的废纸造纸废水处理技术为混凝法。
随着新型有机和无机高分子絮凝剂的应用，采用混凝法不仅可有效地去除废水中的SS和颜色，而且可大大降低废水的COD含量。
该方法已在一些工厂得到应用。
混凝沉淀法具有过程简单、操作方便、效率高、投资少的特点。
其基本原理是：在混凝剂的作用下，通过压缩微颗粒表面双电层、降低界面ζ电位、电中和等电化学过程，以及桥联、网捕、吸附等物理化学过程，将废水中的悬浮物、胶体和可絮凝的其它物质凝聚成“絮团”；再经沉降设备将絮凝后的废水进行固液分离，“絮团”成为泥浆，处理后流出的则为色度和浊度较低的清水。