造纸行业废水处理与净化方案

造纸行业废水处理与净化方案TOC\o"1-2"\h\u6044第一章概述 2261001.1行业背景 2290881.2废水处理现状 226995第二章废水分类及特点 3298602.1废水来源及分类 3290592.2废水成分及特点 431815第三章废水处理技术概述 54523.1物理处理方法 5169243.1.1筛选 520703.1.2沉淀 5299083.1.3浮选 5142153.1.4过滤 5178873.2化学处理方法 510133.2.1中和 523083.2.2氧化还原 530233.2.3凝聚沉淀 676123.2.4吸附 6267493.3生物处理方法 6226083.3.1好氧生物处理 6254753.3.2厌氧生物处理 64369第四章预处理技术 6157164.1格栅过滤 6292164.2沉淀法 6237434.3浮选法 78348第五章化学处理技术 7121015.1中和法 710845.2氧化还原法 749845.3凝聚沉淀法 818575第六章生物处理技术 864886.1好氧生物处理 8198436.1.1好氧生物处理概述 864956.1.2好氧生物处理技术 8104666.1.3好氧生物处理优缺点 8236806.2厌氧生物处理 8104636.2.1厌氧生物处理概述 994806.2.2厌氧生物处理技术 920296.2.3厌氧生物处理优缺点 9101246.3混合生物处理 9175286.3.1混合生物处理概述 9154366.3.2混合生物处理技术 9253986.3.3混合生物处理优缺点 95302第七章深度处理技术 10228247.1膜生物反应器 10240447.1.1工作原理 106487.1.2技术特点 10164967.2超滤技术 10302567.2.1工作原理 10282787.2.2技术特点 10167097.3纳滤技术 11157137.3.1工作原理 11136097.3.2技术特点 1127757第八章废水处理设施设计 115088.1处理流程设计 1124748.2设备选型 12271978.3自动化控制系统 1212196第九章废水排放与监测 12629.1废水排放标准 13269899.2监测方法与设备 1393669.3废水排放管理 1314315第十章发展趋势与建议 142987010.1行业发展趋势 141908810.2技术创新方向 14488710.3政策与法规建议 14第一章概述1.1行业背景造纸行业是我国国民经济的重要支柱产业之一，具有悠久的历史和深厚的文化底蕴。我国经济的快速发展，造纸产业规模不断扩大，已经成为全球造纸产量最大的国家。但是造纸行业在为社会创造巨大经济效益的同时也带来了严重的环境问题。造纸生产过程中产生的废水是主要污染源之一，其含有大量有机物、悬浮物、色度、酸碱度等污染物，对环境造成严重危害。1.2废水处理现状造纸行业废水处理是我国环保工作的重点之一。国家和地方对造纸行业废水治理提出了更高的要求，促使企业加大废水处理力度，提高废水处理效率。以下是造纸行业废水处理的现状：（1）预处理技术：造纸废水预处理主要包括格栅、沉砂池、调节池等，目的是去除废水中的悬浮物、漂浮物和调节废水水质。目前预处理技术在造纸行业废水处理中已得到广泛应用。（2）生化处理技术：生化处理技术是造纸废水处理的核心环节，主要包括好氧生物处理、厌氧生物处理和复合生物处理等。这些技术在降解废水中有机物、降低悬浮物含量方面取得了显著效果。（3）深度处理技术：造纸废水深度处理技术主要包括活性炭吸附、膜生物反应器（MBR）、高级氧化等。这些技术主要用于进一步降解废水中难降解有机物、提高废水处理效果。（4）污泥处理与处置：造纸废水处理过程中会产生大量污泥，污泥的处理与处置是造纸废水治理的重要环节。目前污泥处理方法主要包括浓缩、脱水、堆肥、焚烧等。（5）资源化利用：造纸废水处理后，部分企业将处理达标的水回用于生产过程中，实现水资源循环利用。部分造纸废水中的有用物质也被回收利用，如硫酸钙、木质素等。尽管我国造纸行业废水处理取得了一定的成果，但仍然面临以下挑战：（1）废水处理设施建设不足，部分地区造纸企业废水处理能力尚未达到要求。（2）废水处理成本较高，企业承受压力较大。（3）废水处理技术水平参差不齐，部分企业废水处理效果不佳。（4）监管力度有待加强，部分企业存在违规排放现象。为解决这些问题，我国和企业应继续加大废水处理设施建设，提高废水处理技术水平，加强监管力度，推动造纸行业废水处理与净化工作迈向更高水平。第二章废水分类及特点2.1废水来源及分类造纸行业废水主要来源于生产过程中的制浆、洗涤、漂白、打浆、抄纸等工序。根据废水产生的不同阶段和特性，可以将造纸废水分为以下几类：（1）制浆废水：制浆过程中产生的废水，主要包括黑液、中段废水和洗浆废水。黑液是制浆过程中产生的浓稠液体，含有大量的木质素、纤维素、挥发性有机物等有害物质；中段废水是黑液提取后剩余的废水，含有较高浓度的悬浮物和有机物；洗浆废水是洗涤浆料时产生的废水，含有一定量的悬浮物和有机物。（2）洗涤废水：洗涤过程中产生的废水，主要包括白水、废水和中水。白水是洗涤浆料和纸张时产生的清水，含有少量的悬浮物和有机物；废水是洗涤过程中产生的含有较高浓度悬浮物和有机物的废水；中水是经过处理后的废水，可用于造纸生产过程中的部分工序。（3）漂白废水：漂白过程中产生的废水，含有漂白剂、氧化剂等化学物质，以及一定量的悬浮物和有机物。（4）打浆废水：打浆过程中产生的废水，含有纤维、填料、淀粉等物质。（5）抄纸废水：抄纸过程中产生的废水，含有少量的纤维、填料、淀粉等物质。2.2废水成分及特点造纸行业废水的成分复杂，含有大量的有机物、悬浮物、重金属离子等有害物质。以下是各类废水的主要成分及特点：（1）制浆废水：黑液中主要含有木质素、纤维素、挥发性有机物等；中段废水中主要含有悬浮物、有机物和重金属离子；洗浆废水中含有一定量的悬浮物和有机物。（2）洗涤废水：白水中含有少量的悬浮物和有机物；废水中含有较高浓度的悬浮物和有机物；中水中含有经过处理后的悬浮物和有机物。（3）漂白废水：含有漂白剂、氧化剂等化学物质，以及一定量的悬浮物和有机物。（4）打浆废水：含有纤维、填料、淀粉等物质。（5）抄纸废水：含有少量的纤维、填料、淀粉等物质。各类废水具有以下特点：（1）污染物浓度高：造纸行业废水中的有机物、悬浮物等污染物浓度较高，对环境造成较大压力。（2）成分复杂：废水中含有多种有害物质，处理难度较大。（3）色度较高：造纸废水中的木质素、漂白剂等物质导致废水色度较高，影响生态环境。（4）生物降解性较差：废水中含有大量难降解的有机物，生物降解性较差。（5）毒性较大：废水中含有重金属离子等有毒物质，对生态环境和人体健康产生较大危害。第三章废水处理技术概述废水处理技术在造纸行业中扮演着的角色。本章主要对造纸行业废水处理的物理、化学和生物处理方法进行概述。3.1物理处理方法物理处理方法主要包括筛选、沉淀、浮选、过滤等，其主要目的是去除废水中的悬浮物、油脂、泥沙等不溶性物质。3.1.1筛选筛选是利用筛网等设备将废水中的悬浮物和固体颗粒分离出来。根据筛孔大小，可分为粗筛和细筛。筛选设备包括振动筛、滚筒筛等。3.1.2沉淀沉淀是通过降低废水中的悬浮物浓度，使其自然沉降或加速沉降的过程。根据沉淀速度和设备类型，可分为重力沉淀、旋流沉淀、斜板沉淀等。3.1.3浮选浮选是利用微小气泡将废水中的悬浮物带到水面，形成浮渣，从而实现固液分离的过程。浮选设备包括机械浮选、压力浮选等。3.1.4过滤过滤是利用过滤介质将废水中的悬浮物和微小颗粒截留，从而实现固液分离的过程。过滤设备包括砂滤池、活性炭滤池等。3.2化学处理方法化学处理方法是通过加入化学药剂，改变废水的化学性质，使其中的污染物发生化学反应，从而实现废水净化的过程。3.2.1中和中和是利用酸碱中和原理，将废水中的酸性或碱性物质中和，使其达到中性。中和药剂包括氢氧化钠、硫酸等。3.2.2氧化还原氧化还原是通过氧化剂或还原剂与废水中的污染物发生氧化还原反应，使其转化为无害物质。氧化剂包括臭氧、过氧化氢等；还原剂包括亚硫酸钠、硫酸亚铁等。3.2.3凝聚沉淀凝聚沉淀是向废水中加入凝聚剂，使污染物发生凝聚反应，形成絮体，然后通过沉淀或浮选等方法实现固液分离。常用的凝聚剂有硫酸铝、硫酸铁等。3.2.4吸附吸附是利用吸附剂表面吸附废水中的污染物，从而实现废水净化的过程。吸附剂包括活性炭、离子交换树脂等。3.3生物处理方法生物处理方法是通过微生物的作用，将废水中的有机污染物降解为无害物质。生物处理方法可分为好氧生物处理和厌氧生物处理。3.3.1好氧生物处理好氧生物处理是在有氧条件下，利用微生物将废水中的有机污染物氧化分解为二氧化碳、水和生物污泥。好氧生物处理设备包括活性污泥法、生物膜法等。3.3.2厌氧生物处理厌氧生物处理是在无氧条件下，利用微生物将废水中的有机污染物还原分解为甲烷、二氧化碳和生物污泥。厌氧生物处理设备包括UASB、EGSB等。通过以上物理、化学和生物处理方法的综合运用，可以有效去除造纸行业废水中的污染物，实现废水净化。第四章预处理技术预处理技术是造纸行业废水处理的重要环节，其主要目的是去除废水中较大的悬浮物、漂浮物以及部分可沉淀物质，为后续处理工艺创造良好的条件。本章主要介绍造纸行业废水预处理技术中的格栅过滤、沉淀法和浮选法。4.1格栅过滤格栅过滤是造纸废水预处理的首道工序，其主要作用是拦截较大的悬浮物和漂浮物，防止其对后续处理设备造成堵塞。格栅过滤装置一般由金属栅条、支撑框架和驱动装置组成。废水流经过栅条时，较大的悬浮物和漂浮物被拦截在格栅表面，经过一定时间后，通过驱动装置将格栅提升，将拦截物清除。4.2沉淀法沉淀法是利用重力作用使废水中的悬浮物沉淀到底部，从而实现固液分离的一种方法。在造纸废水预处理过程中，沉淀法主要用于去除细小悬浮物和部分有机物。沉淀法设备简单，运行成本低，但处理效果受到悬浮物浓度、废水性质等因素的影响。根据沉淀原理的不同，沉淀法可分为沉砂池、初沉池和二沉池等。4.3浮选法浮选法是利用废水中的悬浮物和气泡的亲和性，通过气浮设备将悬浮物带到水面，实现固液分离的一种方法。浮选法在造纸废水预处理中的应用主要是去除油脂、蛋白质等疏水性物质。浮选法具有处理效果好、运行稳定、占地面积小等优点，但设备投资较高，运行成本较大。根据气泡产生方式的不同，浮选法可分为压力溶气浮选、真空浮选和电解浮选等。第五章化学处理技术5.1中和法中和法是造纸行业废水处理中常用的一种化学处理技术，其原理主要是通过酸碱中和反应，将废水中的酸性或碱性物质中和至中性，降低废水的腐蚀性和毒性。该方法适用于处理含酸、含碱废水，操作简单、成本低廉。中和法的主要过程包括：废水预处理、酸碱中和反应、沉淀和污泥处理。废水预处理主要包括去除废水中的悬浮物、油脂等杂质，以保证中和反应的顺利进行。酸碱中和反应通常采用连续计量泵加药方式，将酸碱废水按照一定比例混合，使废水中的酸性或碱性物质得到中和。中和后的废水进入沉淀池，通过絮凝剂的作用，使悬浮物沉淀，上清液排放。污泥处理主要是对沉淀下来的污泥进行浓缩、脱水等处理，以减少污泥的体积和后续处理难度。5.2氧化还原法氧化还原法是利用氧化剂或还原剂对废水中的有机物、重金属等污染物进行氧化或还原反应，使其转化为无害物质的一种化学处理技术。该方法具有处理效果好、适应性强等特点，适用于处理含有机物、重金属等废水。氧化还原法的主要过程包括：废水预处理、氧化还原反应、沉淀和污泥处理。废水预处理主要包括去除废水中的悬浮物、油脂等杂质，以保证氧化还原反应的顺利进行。氧化还原反应通常采用连续计量泵加药方式，将氧化剂或还原剂加入废水，使废水中的污染物发生氧化或还原反应。氧化还原后的废水进入沉淀池，通过絮凝剂的作用，使悬浮物沉淀，上清液排放。污泥处理主要是对沉淀下来的污泥进行浓缩、脱水等处理。5.3凝聚沉淀法凝聚沉淀法是利用凝聚剂对废水中的悬浮物、胶体物质进行凝聚，使其形成絮体，然后通过沉淀或浮选等方法将其从废水中分离出来的一种化学处理技术。该方法具有操作简单、处理效果好等特点，适用于处理含悬浮物、胶体物质等废水。凝聚沉淀法的主要过程包括：废水预处理、凝聚反应、沉淀或浮选、污泥处理。废水预处理主要包括去除废水中的油脂、重金属等杂质，以保证凝聚反应的顺利进行。凝聚反应通常采用连续计量泵加药方式，将凝聚剂加入废水，使废水中的悬浮物、胶体物质发生凝聚反应。凝聚后的废水进入沉淀池或浮选池，通过沉淀或浮选方法将絮体与废水分离。污泥处理主要是对沉淀下来的污泥进行浓缩、脱水等处理。第六章生物处理技术6.1好氧生物处理6.1.1好氧生物处理概述好氧生物处理是指在充足的溶解氧条件下，利用微生物的代谢作用将废水中的有机污染物降解转化为无害物质的过程。该方法适用于处理造纸废水中溶解性有机物、悬浮固体及部分难降解有机物。6.1.2好氧生物处理技术（1）活性污泥法：活性污泥法是好氧生物处理中应用最广泛的技术，主要依靠活性污泥中的微生物吸附、降解废水中的有机污染物。（2）生物膜法：生物膜法是利用生物膜对废水中的有机污染物进行吸附和降解，常见的生物膜法有生物滤池、生物转盘等。（3）好氧生物反应器：好氧生物反应器是将微生物、营养物质和废水混合在一起，通过微生物的代谢作用降解废水中的有机污染物。6.1.3好氧生物处理优缺点优点：处理效果好，能显著降低废水中的有机污染物含量；操作简便，运行稳定。缺点：对溶解氧需求较高，能耗较大；占地面积较大。6.2厌氧生物处理6.2.1厌氧生物处理概述厌氧生物处理是指在缺氧条件下，利用厌氧微生物的代谢作用将废水中的有机污染物转化为无害物质的过程。该方法适用于处理造纸废水中高浓度有机物及难降解有机物。6.2.2厌氧生物处理技术（1）UASB（上流式厌氧污泥床）：UASB是一种高效厌氧生物处理技术，具有结构简单、运行稳定、能耗低等优点。（2）EGSB（膨胀颗粒污泥床）：EGSB是一种改进型的UASB，具有更高的处理效率。（3）IC（内循环厌氧反应器）：IC是一种新型厌氧生物处理技术，具有处理效率高、运行稳定、占地面积小等优点。6.2.3厌氧生物处理优缺点优点：处理效率高，能显著降低废水中的有机污染物含量；能耗低，运行成本低。缺点：对进水水质要求较高，对温度、pH等环境条件敏感；污泥产生量较大。6.3混合生物处理6.3.1混合生物处理概述混合生物处理是将好氧生物处理和厌氧生物处理相结合的一种处理方法，充分发挥两者的优势，提高废水处理效果。6.3.2混合生物处理技术（1）两段式生物处理：将好氧生物处理和厌氧生物处理分别应用于不同的处理阶段，以达到更好的处理效果。（2）序批式活性污泥法（SBR）：SBR是一种将好氧生物处理和厌氧生物处理相结合的间歇式生物处理技术。（3）A2/O（厌氧/缺氧/好氧）工艺：A2/O工艺是将厌氧生物处理和好氧生物处理有机结合的一种工艺，具有较好的脱氮除磷效果。6.3.3混合生物处理优缺点优点：充分发挥好氧生物处理和厌氧生物处理的优势，提高废水处理效果；适应性强，能处理多种类型的废水。缺点：工艺复杂，操作难度较大；占地面积较大，投资成本较高。第七章深度处理技术7.1膜生物反应器膜生物反应器（MBR）作为一种高效、紧凑的废水处理技术，在造纸行业废水深度处理中具有显著的应用价值。膜生物反应器结合了膜分离技术和生物处理技术，通过微生物的代谢作用，实现对废水中有机物的降解和去除。7.1.1工作原理膜生物反应器主要由膜组件、生物反应器和控制系统组成。生物反应器中的微生物对废水中的有机物进行降解，产生的污泥被膜组件截留，从而实现固液分离。膜组件采用过滤方式，将处理后的清水与污泥分离，清水排放或进一步处理。7.1.2技术特点（1）高效去除有机物，降低COD、BOD5等指标；（2）节省占地面积，结构紧凑，易于操作；（3）良好的抗冲击负荷能力，适应性强；（4）出水水质稳定，可达标排放。7.2超滤技术超滤技术是一种利用半透膜对溶液中颗粒物、胶体物质和微生物等进行截留的物理分离方法。在造纸行业废水深度处理中，超滤技术主要用于去除悬浮物、胶体物质和微生物等污染物。7.2.1工作原理超滤过程主要依赖于膜孔径大小，通过施加一定压力，使废水中的水分子和低分子物质透过膜，而悬浮物、胶体物质和微生物等被截留。超滤膜孔径一般在0.01～0.1μm之间。7.2.2技术特点（1）高效去除悬浮物、胶体物质和微生物；（2）良好的过滤功能，出水水质稳定；（3）操作简便，维护方便；（4）节省能源，降低运行成本。7.3纳滤技术纳滤技术是一种介于反渗透和超滤之间的膜分离技术，具有较高的截留分子量范围。在造纸行业废水深度处理中，纳滤技术主要用于去除溶解性有机物、重金属离子等污染物。7.3.1工作原理纳滤过程利用半透膜对溶液中的溶质进行选择性地截留，通过施加一定压力，使水分子和部分低分子物质透过膜，而溶解性有机物、重金属离子等被截留。纳滤膜孔径一般在1～10nm之间。7.3.2技术特点（1）高效去除溶解性有机物、重金属离子等污染物；（2）较高的水通量和较低的能耗；（3）良好的耐化学性和抗污染功能；（4）出水水质稳定，可达标排放。第八章废水处理设施设计8.1处理流程设计废水处理流程设计是造纸行业废水处理设施设计中的关键环节。在设计过程中，应遵循以下原则：（1）根据废水水质、水量及排放标准，选择合适的处理工艺。（2）保证废水处理设施运行稳定、可靠，降低运行成本。（3）合理布局处理设施，便于操作、维护和管理。（4）考虑未来发展，预留一定规模的扩建空间。具体处理流程如下：（1）预处理：包括格栅、调节池、沉淀池等，主要目的是去除废水中的悬浮物、油脂等杂质。（2）生物处理：包括好氧生物处理、厌氧生物处理等，主要目的是降解废水中的有机污染物。（3）深度处理：包括活性炭吸附、膜分离等，主要目的是进一步净化废水，满足排放标准。（4）污泥处理：包括浓缩、脱水、堆肥等，主要目的是减少污泥体积，降低处理成本。8.2设备选型废水处理设备选型应结合处理流程、水质、水量等因素进行。以下为常用设备选型要点：（1）格栅：根据废水中的悬浮物含量，选择合适的格栅间隙。（2）调节池：根据废水水量，确定调节池的有效容积。（3）沉淀池：根据悬浮物去除要求，选择合适的沉淀池型式。（4）生物处理设备：根据有机物降解需求，选择合适的生物处理设备，如曝气池、UASB反应器等。（5）深度处理设备：根据净化要求，选择合适的深度处理设备，如活性炭吸附装置、膜分离设备等。（6）污泥处理设备：根据污泥处理要求，选择合适的浓缩、脱水设备，如板框压滤机、带式压滤机等。8.3自动化控制系统自动化控制系统在废水处理设施中起着的作用，其主要功能如下：（1）实时监测：对废水处理过程中的关键参数进行实时监测，如流量、水质、设备运行状态等。（2）自动控制：根据监测数据，自动调节设备运行参数，实现废水处理过程的稳定运行。（3）故障报警：当设备出现故障时，及时发出警报，便于操作人员处理。（4）数据记录与查询：记录废水处理过程中的各项数据，便于查询、分析和优化处理方案。（5）远程监控：通过互联网实现废水处理设施的远程监控，提高管理效率。自动化控制系统应具备以下特点：（1）高可靠性：系统应具备较高的可靠性，保证废水处理设施稳定运行。（2）易操作：系统界面应简洁明了，便于操作人员使用。（3）扩展性：系统应具备良好的扩展性，适应未来发展需求。（4）安全性：系统应具备较强的抗干扰能力，保证数据安全。第九章废水排放与监测9.1废水排放标准废水排放标准是根据国家和地方环境保护法规，结合造纸行业的特点，对废水中有害物质排放浓度及排放量做出的明确规定。我国造纸行业废水排放标准主要包括《污水综合排放标准》（GB89781996）、《制浆造纸工业水污染物排放标准》（GB35442008）等。这些标准对废水中化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、悬浮物（SS）等指标的排放限值进行了规定，旨在保障水环境质量，促进造纸行业的可持续发展。9.2监测方法与设备废水排放监测是保证废水排放符合国家标准的重要手段。造纸行业废水监测方法主要包括化学分析、生物监测和物理检测等。以下是几种常用的监测方法与设备：（1）化学分析：通过测定废水中各种污染物的浓度，评估废水排放是否符合国家标准。常用的化学分析方法有滴定法、光谱法、色谱法等。（2）生物监测：通过检测废水中的生物指标，如微生物种类、数量、活性等，评估废水对生态环境的影响。常用的生物监测方法有生物毒性试验、生物降解试验等。（3）物理检测：通过测定废水的温度、颜色、浊度等物理指标，评估废水的水质状况。常用的物理检测设备有温度计、色度计、浊度计等。9.3废水排放管理废水排放管理是造纸行业废水处理与净化工作的关键环节。以下是废水排放管理的几个方面：（1）废水排放许可：企业需按照国家法规，申请取得废水排放许可证，并严格按照许可证规定的排放标准和排放量进行排放。（2）废水排放监测：企业应建立废