巴彥造紙廠廢水處理工程設計方案

哈爾濱工業大學

2007年5月

巴彥造紙廠廢水處理工程方案

目錄

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1.總論3

1.1概述3

1.2造紙廢水來源及性質4

1.2.1傳統造紙工藝中廢水來源4

1.2.2本工程廢水來源及廢水特性5

1.3本項目投資必要性6

1.4方案制定依據和原則7

1.4.1制定依據7

1.4.2制定原則7

造紙廠產生廢水水質及水量7

1.6設計排放標準7

2.工藝方案8

國內外造紙廢水治理技術概況8

2.2設計總體方案9

2.3本方案工藝流程選擇9

2.4處理技術可行性分析10

2.5工藝及構筑物說明12

2.6主要處理設備12

環境保護、人員編制與建設進度13

3.1環境保護13

3.2運行管理與勞動定員13

3.3建設進度13

4.投資估算和運行成本14

4.1投資估算14

4.2.運行成本預測15

4.3.本方案工藝特點16

6.結論16

1.總論

1.1概述

造紙工業污染已成為世界范圍內公害。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污水中的有機物污染排放量占全部工業排水中有機污染物的80%。全世界造紙工業的廢水排放量每年274X104t。

最近幾年，我國的紙和紙板產量增長迅速，2003年紙及紙板產量4300萬噸，消費量4806萬噸，均居世界第二位。目前，除西藏外，我國其他省、市、自治區都有造紙企業，總數達3500多家，其中絕大多數是中小型造紙企業。我國的造紙業在制造紙張、傳承文明的同時，對可持續發展的生態文明也構成了嚴峻挑戰。目前我國造紙工業廢水排放量及COD排放量均居我國各類工業排放量的首位，造紙工業對水環境的污染最為嚴重，它不但是我國造紙工業污染防治的首要問題，也是全國工業廢水進行達標處理的首要問題。據統計，我國縣及縣以上造紙及紙制品工業廢水排放量占全國工業總排放量的18.6%，其中處理排放達標量占造紙工業廢水總排放量的49.3%，排放廢水中COD約占全國工業COD總排放量的44.0%。

巴彥造紙廠始建于上世紀60年代，歷經變革改制目前已經成為巴彥縣為數不多的重點骨干企業之一，為地方經濟發展做出了重要貢獻。該廠在生產過程中要排放大量的生產廢水，該廢水的水質特點

是有機污染物含量高、難生物降解物質多、水質變化大，從而使廢水處理難度加大。因此，尋求有效、經濟的處理技術和工藝方法來解決廢水的污染問題，建設該廠的廢水處理工程已迫在眉睫。

造紙廢水來源及性質

1.2.1傳統造紙工藝中廢水來源

制漿造紙廢水是指化學法制漿產生的蒸煮廢液（又稱黑液、紅液）、洗漿漂白過程中產生的中段水及抄紙工序中產生的白水，它們都對環境有著嚴重的污染。一般每生產1t硫酸鹽漿就有1t有機物和400kg堿類、硫化物溶解于黑液中；生產1t亞硫酸鹽漿約有900kg有機物和200kg氧化物（鈣、鎂等）和硫化物溶于紅液中。

（1）蒸煮工段廢液

即堿法制漿產生的黑液和酸法制漿產生的紅液。黑液中所含的污染物占到了造紙工業污染排放總量的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，即木質素、聚戊糖和總堿。

（2）中段水

制漿中段廢水是指經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，占造紙工業污染排放總量的8%~9%，噸漿COD負荷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，有機物難以生物降解且處理難度大。中段水中的有機物主要是木質素、纖維素、有機酸等，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，但其所含的有機污染負荷遠遠低于蒸煮黑液和中段廢水。現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以降低造紙耗水量，節約動力消耗，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瓦楞紙為主，該廠廢水主要的來源可以分為三個部分：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如表1所示。

表1各工段廢水的基本性質

廢水類型

COD(mg/L)

BOD5(mg/L)

pH值

色度

溫度（°C）

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

混合廢水

1500~3500

450~1100

7.0~7.5

400~900

15~20

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生的廢水。此類廢水來源復雜，COD幾千毫克/升，濃度高，導致治理難度大。

本項目投資必要性

巴彥縣地處黑龍江省中部偏南，松花江中游北岸。地理坐標為北緯45。54,28〃至46。40'18〃，東經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，在本縣流經松花江、富江、巴彥港三個鄉（鎮），流長42公里。

2005年度《黑龍江省環境質量公告》顯示松花江主要污染指標為高錳酸鹽指數、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和氨氮。松花江水系的污染問題已經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，保護松花江及其下游地區水環境質量，已經成為當地環保部門面臨的緊迫任務。

造紙廠在給巴彥地方經濟發展作出貢獻的同時，其排放的污水一方面給當地人民的用水水源帶來了污染，另一方面對松花江水系的水質造成了污染。對巴彥造紙廠廢水進行處理對改善當地的水體環境、提高居民用水水質、節約用水、促進地方經濟發展、改善松花江水質等方面具有十分重要的意義。

方案制定依據和原則

1.4.1制定依據本方案的制定以巴彥造紙廠和巴彥環境保護局所提供的水質水量數據及造紙行業廢水排放要求為依據。

1.4.2制定原則

（1）以改善水環境質量、控制污染為目標；

（2）充分考慮造紙廠用水及排水特點，將水質處理至能生產回用為目的；

（3）充分考慮小型造紙廠經濟情況，以節能、經濟、高效為前提；

（4）采用合理、成熟、可靠的工藝流程。

造紙廠產生廢水水質及水量

水質：PH,7?8；COD,1500mg/L。水量：本方案按2400m3/d進行設計。

設計排放標準

本方案處理工藝建成投產以后,對外排放廢水水質達到國家污水

排放一級標準：CODW100mg/L；SSW70mg/L。

工藝方案

2.1國內外造紙廢水治理技術概況

同其它一般工業廢水處理類似，制漿造紙廢水處理技術也包括物理化學法和生物法兩大類。

物理化學法主要包括：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、延時曝氣法、接觸氧化法、生物濾池、氧化塘、氧化溝和生物轉盤等；厭氧生物法有厭氧接觸反應器、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器（簡稱ABR）等。

此外，還涉及到堿回收技術、木質素的分離提純技術、堿法草漿黑液的除硅降粘技術等。

以上工藝均為處理單元，而造紙生產過程水消耗量大，雜物含量多，產生廢物多，原料品種多，加之有些紙通過多次回收再生進而使產生的廢水成分復雜，難以凈化處理。因此在實際工程中往往需要多個單元進行有機組合，選擇最佳的串聯方式，發揮最大的效率，從而達到最優的處理目標。

造紙廢水處理主體工藝是物理化學—生物法，各工段廢水可以單獨處理，也可以局部單獨處理，再收集統一處理。在處理具體的造紙廢水時處理單元的選擇會有所增加或減少，工藝流程也要進行相應的調整。如處理水要求較高則可以相應增加深度處理工藝。污泥處理通常按照常規處理工藝進行。主要處理方法有污泥脫水、厭氧消化、焚燒及綜合利用等。

設計總體方案

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。根據該廠的生產要求，設計總體方案為：對1500m3/d中段水經過物化處理后完全回收利用，作為制漿工藝循環用水；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-生化組合處理后達標后排放。

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

調節池

―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

藝去除廢水中的細小紙漿纖維和溶解性有機物，處理后廢水達標排放,污泥干化后堆肥處理。

處理技術可行性分析

巴彥造紙廠以生產紙箱瓦楞紙為主,生產工藝對用水水質要求不高,根據廠方對生產用水的水質要求,只需要去除廢水中的膠體和懸浮物質,使廢水澄清即可滿足生產要求。

造紙廢水采用傳統的生化法處理投資大,運行費高,而且本工程中廢水量較小,對處理要求不高,采用生化法并不適宜。對此類廢水較為經濟實用的是物化法,國內外的專家教授已把處理技術的重點轉到物化凝聚法的研究和開發上來。我國較早開發出的廢紙造紙廢水處理技術為混凝法。隨著新型有機和無機高分子絮凝劑的應用,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用。

混凝沉淀法具有過程簡單、操作方便、效率高、投資少的特點。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、電中和等電化學過程，以及橋聯、網捕、吸附等物理化學過程，將廢水中的懸浮物、膠體和可絮凝的其它物質凝聚成“絮團”；再經沉降設備將絮凝后的廢水進行固液分離，“絮團”成為泥漿，處理后流出的則為色度和濁度較低的清水。

混凝沉淀法處理廢紙造紙廢水的效果，取決于混凝過程的好壞，目前常用的混凝劑主要有無機混凝劑（如鋁鹽、鐵鹽等）和有機混凝劑（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、混凝反應時間等可通過實驗來確定。通過混凝，可降低廢水的濁度、色度，去除高分子物質、呈懸浮狀或膠體狀的有機污染物和某些重金屬物質。

實踐證明，用混凝沉淀法處理廢紙造紙廢水，其SS去除率可達85%?98%，色度去除率可達90%以上，COD去除率可達60%?

Cr

80%。由于處理后的清水水質較好，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濟效益。盡管處理設備在運行過程中需要消耗一定的費用，但由于回用水能取得收益，同時減少了排污費、資源使用費等項支出，所以，具有明顯的經濟效益。

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

的細小紙漿纖維和溶解性有機物，試驗結果表明：白水COD在500?1000mg/L，混凝氣浮處理后COD可以達到200?400mg/L，經過生化處理后廢水可以達到CODW100mg/L的排放要求。

工藝及構筑物說明

1、本工藝運行方式為間歇式運行，運行周期由工藝設計及工藝調試決定，當遇到工廠停止生產或水量較小等原因時可隨時停止運行，重新啟動時不會影響處理效果；

2、考慮到本造紙廠廢水產生量日變化系數較大，在工藝前端設調節池；

3、廢水由調節池經提升泵進入混凝沉淀（氣浮）裝置，并加入一

定量的混凝劑，混凝劑添加量由實驗室小試確定；

4、混合中段水混凝沉淀后設石英砂過濾裝置，以保證出水水質達到回用標準；

5、出水處設貯水池用以儲存處理后水；

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是細小纖維，采用混凝-氣浮-接觸氧化工藝，處理后可以達標排放。

8、二沉池污泥回流到曝氣池前端，曝氣池中設置組合填料。

9、本系統產生的污泥和浮渣首先進入濃縮池進行重力濃縮，濃縮

后污泥進行堆肥處理，上清液進入調節池后繼續處理。

主要處理設備

本廢水處理工程所需的構筑物和主要設備列于表2中。

環境保護、人員編制與建設進度

3.1環境保護

本工程為廢水處理設施，運行過程中不對外產生廢水、廢氣。廢水運行過程中產生的污泥定期外排堆肥處理。

運行管理與勞動定員

污水處理站充分利用現有管理人員、電工、機修工、化驗員，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小時進水運行，晚上停止運行。

建設進度

為了保證生產工程和環保工程的同步建設，解決水體污染問題，應加緊實施本工程項目。計劃在3個月內全部完成此項目。計劃在0.5月完成施工圖設計，2個月內完成土建和設備安裝，再經過0.5個半月左右的工程調試，可以通過工程驗收。

投資估算和運行成本

4.1投資估算

1.主要構筑物和主要設備估算

表2主要構筑物和設備一覽表

序號

名稱

規格型號

單位

數量

單價（萬兀）

總價（萬兀）

備注

1

中段水調節池

1000m3

個

1

50.0

50.0

鋼混

2

白水調節池

200m3

個

1

10.0

10.0

鋼混

3

混凝沉淀池

100m3

個

2

6.0

12.0

鋼混

4

混凝氣浮池

50m3

套

1

8.0

8.0

鋼

5

過濾罐

屮2500

個

2

5.0

10.0

鋼

6

污泥濃縮池

70m3

個

1

5.0

5.0

鋼混

7

出水貯池

200m3

個

1

10.0

10.0

鋼混

8

潛水泵

Q=100m3/h

臺

2

1.0

2.0

9

反沖洗水泵

臺

1

2.0

2.0

10

提升泵

H=20m

Q=100m3/h

臺

2

1.0

2.0

11

潛水泵

Q=20m3/h

臺

4

0.6

2.4

12

加藥泵

臺

3

1.0

3.0

耐腐蝕

13

溶藥罐

屮800

個

2

0.5

1.0

耐腐蝕

14

溶藥池

20m3

個

2

1.5

3.0

15

流量計

個

3

0.33

1.0

16

溶氣泵

Q=10m3/h

臺

1

4.0

4.0

德國

17

刮渣小車

臺

1

2.0

2.0

18

電控設備

套

1

4.0

4.0

19

靜態混合器

個

2

0.15

0.3

20

攪拌器

臺

4

0.5

2.0

21

曝氣池

200m3

個

1

12.0

12.0

22

二沉池

80m3

個

1

5.0

5.0

23

生物填料

組合纖維填料

m3

80

0.02

1.6

24

曝氣頭

微孔

個

120

0.02

2.4

25

鼓風機系統

Q=3.5m3/min