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文檔簡介

1、某造紙廠污水處理設計工藝摘要以某造紙廠為研究區(qū)域,對其近年來造紙廢水的特性,和污染進行研究,綜合國內(nèi)外的對造紙行業(yè)廢水處理的工藝研究,以及對該造紙廠實際情況的對比得出一系列的處理造紙廢水的方案,該造紙廠的廢水處理會對周圍環(huán)境的改善起到重要的作用,處理工藝: HYPERLINK /zaozhifeishui/ /zaozhifeishui/ 紙與我們?nèi)祟愊⑾⑾嚓P,是人類社會必不可少的。隨著人類對社會的發(fā)展,造紙行業(yè)得到了很大的發(fā)展,但也對人類的健康與生態(tài)環(huán)境造成了巨大的破壞。據(jù)近幾年的統(tǒng)計介紹全國造漿制紙行業(yè)污水排放量約占全國污水排放總量的10%12%,居第三位,排放污水中的化學需氧量約占40%

2、45%,居第一位。造紙工業(yè)廢水的嚴重污染和危害已經(jīng)引起了人們的廣泛關注。造紙廢水一般有三個來源:一、制漿時纖維分離,漂白和抄紙時稀釋、壓榨、烘干漿料等工藝過程排除含有大量纖維、無機鹽和色素等污染物濃度很高的廢水即黑水二、洗滌漂白過程中產(chǎn)生大量含高濃度的木質(zhì)素、纖維素和樹脂酸鹽等較難生物降解成分的中段水三、抄紙機排出的含有大量纖維,填料和膠料廢水,即白水這些廢水中含有的主要污染有以下幾種:1、懸浮物包括可沉降懸浮物和不可沉降懸浮物,主要是纖維和纖維細料(即破碎的纖維碎片和雜細胞)2、易生物降解有機物包括低分子量的半纖維素、甲醇、乙酸、甲酸、糖類等。3、難生物降解有機物主要來源于纖維原料中所含的木

3、質(zhì)素和大分子碳水化合物。4、毒性物質(zhì)黑液中含有的松香酸和不飽和脂肪酸等。5、酸堿毒物堿法制漿廢水ph值為910;酸法制漿廢水ph值為1.22.0.6、色度制漿廢水中所含殘余木質(zhì)素是高度帶色的。造紙廢水的SS、COD濃度較高,COD則由非溶解性COD和溶解性COD兩部分組成,通常非溶解性COD占COD組成總量的大部分,當廢水中SS被去除時,絕大部分非溶解性COD同時被去除。因此,廢水造紙廢水處理要解決的主要問題是去除SS和COD。我國大部分造紙廠采用堿法制漿而產(chǎn)生黑液,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%以后,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

4、三種,即木質(zhì)素,聚戊糖和總堿。木質(zhì)素是一類無毒的天然高分子物質(zhì),作為化工原料具有廣泛的用途,聚戊糖可用作牲畜飼料。制漿造紙廢水的成分很復雜,其組分不僅取決于紙漿的方法,也取決于所產(chǎn)品種和原料種類等多種因素。造紙工業(yè)廢水中的懸浮物質(zhì)主要來自備料工段的樹皮、草屑、泥沙以及隨水排放的爐灰、廢渣、制漿造紙各工序流失的纖維、填料等;廢水中BOD主要來源于制漿蒸煮工序,如纖維素分解生成的糖類,醇類、有機酸等,在化學獎中,蒸煮廢液的BOD5發(fā)生量占80%以上;廢水中的COD和著色物質(zhì)主要來源于制漿蒸煮工序的木素及其衍生物;廢水中的有毒物質(zhì)主要有蒸煮廢液中的粗硫酸鹽皂、漂白廢水中的有機氯化物(如二氯苯酚等),

5、還有微量的汞等,但這些有毒物質(zhì)通常含量甚微,其中關于漂白廢水的有機氯化物的毒性和“三致”作用,在發(fā)達國家中引起越來越大的關注。造紙行業(yè)廢水的危害在造紙行業(yè)污水中,除了含有有害的化學無機物,還含有沉淀固形物、揮發(fā)酚類、懸浮物、木質(zhì)素等有機物。這類物質(zhì)隨污水進入水體后,在微生物對他們的分解過程中,需要消耗水體的溶解氧,使水體含氧減少,從而影響魚類和其他生物的生長繁殖。當水中的溶解氧耗盡后,水中的有機物即產(chǎn)生厭氧消化,生成甲烷、硫化氫等,是水體出現(xiàn)臭味,危害水生生物的生存造成大量水生生物的死亡,破壞生態(tài)平衡等。這樣的廢水對人體危害極大,其中含有一些重金屬元素如鉛等,用過的化學藥品不會失去藥效,仍會對

6、人和環(huán)境產(chǎn)生很大的危害,如果造紙廠開在河流附近,造紙廢水就會被排放到處理后的水對人或環(huán)境的影響相比之下小了,對我們來水,誰也不愿意喝被污染了的水,所以在建造造紙廠就避免建在附近。工業(yè)污染源之一。我國造紙業(yè)多采用草桿、木漿等作為造紙原料。造紙廢水成分復雜,可生化性差,屬于較難處理的工業(yè)廢水。制漿造紙生產(chǎn)一般有制漿、洗漿、漂白、造紙的工序組成。造紙屬于高有機廢水濃度、高懸浮物含量、難生物降解的有機污染廢水。固體懸浮物,它會造成水體外觀惡化、混濁度升高,改變水的顏色。懸浮物沉積于河底淤積河道,危害水底棲生生物的繁殖,影響漁業(yè)生產(chǎn);沉積于灌溉的農(nóng)田,則會堵塞土壤毛細管,影響通透性,造成土壤板結(jié),不利于

7、農(nóng)作物的生長有機污染物進入水體后,使水體中的物質(zhì)組成發(fā)生了變化,破壞了原有的物質(zhì)平衡狀態(tài)。在有氧即溶解氧水平較高的情況下,排入水體的有機污染物質(zhì),通過物理、化學、物理化學和生物化學反應,而被分離和分解,使水體基本或完全恢復到原來的平衡狀態(tài)。這稱之為水的自我凈化能力。如果排入到水體中的有機污染物質(zhì)含量較高,大量消耗了水中的溶解氧,水也就失去了自我凈化能力。這時有機污染物便轉(zhuǎn)入?yún)捬醺瘮顟B(tài),產(chǎn)生H2S、甲烷氣等還原性氣體,使水中動植物大量死亡,而且可使水體變黑變混,發(fā)生惡臭,嚴重污染地球生態(tài)環(huán)境。水中的有機物始終是造成水體污染最嚴重的污染物,它是水變質(zhì)、變黑、發(fā)臭的主要罪魁禍首。一般用生物的方法是

8、除去水中有機物經(jīng)濟有效的手段,特別是對BOD含量較高的有機廢水,采用生物的辦法更為適宜。廢水中能引起人們感官上不愉快的污染現(xiàn)象,如水的混濁、惡臭、異味、顏色、泡沫等.國內(nèi)外造紙廢水處理方法1化學法化學法主要是利用化學藥品的作用,以調(diào)節(jié)廢液的pH值,降低和消除色度為主,同時也有去除部分生化耗氧量和固體懸浮物的作用。11氧化還原法氧化還原法使溶解于廢水中的有機和無機污染物,在加入的氧化劑或還原劑作用下,由于電子轉(zhuǎn)移而發(fā)生氧化還原反應,從而轉(zhuǎn)化成無害物質(zhì)。廢水中的有機物污染物(如色、嗅、味、COD)及還原無機離子(如CN-,S2、Fe、Mn2等)都可通過氧化法消除其危害,而廢水中的許多重金屬離子(如

9、汞、鎘、銅、銀、金、六價鉻、鎳等)都可通過還原法去除。一般來說,氧化法多用于處理含酚、含氰廢水,常用氧化劑包括氯氣、漂白粉、臭氧等。還原法多用于處理含鉻、含汞廢水,常用的還原劑包括硫酸亞鐵等。12臭氧化分解法氧化分解法是將廢水中的有機物分解成無毒物質(zhì)的處理方法。人們現(xiàn)在研究用臭氧作氧化劑來分解廢水中的有機物,它對纖維素、木素的氧化是沒有選擇性,在反應中O,作為兩性離子參加反應,能選擇分解發(fā)色基團。劉全校等人直接用O,處理經(jīng)化學混凝-過濾吸附處理后的SodaAQ法麥草漿黑液,結(jié)果表明A拋(木素濃度用紫外分光光度計在波長280nm處測得的吸光度)去除率高達821%,A由3775(黃色)降為067(

10、視覺觀察為無色),但是COD5去除率僅為l58%,BOD去除率為248%可見O3對COD、BOD去除效果不明顯,而對木素去除效果明顯,也間接反應了臭氧的脫色效果明顯。13光催化氧化法光催化氧化法是在特殊的光照射條件下發(fā)生的有機物參與的氧化分解反應,最終把有機物分解成無毒物質(zhì)的處理方法。在紫外光的照射下能產(chǎn)生氧化性極強的羧基自由基,幾乎把所有的氧化物氧化為一氧化碳和H:O,且除凈度高,降解速度快,無二次污染。用水解法制得的納米級Ti0:具有巨大的表面積和更強的紫外光吸收能力,因而具有更強的光催化降解能力,可快速將吸附在其表面的有機物分解掉,比普通的Ti0:的降解速率高40%實驗發(fā)現(xiàn):COD(2-

11、氯代二噁英)在2h內(nèi)降解了983%,DCDD(2,3-二氯代二噁英)、PECDD(1,2,3,7,8-五氯代二噁英)和OCDD(氯代二噁英)在4h內(nèi)分別降解了872、846、和912%回,除臭氧化法、光催化氧化法以外,其他的化學還有:超聲空化法、超臨界水氧法及化學還原法等,這些方法大多還處于研究階段。2物化法物化法包括混凝法、吸附法、膜分離法和其他一些方法。21混凝法廢水中細小顆粒的表面由于吸附離子而帶電荷。混凝法是通過Al、Fe和ca等鹽類無機物和酰胺類的有機高分子化合物與廢水中的懸浮物和大分子有機物發(fā)生電中和,降低膠體粒子的z電位,以吸附、架橋等形式凝聚成大顆粒物質(zhì)沉降分離而達到凈水的目的

12、。近年來,新型無機化學混凝劑如聚合鋁、聚合鐵和復合型無機混凝劑的開發(fā)成功,以及有機高分子絮凝劑的開發(fā),使混凝處理法可以采用較少的藥劑,就可達到較高的處理效果。顧學芳、張躍軍研究發(fā)現(xiàn):把無機絮凝劑與有機絮凝劑配合使用有更好的處理效果;配合使用時相對分子質(zhì)量較高的有機絮凝劑與陽離子度較高者相比,前者有更好的處理效果。用自制陽離子聚丙烯酰胺(PAM)與聚合氯化鋁配合處理廢紙制漿廢水,出水COD5去除率達75%以上,透過率達92%95%,且下層絮體較大、堅韌、易于脫水。22吸附法吸附法是通過物理的、化學的或離子交換的形式吸附廢水中的污染物來凈化廢水的。常用的吸附劑有活性炭、卜活性氧化鋁和石灰等。有一種

13、較特殊的吸附法是離子交換吸附,即交換吸附。瑞典的一家公司硫酸鹽漿廠采用了一套弱陰離子樹脂(酚醛型),在pH值3-4,處理漂白工段El段和C段廢水,處理后的El段廢水可用作C段過濾機的噴水。廢水在處理之前,一般需用吸附法進行預處理,以除去廢水中懸浮物及油類物質(zhì),避免堵塞吸附劑孔隙。這種處理方法成本較高,吸附劑再生困難,不利于處理濃度較高的廢水,一般只作為廢水處理后的深度處理。23膜分離法膜分離法是一種發(fā)展較快的高新廢水處理技術。其原理是將溶液送入膜過濾器,使它平行地流過膜的表面,在與膜表面接觸的同時,絕大部分的溶液透過濾膜,其分離的物質(zhì)則被排出系統(tǒng)。日本大王造紙公司三島工廠于1981年采用超濾技

14、術處理硫酸鹽木漿漂白E段廢水,COD5去除率達787%,色度去除率937%,總固形物去除率達355%滲透液作為洗滌水回用,則需要送堿回收系統(tǒng)。我國東北某亞硫酸鹽漿廠也在2O世紀9O年代引進UF裝置,日處理3785t亞硫酸鹽廢液,據(jù)稱與蒸發(fā)方法比較,投資可節(jié)省70%,每處理lm廢水的操作費用可節(jié)省60%珠海紅塔仁恒紙業(yè)公司引進的涂布廢水超濾系統(tǒng),處理廢水1545m3d,處理后廢水的COD5下降85%以上,同時又全部回收了涂布廢水中的涂布顏料和化學品,并將其回用于生產(chǎn),故效果明顯。24離子交換法離子交換法是利用固相離子交換劑功能基團所帶的可交換離子,與接觸交換劑的溶液中相同電性的離子進行交換反應,

15、以達到離子的置換、分離去除、濃縮等目的。3物理法物理法是基于物理作用的原理,以去除不溶解的固體懸浮物為主,同時也有去除部分產(chǎn)生生化耗氧量的物質(zhì),降低和消除廢水色度的作用。在造紙廢水處理過程中,有時也用不使用化學藥品和纖維促進劑的物理法去除廢水中的固形物和回收纖維等,如氣浮法、過濾法和擠壓法等。氣浮法是將空氣以微小氣泡的形式分布于廢水中,氣泡吸附在污染物質(zhì)上浮向水面,形成泡沫浮渣而得到分離。這種方法適于廢水中存在大量相對密度接近于水的微小顆粒狀物質(zhì)的情況。目前,在我國用得最多、效果較好的氣浮法是淺層氣浮法。廣州造紙有限公司采用CQJ型超效淺層氣浮凈水器處理新聞紙機白水。結(jié)果表明,在混凝劑PAC和

16、絮凝劑PAM用量分別為400mgL和1015mgL及氣浮器入口SS為32340mgL、COD5為37169mgL時,SS和COD5去除率分別為985%和818%從這些數(shù)據(jù)可看出,淺層氣浮法處理造紙白水具有效率高、投資少、運行可靠的特點,是一種高效的廢水處理設施。一般來說,物理法只能去除廢水中的大顆粒物質(zhì),如進一步凈化廢水,還需更深的處理。4生化法生化法是利用微生物降解代謝有機物為無機物來處理廢水。通過人為創(chuàng)造適于微生物生存和繁殖的環(huán)境,使之大量繁殖,以提高其氧化分解有機物的效率。根據(jù)使用微生物的種類,可分為好氧法、厭氧法和生物酶法。41好氧法好氧法是利用好氧微生物在有氧條件下降解代謝處理廢水的

17、方法,常用的好氧處理方法有活性污泥法、生物膜法、生物接觸氧化、生物流化床等方法。除此之外,改良的活性污泥法還有序列活性污泥法(SBR)。它與傳統(tǒng)的活性污泥法的反應機理相同,但運行操作不同。它是采用間歇曝氣,主要設備僅用反應池,污泥在池中依次完成反應、沉淀、排水及排泥工序。與傳統(tǒng)的方法相比,它的設備簡單,占地面積平均減少30%,投資節(jié)約20%40%,運行費用低,處理效率高。該法可適應于負荷的變動,能有效地防止污泥膨脹。施英喬等人研究發(fā)現(xiàn),SBR法的活性污泥沉降指數(shù)在曝氣池進行運行10天后即降至100mlg以下,而常規(guī)活性污泥法SVI值在150250mlg之間。這表明SBB活性污泥法處理過程的厭氧

18、J缺氧J好氧環(huán)境抑制了引起污泥膨脹的絲狀菌的繁殖生長,同時證明了SBR活性污泥法的優(yōu)勢。42厭氧法厭氧法是在無氧的條件下,通過厭氧微生物降解代謝來處理廢水的方法,厭氧菌通過厭氧呼吸從分子中釋放能量。它的操作條件要比好氧法苛刻,但具有更好的經(jīng)濟效益,因此也具有重要的地位。目前開發(fā)出的有厭氧塘法、厭氧流動床法、厭氧膨脹床法、厭氧旋轉(zhuǎn)圓盤法、厭氧池法、升流式厭氧污泥床(UASB)法等其中應用較多的是UASB法。它可以形成顆粒狀污泥,污泥的濃度和生物活性都很高,能達到很高的負荷和處理效率。43生物酶法酶處理有機物的機理是先通過反應形成游離基,然后游離基化學聚合反應生成高分子化合物沉淀。與其他微生物處理

19、相比,酶處理具有催化效能高、反應條件溫和、對廢水質(zhì)量及設備情況要求較低,反應速度快,對溫度、濃度和有毒物質(zhì)適應范圍廣,可以重復使用等優(yōu)點。金漢適等人為了分離亞銨廢液中的固形物(固含量為12%18%),采用能使纖維素、木素降解的白腐真菌,進行生物轉(zhuǎn)化處理,可提高其飼用營養(yǎng)價值。同時,利用生物轉(zhuǎn)盤,廢液與白腐真菌接觸68h,COD5可除去75%,BOD5去除75%及色度值也下降了。Royer等人對廢水進行了生物處理,3天后脫色率可達到80%秦文娟等人研究發(fā)現(xiàn),利用固定馴化白腐菌能有效地使氯漂E段廢水脫色,也能去除氯漂廢水中的酚類物質(zhì),其中白腐菌能在24h內(nèi)使廢水脫色50%以上。不過,由于酶的流失和

20、失活及成本等問題,生物酶法的大規(guī)模工業(yè)應用還受到一定的制約。5多種方法的配合使用單一使用某種方法進行廢水處理,不僅成本高,處理后的廢水也難達到排放標準,所以,實際生產(chǎn)中一般都采用多種方法配合使用,尋找最佳的搭配方式,既獲得良好的處理效果,又可盡量降低處理成本,并使流程簡單化。物理化學分離法只適用于介質(zhì)可極化或磁化的污水處理,物理降解法利用細菌降解有機物,所需時間較長,占地面積大,且對低濃度污水處理效率低;化學分離法用添加化學藥劑使污染物沉或生成無害物質(zhì),這種方法要選擇對污染物有針對性的化學藥劑,可以與其他方法聯(lián)合使用。總結(jié)造紙廢水的末端處理雖然已有許多成熟的工藝,但從經(jīng)濟和環(huán)境雙重角度考慮,清潔生產(chǎn)及零排放才是最為理想的工藝。傳統(tǒng)的廢水處理技術也不斷被革新和發(fā)展。每種方法和工藝都有其優(yōu)缺點和適用條件。一般來說,廢水中的

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