广西造纸厂废水处理工程方案0423.docx
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广西造纸厂废水处理工程方案0423
第一章总论
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%。
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1t硫酸盐浆就有1t有机物和400kg碱类、硫化物溶解于黑液中;生产1t亚硫酸盐浆约有900kg有机物和200kg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310kg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
本造纸厂以生产成品纸浆为主,该厂废水主要的来源可以分为两个部分:
黑液、中段水(由洗涤、筛选废水组成)。
同行同类废水水质的基本性质见表1-1所示。
表1-1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
该厂废水排放量为:
中段清洗废水约为150t/d、黑液约为30~50m3/(15d)。
本工程中所要处理的是废木片、竹片、蔗渣和碱液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
该造纸厂在给地方经济发展作出贡献的同时,其排放的废水造成水源污染,给当地居民农业以及饮用水造成安全隐患。
同时企业也需要节约用水,减少生产成本,所以建成此废水处理系统,可以为企业减少新鲜用水,也做到保护环境,企业得到可持续发展。
1.4方案编制依据和原则
1.4.1编制依据
本方案的编制以造纸厂人员提供的口述生产状况和环境保护法对造纸行业废水排放要求为依据。
同时根据企业生产要求,对于处理回用水水质要求不高,废水处理后全部用于生产回用,节约企业新鲜用水。
减少排放带来的污染问题。
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
1.5.1水质
1.5.1.1黑液
表1-2同行同类黑液水质指标
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
1.5.1.2中段清洗废水
表1-3同行同类中段清洗废水水质指标
废水类型
COD(mg/L)
BOD5(mg/L)
pH值
色度
温度(℃)
中段水
800~2000
300~500
6.5~9.5
200~300
15~20
1.5.2水量
1.5.2.1黑液:
业主提供资料为30~50m3/(15d),且仅需简单除去悬浮物,故本方案中拟采取间歇式砂滤系统对黑液进行简单除杂后回用于生产。
1.5.2.2中段清洗废水:
业主提供数据为中段清洗废水150m3/d,且生产排放时间每天约为12小时。
本方案废水治理设施按照20h/d运行,故设计水量约为8m3/h。
1.6设计排放标准
本方案处理工艺建成投产以后,达以下出水标准。
1.6.1黑液回用标准
经间歇式操作的砂滤系统过滤后,达到表1-4中标准进行回用。
表1-4同行同类黑液水质指标
废水类型
COD(mg/L)
BOD5(mg/L)
SS
黑液
20000~30000
6500~9500
400
1.6.2中段清洗废水出水指标
经一级物化+二级生化+深度处理后出水指标详见表1-5中各项指标。
表1-5中段清洗废水各工艺段出水指标
(单位:
除pH、色度外均为mg/L)
项目
pH值
COD
BOD5
SS
色度(倍)
中段清洗废水
6.5~9.5
800~2000
300~500
600~2000
200~3000
一级物化出水
6.0~9.0
500~1200
200~300
≤100
100~1500
二级生化出水
6.0~9.0
≤300
≤100
≤100
≤200
深度处理出水
6.0~9.0
≤100
≤40
≤10
≤100
第二章工艺方案
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。
2.2设计总体方案
此造纸厂废水分为黑水和中段清洗废水,黑水每两周约有30~50m3,经简单除杂后进行回用;中段清洗废水水量约为150m3/d,本方案主要对中段清洗废水进行方案设计。
故根据该厂的生产要求,设计方案总体思路为:
对150m3/d的中段清洗综合废水经过物化处理后,100m3/d回用于生产线,另50m3/d再进入二级生化+MBR深度处理系统,进入生化处理后达到废水排放标准,废水可完全回用到生产,作为制浆工艺循环用水以及洗涤纸浆使用。
2.3本方案工艺流程选择及说明
2.3.1工艺选择
中段清洗废水水量为150m3/d,初步设计拟采用一级物化混凝沉淀(150m3/d)+二级生化系统(50m3/d)+MBR深度处理工艺(50m3/d)进行处理,且本方案中对一级物化、二级生化、MBR深度处理系统进行单独报价,以供业主选择具体工艺。
黑液约为30~50m3/15d,因业主要求黑液仅需简单除杂后回用于生产线,故我司考虑设置一套砂滤系统过滤后回用于生产。
2.3.2工艺流程
2.3.2.1中段清洗废水治理工艺流程详见流程简图2-1。
图2-1:
中段清洗废水治理流程简图
2.3.2.2黑液治理工艺流程
详见图2-2
图2-2:
黑液治理流程简图
2.3.3工艺说明
2.3.3.1格栅井
格栅主要作用是回收污水中的细纤维,去除水中难以降解的物质,既能拦截回收污水中的短纤维,又不至于短纤维堵塞网眼,影响水的通过量,也有利于细纤维的回收。
2.3.3.2调节池
因生产工艺中污水的排放量在一天24小时内(该厂生产时段为08:
00~20:
00,约12小时)大小不均,污水的含量有高有低,为了调整污水排放的峰谷和污水含量的均质,同时提高整个系统的抗冲击性能并减少后续处理单元的设计规模,所以设置均质调节池,调节池采用钢砼防腐结构。
结构形式为推流式。
调节池设提升泵两台,1用1备,并安装液位控制器。
2.3.3.3高效斜管沉淀池
调节池污水由提升泵送入斜管沉淀池前的快速反应池和慢反应池进行加药混凝,反应完成后进入高效斜管沉淀池,高效斜管沉淀池是根据平流式沉淀池去除分散性颗粒的沉淀原理,在池内增加许多斜管后加大水池过水断面积,同时减小水力负荷,为此在同样的水平流速V时,可以大大降低雷诺数Re,从而减少水的紊动,促进沉淀。
另外加设了斜管使颗粒沉淀距离大大缩短,减少沉淀时,沉淀效率大大提高。
该高效斜管沉淀具有沉淀效果显著的特点。
池体为钢砼结构。
2.3.3.4回用水池
回用水池主要收集处理后的废水,供给生产使用,同时调节水量,给后续生化处理提供进水。
2.3.3.5MBR膜生物处理一体反应器
膜-生物反应器(MembraneBio-Reactor,MBR)为膜分离技术和生物处理技术有机结合之新型态废水处理系统。
以膜组件取代传统生物处理技术末端二沉池,在生物反应器中保持高活性污泥浓度,提高生物处理有机负荷,从而减少污水处理设施占地面积,并通过保持低污泥负荷减少剩余污泥量。
主要利用沉浸于好氧生物池内之膜分离设备截留槽内的活性污泥和大分子有机物。
膜生物反应器系统内活性污泥(MLSS)浓度可提升至8000-10,000mg/L,甚至更高;污泥龄(SRT)可延长至30天以上。
MBR具有以下主要特点:
处理效率高、出水水质好;设备紧凑、占地面积小;易实现自动控制、运行管理简单。
如贵司未选择MBR一体化工艺,而选择了一级物化+二级生化工艺时,MBR一体机将使用生化二沉池替代。
2.3.3.6污泥浓缩压滤系统
斜板沉淀池、MBR系统产生的污泥通过静压自流或机械排泥进入污泥浓缩池,压滤后委外处理。
2.4处理技术可行性分析
造纸厂以生产纸浆为主,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、悬浮物质和色度,保证废水澄清即可满足生产要求。
但是为了长远发展需要,本公司增加生化处理系统,保证废水达标排放。
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,处理后流出的则为处理合格的清水。
混凝沉淀法处理废纸造纸废水的效果,取决于混凝过程的好坏,目前常用的混凝剂主要有无机混凝剂(如铝盐、铁盐等)和有机混凝剂(如聚丙烯酰胺等)两大类;影响混凝过程的其它因素如混凝剂的加量、混凝剂的加入方式、混凝反应时间等可通过实验来确定。
通过混凝,可降低废水的浊度、色度,去除高分子物质、呈悬浮状或胶体状的有机污染物和某些重金属物质。
实践证明,用混凝沉淀法处理废纸造纸废水,其SS去除率可达85%~98%,色度去除率可达90%以上,CODCr去除率可达60%~80%。
由于处理后的清水水质较好,可将其回用于洗浆和抄纸。
如果处理的废纸浆和清水都能回用,混凝沉淀法还具有较好的经济效益。
尽管处理设备在运行过程中需要消耗一定的费用,但由于回用水能取得收益,同时减少了排污费、资源使用费等项支出,所以,具有明显的经济效益。
2.5主要处理设备
本废水处理工程所需的构筑物和主要设备详见设计部分。
第三章工艺设计
3.1中段清洗废水治理设备设施
按业主提供中段清洗废水约为150m3/d,且生产排放时间每天约为12小时。
本方案废水治理设施按照20h/d运行,故设计水量约为8m3/h。
3.1.1调节池
数量:
1座
尺寸:
7000mm×7000mm×3500mm(H超高=500mm)
有效容积:
150m3
停留时间:
约为1d
结构:
地下钢砼
3.1.1.1格栅井
数量:
1座
尺寸:
800mm×800mm×1000mm
结构:
地下钢砼
3.1.1.2人工格栅
数量:
1套
尺寸:
800mm×500mm
材质:
SS304
3.1.1.3进水提升泵
数量:
2套(一备一用)
功率:
2.2kw
流量:
7~15m3/h
扬程:
20m
3.1.1.4转子流量计
数量:
2套
量程:
7~15m3/h
材质:
玻璃
3.1.1.5液位计
数量:
1台
3.1.2快混池
数量:
1座
尺寸:
1000mm×1000mm×3500mm(H超高=500mm)
有效容积:
3m3
停留时间:
22.5min
结构:
地上钢砼
3.1.2.1配套搅拌机
数量:
1台
3.1.2.2混凝剂配药装置
(1)配药箱
数量:
1套
容积:
2m3
材质:
PP
(2)加药泵
数量:
1台
3.1.3慢混池
数量:
1座
尺寸:
1000mm×1000mm×3500mm(H超高=500mm)
有效容积:
3m3
停留时间:
22.5min
结构:
地上钢砼
3.1.3.1配套搅拌机
数量:
1台
3.1.3.2絮凝剂配药装置
(1)配药箱
数量:
1套
容积:
2m3
材质:
PP
(2)加药泵
数量:
1台
3.1.4pH调整池
数量:
1座
尺寸:
1000mm×1000mm×3500mm(H超高=500mm)
有效容积:
3m3
停留时间:
22.5min
结构:
地上钢砼
3.1.4.1配套搅拌机
数量:
1台
3.1.4.2pH调整配药装置
(1)配药箱
数量:
1套
容积:
2m3
材质:
PP
(2)加药泵
数量:
1台
(3)整体配药平台
数量:
1套
材质:
碳钢防腐
3.1.5斜管沉淀池
数量:
1座
尺寸:
3000mm×4000mm×3500mm(H超高=500mm)
有效容积:
25m3
停留时间:
3h
表面负荷:
0.67m3/(m2·h)
结构:
地上钢砼
3.1.5.1斜管
数量:
15m3
孔径:
φ50mm
厚度:
δ=0.3mm
材质:
PP
3.1.5.2斜管支架
数量:
1套
材质:
碳钢防腐
3.1.5.3出水堰
数量:
10m
尺寸:
10m×0.15m×0.10m
堰流负荷:
5.3m3/(m2·h)
材质:
碳钢防腐
3.1.5.4排泥管道(配套蝶阀)
管径:
φ160mm
材质:
U-PVC
3.1.6好氧池(Q=50m3/d)
数量:
1座
尺寸:
3000mm×4000mm×3500mm(H超高=500mm)
有效容积:
36m3
停留时间:
17.28h
COD负荷:
0.38kgCOD(/kgMLSS·d)
结构:
地上钢砼
3.1.6.1罗茨鼓风机
数量:
2台(一用一备)
升压:
△P≥3500mmH2O
风量:
0.75m3/min
功率:
3kw
3.1.6.2微孔曝气器
数量:
25个
尺寸:
φ215mm
供气量:
2m3/h
服务面积:
0.3~0.65m2/(h·个)
氧利用率:
22~44%
材质:
EPDM
3.1.7MBR系统
数量:
1套(具体详见报价部分)
3.1.8回用水池
数量:
1座
尺寸:
6000mm×6000mm×3500mm(H超高=500mm)
有效容积:
108m3
结构:
地下钢砼
3.1.8.1回用水泵(兼砂滤系统反冲洗泵)
数量:
1台
流量:
43m3/h
扬程:
24m
功率:
5.5kw
3.1.8.2二级生化提升泵
数量:
1台
流量:
2.5m3/h
扬程:
20m
功率:
0.55kw
3.1.9污泥浓缩池
数量:
1座
尺寸:
4000mm×4000mm×3500mm(H超高=500mm)
有效容积:
48m3
结构:
地下钢砼
3.1.10污泥压滤系统
2.1.10.1板框压滤机
数量:
1台
型号:
XAMY30/630-UB(K)
过滤面积:
30m2
外形尺寸:
3780mm×900mm×1160mm
2.1.10.2污泥进料泵(气动隔膜泵)
数量:
1台
3.1.11雨棚
数量:
80m2
3.2黑液废水治理设备设施
3.2.1砂滤罐
数量:
1套
设计流量:
8m3/h
进水水压:
≥0.04Mpa
尺寸:
1500mm×φ1000mm
流速:
10m/h
材质:
玻璃钢
3.2.2砂滤进水泵
数量:
1台
流量:
8m3/h
扬程:
20m
功率:
2.2kw
3.2.3砂滤反冲洗泵
(详见3.1.8.1)
反冲洗强度:
15L/(m2·s)
反冲洗进水压力:
≥0.15Mpa
3.2.4石英砂
粒径:
φ=0.5~1.0mm约0.4m3
φ=1.0~2.0mm约0.2m3
φ=2.0~3.0mm约0.2m3
第四章投资估算和运行成本
4.1投资估算
4.1.1土建部分投资概算
表4-1土建部分投资概算(业主自建)
序号
名称
单位
规格型号
单位
数量
单价
(元)
总价
(元)
备注
1
一级物化系统土建部分
309980
1.1
格栅井
m3
0.64
座
1
750
480
1.2
调节池
m3
171.5
座
1
750
128625
1.3
快混池
m3
3.5
座
1
750
2625
1.4
慢混池
m3
3.5
座
1
750
2625
1.5
pH调整池
m3
3.5
座
1
750
2625
1.6
斜管沉淀池
m3
42
座
1
750
31500
1.7
回用水池
m3
126
座
1
750
94500
1.8
污泥浓缩池
m3
56
座
1
750
42000
1.9
鼓风机房
m2
2.5*2.5*2.5m
栋
1
5000
5000
2
二级生化土建部分
31500
2.1
好氧池
m3
42
座
1
750
31500
3
其他
108500
3.1
压滤机平台
m2
25
座
1
500
12500
3.2
雨棚
m2
80
项
1
1200
96000
4
合计(元)
449980
4.1.2中段清洗废水治理主要设备设施投资概算表
表4-2主要设备设施投资概算表
序号
名称
规格型号
单位
数量
单价
(元)
总价
(元)
备注
1
一级物化系统
143100
1.1
格栅
0.4m2
套
1
800
800
1.2
进水提升泵
h=20m,Q=7~15m3/h
台
2
2200
4400
1.3
转子流量计
Q=7~15m3/h,玻璃
套
2
600
1200
1.4
液位计
量程:
0~4m,超声波
台
1
2500
2500
1.5
反应池搅拌机
立式,CV-28
台
3
2600
7800
1.6
配药箱
2m3,PP
套
3
2000
6000
1.7
加药泵
MD-40
台
3
2200
6600
1.8
整体配药平台
碳钢防腐
套
1
3500
3500
1.9
斜管
φ50mm,δ=0.3mm,pp
m3
15
580
8700
1.10
斜管支架
碳钢防腐
套
1
4000
4000
1.11
出水堰
10m×0.15m×0.10m
m
10
2500
25000
1.12
排泥系统
φ160,手动蝶阀
套
1
3000
3000
1.13
回用水泵
43m3/h,5.5kw,24m
台
1
6800
6800
1.14
板框压滤机
XAMY30/630-UB(K),30m2
台
1
55000
55000
1.15
污泥进料泵
气动隔膜泵
台
1
7800
7800
2
二级生化系统
24300
2.1
罗茨鼓风机
0.75m3/min,3kw,
△P≥3500mmH2O
台
2
8500
17000
一备一用
2.2
微孔曝气器
φ215mm,
0.3~0.65m2/(h·个)
个
25
80
2000
2.3
曝气系统管阀
和微孔曝气器配套
套
1
3800
3800
2.4
生化提升泵
h=20m,2.5m3/h,0.55kw
台
1
1500
1500
3
深度处理(50m3/dMBR一体机)
113500
3.1
悬漂式超滤
H=1500mm
组
1
83000
83000
PAN
3.2
自吸泵
Q=6m3/h
台
1
5200
5200
不锈钢
3.3
清洗水槽
3m3
台
1
3500
3500
PVC
3.4
清洗转移机构
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