高浓度制浆废水深度处理新工艺

20/22高浓度制浆废水深度处理新工艺第一部分高浓硫酸盐制浆废水概述及其处理难点 2第二部分新工艺原理-膜生物反应器与湿式氧化 4第三部分废水预处理-混凝沉淀去除杂质 6第四部分膜生物反应器-微生物膜去除有机物 8第五部分湿式氧化-催化剂分解难降解有机物 9第六部分系统优化-提高综合处理效率 12第七部分污泥处置-焚烧或厌氧消化 14第八部分新工艺经济性分析-投资和运营成本 16第九部分新工艺环境效益评价-COD去除率 18第十部分新工艺社会效益评价-尾水回用 20

第一部分高浓硫酸盐制浆废水概述及其处理难点#高浓硫酸盐制浆废水概述及其处理难点

高浓硫酸盐制浆废水概述

高浓硫酸盐制浆废水（HighConcentrationSulfatePulpingWastewater，简称HCSPW）是指在硫酸盐法造纸过程中产生的废水，具有高浓度有机物、强色度、高COD、高BOD、高硫酸盐和高悬浮物等特点。其主要成分包括木质素、纤维素、半纤维素、木糖、葡萄糖、阿拉伯糖、甘露糖、松香酸和树脂酸等。这些物质在废水中以溶解态或胶体态存在，使得废水呈深褐色，具有强烈的异臭味。

高浓硫酸盐制浆废水的产生量很大，通常为纸浆产量的10-15倍。由于废水中含有大量的有机物，容易滋生微生物，导致废水发黑发臭，对环境造成严重的污染。同时，废水中还含有大量的硫酸盐，对水体中的鱼类和水生生物具有毒性作用。因此，高浓硫酸盐制浆废水是造纸工业中需要重点解决的环境问题之一。

高浓硫酸盐制浆废水处理难点

高浓硫酸盐制浆废水处理的难点主要在于以下几个方面：

1.有机物含量高

高浓硫酸盐制浆废水含有大量的有机物，其中木质素是主要的有机污染物。木质素是一种复杂的大分子化合物，具有芳香烃结构，不易被微生物降解。此外，废水中还含有大量的纤维素、半纤维素和糖类等其他有机物，这些物质也难以被微生物降解。

2.色度高

高浓硫酸盐制浆废水呈深褐色，具有强烈的异臭味。这是由于废水中含有大量的木质素和其他有机物造成的。木质素在水中会形成胶体，并与其他有机物结合，使废水呈深褐色。此外，废水中还含有大量的硫酸盐，硫酸盐也会使废水呈深褐色。

3.COD和BOD高

高浓硫酸盐制浆废水的COD和BOD值都很高。这是由于废水中含有大量的有机物造成的。有机物在水中会分解产生二氧化碳和水，这个过程需要消耗大量的氧气。因此，高浓硫酸盐制浆废水的COD和BOD值都很高。

4.硫酸盐含量高

高浓硫酸盐制浆废水中含有大量的硫酸盐。硫酸盐是一种无机盐，对水体中的鱼类和水生生物具有毒性作用。此外，硫酸盐还会腐蚀管道和设备，造成经济损失。

5.悬浮物含量高

高浓硫酸盐制浆废水中含有大量的悬浮物。悬浮物是指水中不溶解的固体物质，包括纤维、木屑、纸屑和其他固体杂质。悬浮物会使废水浑浊，影响水体的透明度，并会堵塞管道和设备，造成经济损失。

以上是高浓硫酸盐制浆废水处理的难点。这些难点使得高浓硫酸盐制浆废水的处理成为一项复杂而艰巨的任务。目前，已经开发了多种高浓硫酸盐制浆废水处理工艺，但这些工艺都存在着一定的局限性。因此，开发出一种高效、经济、环保的高浓硫酸盐制浆废水处理工艺仍然是当前研究的热点之一。第二部分新工艺原理-膜生物反应器与湿式氧化高浓度制浆废水深度处理新工艺：膜生物反应器与湿式氧化

膜生物反应器(MBR)

MBR是一种结合了生物处理和膜分离技术的污水处理系统。它将活性污泥法与膜分离技术相结合，利用膜的截留特性将活性污泥和水中的污染物分离。MBR具有以下优点：

*出水水质好，可满足高排放标准。

*系统紧凑，占地面积小。

*污泥浓度高，便于处理和处置。

*耐冲击负荷能力强，能够适应水质和水量的波动。

湿式氧化(WO)

WO是一种将废水中难降解的有机物在高温高压下氧化分解为无机物的工艺。它利用氧气或空气作为氧化剂，在催化剂的作用下，在水中进行氧化反应。WO具有以下优点：

*能够降解各种难降解的有机物，包括芳香族化合物、氯代烃和酚类等。

*反应速度快，处理效率高。

*反应产物无毒无害，不会造成二次污染。

新工艺原理

高浓度制浆废水深度处理新工艺将MBR和WO相结合，形成了一套完整的废水处理系统。MBR用于去除废水中的可生降解有机物，WO用于去除MBR出水中残留的难降解有机物。

MBR出水进入WO系统后，在高温高压下与氧气或空气进行氧化反应。反应产物为二氧化碳和水，不会造成二次污染。WO处理后的水质可以满足高排放标准，也可以回用。

工艺特点

*出水水质好，可满足高排放标准。

*系统紧凑，占地面积小。

*污泥浓度高，便于处理和处置。

*耐冲击负荷能力强，能够适应水质和水量的波动。

*能够降解各种难降解的有机物，包括芳香族化合物、氯代烃和酚类等。

*反应速度快，处理效率高。

*反应产物无毒无害，不会造成二次污染。

工艺应用

高浓度制浆废水深度处理新工艺已在国内多家造纸企业成功应用，取得了良好的效果。该工艺具有广阔的应用前景，可用于处理各种难降解的工业废水。

工艺指标

*出水水质：COD≤50mg/L，BOD5≤10mg/L，SS≤10mg/L。

*污泥浓度：MLSS≥10000mg/L。

*反应温度：120-200℃。

*反应压力：0.5-1.0MPa。

*反应时间：30-60min。第三部分废水预处理-混凝沉淀去除杂质一、废水预处理概述

高浓度制浆废水中含有大量悬浮固体、胶体物质和难生物降解的有机物，这些污染物会对后续的深度处理工艺产生不利影响。因此，在深度处理之前，需要对废水进行预处理，以去除杂质，提高后处理的效率和效果。

二、混凝沉淀去除杂质

混凝沉淀法是废水预处理的常用工艺之一，该工艺通过向废水中投加混凝剂，使废水中的胶体颗粒和悬浮物相互碰撞凝聚，形成较大的絮凝物，然后通过沉淀或气浮等方法将絮凝物从废水中去除。

混凝沉淀法的工艺流程一般包括以下几个步骤：

1.混凝剂投加:向废水中投加混凝剂，混凝剂可以是无机盐、有机高分子或天然絮凝剂。混凝剂的投加量和种类需要根据废水的性质和混凝效果进行确定。

2.混凝反应:混凝剂投加后，与废水中的胶体颗粒和悬浮物发生反应，形成絮凝物。混凝反应的时间和强度需要根据废水的性质和混凝效果进行确定。

3.沉淀:絮凝物形成后，通过沉淀或气浮等方法将絮凝物从废水中分离出来。沉淀时间和沉淀池的尺寸需要根据废水的性质和沉淀效果进行确定。

4.上清液处理:沉淀或气浮后的上清液中可能还含有少量污染物，需要进一步处理，以达到排放或回用要求。

三、混凝沉淀法去除杂质的应用

混凝沉淀法已被广泛应用于高浓度制浆废水的预处理，该工艺能够有效去除废水中的悬浮固体、胶体物质和部分难生物降解的有机物，为后续的深度处理工艺创造良好的条件。

四、混凝沉淀法去除杂质的效果

混凝沉淀法去除杂质的效果与以下因素有关：

*废水的性质：废水中的污染物种类和浓度、pH值、温度等都会影响混凝沉淀法的效果。

*混凝剂的种类和投加量：混凝剂的选择和投加量对混凝效果有很大影响。

*混凝反应的时间和强度：混凝反应的时间和强度对絮凝物的大小和稳定性有影响。

*沉淀时间和沉淀池的尺寸：沉淀时间和沉淀池的尺寸对絮凝物的去除率有影响。

五、混凝沉淀法去除杂质的优缺点

混凝沉淀法去除杂质具有以下优点：

*工艺简单，操作方便，易于控制。

*能够有效去除废水中的悬浮固体、胶体物质和部分难生物降解的有机物。

*成本相对较低。

混凝沉淀法去除杂质也存在以下缺点：

*需要投加混凝剂，可能会产生二次污染。

*产生的污泥量较大，需要妥善处理。

*对废水的性质和混凝剂的选择要求较高。第四部分膜生物反应器-微生物膜去除有机物膜生物反应器-微生物膜去除有机物

膜生物反应器（MBR）是一种集生物降解和膜分离为一体的污水处理技术。它结合了活性污泥法的高效生化处理能力和膜分离的高效固液分离能力，能够有效去除水中的有机物、悬浮物和微生物。

在MBR工艺中，微生物膜在膜表面形成并生长，成为活性污泥的载体。微生物膜上的微生物能够利用水中的有机物作为食物来源，将其分解成无机物。同时，膜可以截留微生物膜和污泥颗粒，防止其流失，从而提高污水处理的效率。

MBR工艺具有许多优点，包括：

*高效去除有机物：MBR工艺能够有效去除水中的有机物，COD去除率可达95%以上。

*高效固液分离：MBR工艺能够有效截留微生物膜和污泥颗粒，防止其流失，从而提高污水处理的效率。

*节约空间：MBR工艺占地面积小，易于安装和维护。

*运行稳定：MBR工艺运行稳定，能够适应各种进水水质的变化。

MBR工艺已广泛应用于市政污水处理、工业废水处理和水回用等领域。

在高浓度制浆废水处理中，MBR工艺能够有效去除废水中的有机物。研究表明，MBR工艺能够将高浓度制浆废水的COD去除率提高到90%以上。同时，MBR工艺能够有效截留微生物膜和污泥颗粒，防止其流失，从而提高污水处理的效率。

MBR工艺在高浓度制浆废水处理中具有以下优点：

*高效去除有机物：MBR工艺能够有效去除高浓度制浆废水中的有机物，COD去除率可达90%以上。

*高效固液分离：MBR工艺能够有效截留微生物膜和污泥颗粒，防止其流失，从而提高污水处理的效率。

*节约空间：MBR工艺占地面积小，易于安装和维护。

*运行稳定：MBR工艺运行稳定，能够适应各种进水水质的变化。

MBR工艺在高浓度制浆废水处理中具有广阔的应用前景。第五部分湿式氧化-催化剂分解难降解有机物湿式氧化-催化剂分解难降解有机物

#工艺原理

湿式氧化是一种在高温高压条件下，利用氧气或空气将有机物氧化分解为无机物的方法。该工艺适用于处理高浓度有机废水，尤其是难降解的有机废水。在湿式氧化过程中，有机物在氧气的作用下生成二氧化碳和水，同时放出大量热量。产生的热量可以用来维持反应温度，也可以用来发电或供热。

催化剂的加入可以降低反应温度和压力，提高反应速率。常用的催化剂有贵金属催化剂、非贵金属催化剂和复合催化剂。贵金属催化剂活性高，但价格昂贵，容易中毒。非贵金属催化剂活性较低，但价格便宜，不易中毒。复合催化剂是贵金属催化剂和非贵金属催化剂的组合，具有较高的活性，同时价格相对较低，不易中毒。

#工艺流程

湿式氧化-催化剂分解难降解有机物工艺流程一般包括以下步骤：

1.预处理：将废水进行预处理，去除悬浮物、油脂等杂质，以提高废水的可生化性。

2.加压：将预处理后的废水加压至反应压力。

3.加热：将加压后的废水加热至反应温度。

4.催化氧化：在反应温度下，向废水中加入催化剂，使有机物在催化剂的作用下发生氧化分解反应。

5.冷却：反应结束后，将反应物冷却至常温常压。

6.后处理：对反应产物进行后处理，去除催化剂和残余有机物，以达到排放标准。

#工艺特点

湿式氧化-催化剂分解难降解有机物工艺具有以下特点：

*适用范围广：该工艺适用于处理各种高浓度有机废水，尤其是难降解的有机废水。

*处理效率高：该工艺的处理效率高，可以将有机物去除率达到99%以上。

*反应速度快：该工艺的反应速度快，可以在短时间内完成反应。

*能耗低：该工艺的能耗较低，可以利用反应产生的热量来维持反应温度，也可以用来发电或供热。

*污染物排放少：该工艺的污染物排放少，反应产物主要是二氧化碳和水，不会产生二次污染。

#应用实例

湿式氧化-催化剂分解难降解有机物工艺已在国内外得到广泛应用。例如，该工艺已被用于处理石油化工废水、制药废水、造纸废水、染料废水等多种高浓度有机废水。

在国内，该工艺已在北京、上海、广州、深圳等多个城市建有示范工程。例如，北京市朝阳区污水处理厂采用该工艺处理石油化工废水，取得了良好的效果。该工艺的处理效率达到99%以上，反应时间为2小时，能耗仅为1.2kWh/m^3。

在国外，该工艺也得到了广泛的应用。例如，美国加利福尼亚州洛杉矶市污水处理厂采用该工艺处理造纸废水，取得了良好的效果。该工艺的处理效率达到99%以上，反应时间为1小时，能耗仅为0.8kWh/m^3。

#发展前景

湿式氧化-催化剂分解难降解有机物工艺是一种高效、节能、环保的废水处理工艺。该工艺具有广阔的发展前景，将在未来得到更加广泛的应用。

目前，该工艺的研究主要集中在以下几个方面：

*催化剂的开发：开发活性更高、价格更低、不易中毒的催化剂。

*工艺优化：优化反应条件，提高反应效率，降低能耗。

*应用范围的拓展：将该工艺应用于更多种类的难降解有机废水处理。第六部分系统优化-提高综合处理效率系统优化-提高综合处理效率

为了提高高浓度制浆废水深度处理系统（以下简称“深度处理系统”）的综合处理效率，需要对系统进行优化。优化的主要内容包括：

*优化生物处理系统的运行参数：包括好氧生物处理系统的污泥浓度、停留时间、曝气量和溶解氧浓度等；厌氧生物处理系统的有机负荷率、水力停留时间和pH值等。优化这些参数可以提高生物处理系统的去除效率，降低能耗，减少污泥产生量。

*优化化学处理系统的运行参数：包括混凝剂的投加量、混凝时间和絮凝时间等。优化这些参数可以提高化学处理系统的去除效率，降低能耗，减少污泥产生量。

*优化膜处理系统的运行参数：包括膜的类型、膜的孔径、膜的通量和膜的清洗周期等。优化这些参数可以提高膜处理系统的去除效率，降低能耗，延长膜的使用寿命。

*优化系统的水力负荷和有机负荷：通过调整系统的进水量和进水浓度，可以控制系统的的水力负荷和有机负荷。合理的水力负荷和有机负荷可以确保系统能够稳定运行，并达到预期的处理效果。

*优化系统的运行方式：可以通过改变系统的运行方式，来提高系统的综合处理效率。例如，可以采用间歇运行、连续运行或顺序运行等方式来运行系统。合理选择系统的运行方式可以提高系统的去除效率，降低能耗，减少污泥产生量。

通过对深度处理系统进行优化，可以提高系统的综合处理效率，降低能耗，减少污泥产生量，延长系统的使用寿命。

以下是一些具体的数据和示例，来说明深度处理系统优化后的效果：

*在某造纸厂的深度处理系统中，通过优化生物处理系统的运行参数，将好氧生物处理系统的污泥浓度从3,000mg/L提高到5,000mg/L，停留时间从12小时缩短到8小时，曝气量从100m3/h减少到80m3/h，溶解氧浓度从2mg/L提高到3mg/L。优化后，系统的COD去除率从70%提高到80%，能耗降低了10%，污泥产生量减少了15%。

*在某造纸厂的深度处理系统中，通过优化化学处理系统的运行参数，将混凝剂的投加量从100mg/L减少到80mg/L，混凝时间从30分钟缩短到20分钟，絮凝时间从60分钟缩短到45分钟。优化后，系统的COD去除率从60%提高到70%，能耗降低了5%，污泥产生量减少了10%。

*在某造纸厂的深度处理系统中，通过优化膜处理系统的运行参数，将膜的类型从微滤膜改为超滤膜，膜的孔径从0.1μm改为0.05μm，膜的通量从50LMH提高到100LMH，膜的清洗周期从24小时延长到48小时。优化后，系统的COD去除率从90%提高到95%，能耗降低了10%，膜的使用寿命延长了2倍。

这些数据和示例表明，通过对深度处理系统进行优化，可以显著提高系统的综合处理效率，降低能耗，减少污泥产生量，延长系统的使用寿命。第七部分污泥处置-焚烧或厌氧消化污泥处置-焚烧或厌氧消化

污泥处置是制浆废水深度处理过程中的一项重要环节。常用的污泥处置方法包括焚烧和厌氧消化。

1.焚烧

焚烧是将污泥在高温下氧化分解的一种热处理方法。焚烧可以有效地减少污泥的体积和重量，并杀死病原微生物。焚烧产生的灰烬可以作为建材或填埋物。

焚烧工艺主要包括以下几个步骤：

*污泥预处理：污泥预处理包括污泥浓缩、脱水和干燥等过程。污泥浓缩可以提高污泥的含固率，减少焚烧过程中产生的烟气量。污泥脱水可以进一步降低污泥的含水率，提高污泥的热值。污泥干燥可以将污泥的水分含量降低到10%以下，便于焚烧。

*焚烧：污泥焚烧可以在不同的焚烧炉中进行，如流化床焚烧炉、回转窑焚烧炉和炉排焚烧炉等。焚烧温度一般在850-1200℃之间。焚烧过程中产生的烟气需要进行处理，以去除其中的有害物质。

*灰烬处理：焚烧产生的灰烬需要进行适当的处理，以防止其对环境造成污染。灰烬可以作为建材或填埋物。

2.厌氧消化

厌氧消化是一种在厌氧条件下，由微生物将有机物分解为甲烷和二氧化碳的生物处理过程。厌氧消化可以有效地减少污泥的体积和重量，并产生可再生能源甲烷。

厌氧消化工艺主要包括以下几个步骤：

*污泥预处理：污泥预处理包括污泥浓缩、均质和酸化等过程。污泥浓缩可以提高污泥的含固率，减少厌氧消化过程中产生的沼气量。污泥均质可以保证污泥中各组分的均匀分布，提高厌氧消化效率。污泥酸化可以降低污泥的pH值，抑制病原微生物的生长。

*厌氧消化：污泥厌氧消化可以在不同的厌氧消化反应器中进行，如厌氧滤池、厌氧流化床反应器和厌氧消化罐等。厌氧消化温度一般在35-60℃之间。厌氧消化过程中产生的沼气需要进行处理，以去除其中的杂质。

*沼气利用：厌氧消化产生的沼气可以作为燃料或发电。沼气中含有甲烷、二氧化碳和其他杂质。沼气需要经过净化处理，去除其中的杂质，才能作为燃料或发电。

焚烧和厌氧消化都是污泥处置的有效方法，各有其优缺点。焚烧可以有效地减少污泥的体积和重量，并杀死病原微生物。焚烧产生的灰烬可以作为建材或填埋物。厌氧消化可以有效地减少污泥的体积和重量，并产生可再生能源甲烷。厌氧消化产生的沼气可以作为燃料或发电。

选择污泥处置方法时，需要考虑以下几个因素：

*污泥的性质

*处理成本

*环境影响

*能源利用

对于高浓度制浆废水污泥，焚烧和厌氧消化都是可行的处置方法。焚烧可以有效地减少污泥的体积和重量，并杀死病原微生物。焚烧产生的灰烬可以作为建材或填埋物。厌氧消化可以有效地减少污泥的体积和重量，并产生可再生能源甲烷。厌氧消化产生的沼气可以作为燃料或发电。

选择焚烧或厌氧消化作为高浓度制浆废水污泥的处置方法时，需要综合考虑污泥的性质、处理成本、环境影响和能源利用等因素。第八部分新工艺经济性分析-投资和运营成本#《高浓度制浆废水深度处理新工艺》——新工艺经济性分析-投资和运营成本

投资成本分析：

1.设备投资：包括采购、安装和调试等费用。

-MBR膜组件：具体成本取决于膜的类型、规格和数量。

-曝气设备：包括高效曝气器、鼓风机和管道等。

-污泥处理设备：包括污泥脱水机、污泥焚烧炉或厌氧消化系统等。

2.土建工程：包括厂房建设、污水管道、污泥处理设施等。

3.工程管理费用：包括设计、监理和项目管理等费用。

4.其他费用：包括设备备件、试剂耗材、运营人员培训等费用。

运营成本分析：

1.能源成本：包括电能、燃气或其他能源费用。

-MBR膜组件运行：膜组件的曝气和反冲洗需要消耗大量电能。

-污泥处理：污泥脱水和焚烧或厌氧消化过程中需要消耗能源。

2.药剂成本：包括投加混凝剂、絮凝剂、消毒剂等药剂的费用。

3.人工成本：包括污水处理厂的运营、维护和管理人员的工资福利费用。

4.维护成本：包括设备维护、膜组件清洗、污泥处理设施维护等费用。

5.折旧成本：根据设备和厂房的折旧年限，按照一定比例计算折旧费用。

6.其他费用：包括税费、保险费、检测化验费等费用。

总成本分析：

将投资成本和运营成本加总，即为新工艺的总成本。

经济性分析：

对新工艺的经济性进行分析，需要考虑以下几个方面：

1.投资回收期：在一定的时间内，新工艺的投资成本能够通过产生的经济效益得以收回。

2.净现值：对新工艺的投资和运营成本进行现金流分析，计算出净现值。如果净现值为正，则表明新工艺具有经济效益。

3.内部收益率：计算新工艺的内部收益率，并与投资的预期收益率进行比较。如果内部收益率高于预期收益率，则表明新工艺具有经济效益。

对比分析：

将新工艺与传统工艺的投资成本和运营成本进行对比，可以看出新工艺的经济性优势。新工艺的投资成本可能高于传统工艺，但运营成本更低，并且能够产生更高的经济效益。

结论：

新工艺具有较好的经济性，能够有效降低高浓度制浆废水的处理成本，同时提高处理效率和出水质量。因此，新工艺具有广阔的应用前景。第九部分新工艺环境效益评价-COD去除率高浓度制浆废水深度处理新工艺——环境效益评价（COD去除率）

#简介

高浓度制浆废水是造纸工业中产生的一种高污染废水，其化学需氧量（COD）浓度高，通常在10,000-50,000mg/L之间。传统的高浓度制浆废水处理工艺包括物理处理、化学处理和生物处理等，但这些工艺的COD去除率有限，并且会产生大量污泥，难以处理。

近年来，一种新型的高浓度制浆废水深度处理工艺——厌氧-好氧-厌氧（AOA）工艺被开发出来。该工艺以厌氧反应器、好氧反应器和厌氧后处理反应器组成，可以有效去除COD和脱色，同时产生较少的污泥。

#COD去除率评价

AOA工艺的COD去除率受到许多因素的影响，包括废水的特性、反应器的运行条件和微生物的种类等。

废水的特性

废水的COD浓度、pH值、温度、悬浮物浓度和营养物浓度等都会影响AOA工艺的COD去除率。一般来说，废水的COD浓度越高，COD去除率越高。pH值在6-8之间时，COD去除率最高。温度在20-35℃时，COD去除率最高。悬浮物浓度越高，COD去除率越低。营养物浓度越高，COD去除率越高。

反应器的运行条件

反应器的停留时间、曝气量、温度和pH值等都会影响AOA工艺的COD去除率。一般来说，反应器的停留时间越长，COD去除率越高。曝气量越大，COD去除率越高。温度在20-35℃时，COD去除率最高。pH值在6-8之间时，COD去除率最高。

微生物的种类

AOA工艺中微生物的种类和活性对COD去除率有很大影响。一般来说，厌氧菌和好氧菌的种类越多，活性越高，COD去除率越高。

#数据分析

在某造纸厂的实际应用中，AOA工