紙漿廢水污水處理工程方案

章 總論

1.1概述

隨著可持續發展戰略的實施，我國將加大對污染的治理力度，國家“十五” 計劃和2010年規劃可持續發展戰略的目標和政策建議中指出：中國治理污染是一項較高收益率的投資，根據世界銀行研究，如果環保投資占GDP的比重達到3.1％，其減少污染代價的經濟效益率高達114％。引入“誰投資，誰受益”的環境治理原則，利用結構調整之機，采用稅收、環境認證、環境標志等市場手段鼓勵企業采用清潔生產技術，加大對污染治理投資，對企業長遠發展是有利的。

廣東汕尾市***紙業有限公司生產污水中含有大量纖維、填料，現有污水處理設施不能適應生產的需要，在這種情況下，新余市華達紙業有限公司決定對現有的污水處理設施進行改造，有效的控制污染。

我國造紙工業“十五”計劃提出，要求廢紙利用比重從2000年的42%提高到2010年的48%，2015年達到55%。隨著廢紙再生造紙在造紙業比重的不斷提高，對廢紙再生造紙污水這一新污染源進行治理的要求也日益高漲。造紙生產產生大量污水，內含大量纖維、填料。對造紙污水進行有效處理，可回收纖維、填料，白水循環利用，對保護環境有積極的作用，對促進企業發展具有明顯的經濟效益、社會效益和環境效益。

當前，廢紙再生造紙在造紙業已占有相當重要的地位，因此，人們對廢紙造紙污水這一新污染源進行治理的要求也日益高漲。做好造紙污水治理工作，對保護環境有積極的作用，對促進企業發展具有明顯的經濟效益、社會效益和環境效益。

1.2原有污水處理狀況

該廠造紙污水日產生量360t/d，利用原有污水處理設備處理后，排入廠邊明渠,終排入袁河。該廠原有污水處理設備，由于產量擴大、設備質量等種種原因，排放水質不能達到國家標準，污染了河流及地下水源。因此，該廠停產治理，新建污水處理系統。

1.3治理目標

根據國家有關規定和汕尾市環保局的要求，該污水處理站尾水排放必須滿足《造紙工業水污染物排放標準》（GB3544-2001）的相關水質要求：即：COD≤100mg/l；SS≤100mg/l；BOD5≤60mg/l。同時對污水充分利用，其中15%預處理后回用，85%達標后外排。本工程可行性研究依此進行處理工藝和工程方案的研究和設計。

第二章 污水處理設方案

2.1污水水質、水量

2.1.1污水水質

再生造紙對回用水水質要求不是很高，大部分經過預處理，便可達到回用水水質要求。這里主要就后續污水處理方法進行比較。

廢紙再生造紙工藝可分為制漿和抄紙兩大部分。在制漿部分的除渣、洗漿、漂洗等過程中，產生大量的洗滌污水。根據廢紙來源和生產工藝的差別，洗滌污水的特性有所不同，其污染物含量大致為：CODCr 600～2400 mg/L, BOD5 125～585 mg/L，SS 650～2400 mg/L，色度 450～900倍，外觀呈黑灰色。洗滌污水量為100～200 t/t紙〔3～5〕；與通常的抄紙工藝一樣，在廢紙再生造紙的抄紙部分，也產生含有纖維、填料和化學藥品的“白水”。確定污水水質如下：

表2-1工程污水水質情況估算表

2.1.2污水水量

根據現場實測和水平衡分析，污水水量見表2-2：

表2-2 污水水量情況表

2.2處理方案-工藝流程圖

設備各部分作用：

（1）格柵：擋住廢水中體積較大的懸浮物。

（2）沉淀池：各工段廢水集中流入沉淀池，水中大部分填料等雜質在此沉淀集中排出，減輕后續氣浮池處理負荷。

（3）調質池，混合均勻后的廢水集中在此。

（4）氣浮機：利用氣浮原理，通過溶氣水的突然釋壓在水中產生大量均勻的微氣泡群，附著于絮凝體上，造成絮凝體密度小于水的狀態，空氣在壓力溶罐中被強制溶解，進入氣浮機后，由于溶氣水的突然消失，溶解在水中的空氣以致密的微氣泡群狀態從水中逸出，在緩慢的上升過程中與絮凝體結合，帶動絮凝體上浮，浮出后的雜質溢出，清液則由氣浮池底部排出回用。

（5）好氧快濾池：為進一步降低SS，BOD，COD的含量，采用好氧快濾池對廢水進一步凈化處理。快濾池主要由濾料層、承托層、配水系統、集水區、洗砂排水組成，管廊內由原水進水，清水出水，沖洗水排出等主要管道和與其相配比的控制閥組成，其運行過程是高速過濾與反沖交替循環的過程。

第三章 設備說明

3.1項目提出

廢水治理作為一個老大難問題，一直困擾著各個企業，尤其是一些中小型企業，如造紙、印刷、食品、石油化工等，由于資金和技術等方面的制約，進口設備投資太大，中小型企業難以承受，即便投巨資購買的處理設備，往往也因為巨額的運行費用而不得開開停停，以應付環保部門的檢查，針對目前這種現狀，我公司參考國外先進技術，研制開發了XRWF系列溶氣氣浮技術與成套設備，其處理效果遠遠高于目前傳統常規氣浮。

3.2技術關鍵與特點

3.2.1處理效率高：

氣浮處理效率的高低，取決于單位體積溶氣水所能浮起的浮粒子的絕干重量，我們將其定義為單位浮量，這是度量溶氣水質好壞的一項客觀指標。空氣屬于難溶于水的物質，常壓下空氣在水中的溶解度約為1.8%，在0.3%Mpa的壓力下，溶解度可達到5.4%，如何讓這些有限的溶解空氣充分發揮作用，是氣浮技術的關鍵。而縮小氣泡的直徑、增大氣泡群密度、改良氣泡群均勻度，是提高氣浮效率的關鍵，三者互相關聯、相互制約。1個100UM的氣泡如果變成等體積的1UM的氣泡，其微量可以達到1000000個，所以，在溶解空氣總量一定的前提下，縮小單個氣泡的直徑，即可增大氣泡群密度，同時氣泡群的均勻性也可以得到改善，傳統氣浮效率低，其重要的原因就是因為所產生的氣泡直徑過大，主體氣泡群氣泡的直徑一般都在50UM以上，氣泡群的密度（消能后單位體積溶氣水中所含氣泡個數）一般在108M₃以下，氣泡群均勻性（主體氣泡群數量占總氣泡數量的比例）差，直徑大于100UM的氣泡占85%以上，這些氣泡都屬于無效浮選氣泡，而且由于氣泡直徑過大導至氣泡上升速度過快，致使絮凝體遭到沖擊面破裂，浮選效果降低。而本機所產生的微氣泡直徑在1UM左右，密度高于102CM₃同時氣泡大小均勻，這就保證了較高的處理效率和理想的處理效果。

3.2.2溶氣利用率高

本機的溶氣利用率近，傳統的凹式浮只有10%左右，而早期的氣浮僅為6%左右，氣浮效率的高低，同溶氣效率沒有太大的關系，終取決于溶氣利用率的高低，同溶氣效率沒有太大的關系，終取決于溶氣利用率的高低。以溶氣壓力為例，從0.3Mpa提高到0.5Mpa，其溶氣效率多也只能提高一倍，但能耗卻高出好幾倍，以溶氣效果為例，若從50%的溶氣效率提高到，其氣浮效率多也只能提高一倍，但相應的溶氣設備在構造上就要復雜的多，檢修也相應復雜。

研究表明，只有比漂浮粒子（絮凝前有單個粒子）直徑小的氣泡，才能與該懸浮粒子發生有效的吸附作用，在自然水體中，短時間內難以沉淀的懸浮粒子，其直徑大多在10-30UM，50UM以上的固態懸浮粒子經過幾個小時的靜置，可以自然下沉或浮出水面，乳化液粒子徑在0.25-2.5UM之間，其中少量大顆粒直徑約10UM左右，所以1UM左右微氣泡對絕大多數粒子都有很好的吸附作用，這也是本機溶氣利用率高的直接原因。

3.2.3處理負荷高

本機可以處理懸浮物（SS）含量高達5000-20000mg/L的廢水，這個指標是任何傳統氣浮所不能達到的。傳統常規氣浮所能分離在（SS）含量一般在1000mg/L左右，僅對SS含量在幾百mgL左右的廢水具有一定的實用價值。

3.2.4簡便實用的壓力溶氣

本機溶氣罐的設計采用了與傳統理論不同的設計依據，否定了以水力停留時間為主要依據的設計方法，實現了小容積大處理量，為增大氣水接觸面積采用了四級預混合機構，氣、水在極短的時間內即可達到均相狀態。

3.2.5高效率的氣泡發生器

傳統氣浮由于期釋放器本身的缺陷和局限性，也對浮選效果產生了致命的影響：如窩凹氣浮采用的是利用高速旋轉的葉輪將吸入的空氣打碎而產生氣泡，且不論高速旋轉的葉輪會同時將絮體攪碎，破壞懸浮物，僅是這種產生氣泡的方式，就決定了這種結構無法產生10微米以下的微氣泡，因為要通過機械剪切產生微氣泡，首先要克服的是氣泡的表面張力，氣泡越小，其表面張力就越大，要消耗的能量就越高，目前獲得的氣泡直徑的方法是電解，其次就是壓力溶氣，本機所采用的氣泡發生器，以其合理的設計，實現了空氣從溶氣水到微氣泡的的轉化，具有以下優勢：

（1）可以限度的消除溶氣水的能量，也就是說，可以限度的使溶氣從溶解平衡的高能值降到幾乎接近常壓力的低能值。溶氣水的消能是能量的轉移，而不是能量的消失。消能，是指獲得物理性能優良的微氣泡的前提下，能量轉換的值。本機所采用的氣泡發生器的消能比可達99.9%，而普通氣泡發生器只能達到95%。

（2）在獲得消能比的前提下，具有快的能量消減速度，也就是說具有短的能量消減時間，即可以在短的能量消減時間內獲得能量消減比。本案所采用的氣泡發生器的消能時間僅為0.01-0.03秒，而普通氣泡發生器快也得0.3秒。

（3）溶氣水從高能值降到低能值的過程中沒有渦流反沖之類的流態產生。眾所周知，微氣泡自形成以后，就伴隨著一系列的氣泡合并作用，合并作用是由表面能的自發減少所決定的，兩個體積相同的氣泡合并后，其表面能減少20.63%。若在釋放器中存在有利于氣泡合并的結構的話，那通過該裝置獲得理想的微氣泡是不可能的。只能杜絕溶氣的渦流，反沖，才能從根本上避免微氣泡的合并。

3.3溶氣氣浮機結構

溶氣氣浮機為鋼質結構，主要由以下幾部分組成：

1、氣浮機：圓形鋼制結構，是污水處理機的主體的核心，內部由釋放器、均布器、污泥管、出水管、污泥槽、刮板及傳動系統等組成。釋放器置于氣浮機中央位置，是生產微氣泡的關鍵部件。溶氣罐來的溶氣水在這里與廢水充分混合，突然釋放，產生劇烈攪動和渦流，形成直徑約為20-80UM的微氣泡，而黏附于廢水中的絮凝體上，從而降低絮凝體的比重而上升，清水徹底分離出來。均布器呈錐形結構，連接于釋放器上，主要作用是將分離開來的清水和污泥均勻散布于罐體中。出水管均布于罐體下部，并通過一根直立主管連接到罐上部溢出，溢出口設有水位調節手柄，便于調節罐內水位。污泥管安裝于罐體底部，用于排出沉積于罐底的沉淀物。罐體上部設有污泥槽，槽上有刮板，刮板不斷轉動。連續將上浮的污泥刮到污泥槽內，自流至污泥池內。

2、溶氣系統：溶氣系統主要有溶氣罐、儲氣罐、空氣壓縮機、高壓泵組成，溶氣罐是系統中關鍵的部分，其作用就是實現水和空氣的充分接觸，加速空氣的溶解。它是一個密閉耐壓鋼罐，內部設計有擋板、隔套，可以加速空氣和水體的擴散、傳質過程，提高溶氣效率。

3、藥劑罐：鋼制圓罐，用于溶解存儲藥液，其中兩上為深解罐，帶有攪拌裝置，另外兩個為藥劑儲存罐，體積隨處理能力大小而配套。

3.4溶氣氣浮機的作用

1、XRWF氣浮的單位浮量高，溶氣利用率高，所以可以用于處理懸浮物非常高的廢水,其值可達20000mg/L。像懸浮物含量高達數千mg/L的造紙白水,采用本技術可以輕易達到回用目的。

2、可以分離1UM—10UM的浮物，如藻類等。

3、可分離比重較大的金屬氫氧化物，如鐵，銅，鉻，鋅等，例如分離百至千mg/L的含銅廢水，僅一次氣浮就可達到10mg/L以下。

4、用于某些生產領域，處理效果優于該行業的設備，如用于淀粉行業回收蛋白質，可使回收的蛋白質含量高達60%，達到一級品的效果，而目前淀粉行業的處理設備也只能達到30%。

5、該設備用于分離焦化終冷水中的萘片，分離焦化混合水中的各類焦油，用于溶劑萃取脫酚回收溶劑油，用于鐵路機械加工廢水脫除油污，COD，SS等，即使不用絮凝劑，可達到理想效果。

3.5廢水處理效果和成本估算

1、石油化工廢水處理效果和成本分析

2、造紙廢水處理效果和成本分析

3.6國內外氣浮設備的比較

隨著我國環保力度的加大，歐美，日本等一些國家的環保設備公司紛紛加入中國，推出了一系列氣浮設備，如窩凹氣浮，超效淺層氣浮，螺旋推進氣浮等，一些廠家也仿制，造成環保設備遍地開花，良莠不齊的局面，但是孰優孰劣，可作如下比較，判斷一套氣浮裝置的優與劣的標準包括以下幾個方面：

1、微氣泡的直徑，微氣泡群的密度，微氣泡群的均勻性

2、能耗的高低

3、系統運轉的穩定性，操作及維護的難易程度

散氣氣浮靠水流的機械剪切力和擴散力和擴散板產生氣泡（如射流氣浮），氣泡直徑在1MM左右不易與小顆粒和絮凝體相結合，反而會將絮凝體打碎，不適合處理含細小顆粒和絮凝體的廢水，其氣浮效果差，靠機械切割氣泡式以機械為動力帶動水切割氣泡的，如螺旋推進型氣浮，窩凹氣浮等，其氣能獲得的主體氣泡群的微氣泡直徑也在50UM以上，更談不上氣泡群的均勻性和密度了。日本，歐美引入中國的超效淺層氣浮，除池型變化并加上一個缺少說服力的“零進度”外，在技術上并沒有實質性進步。螺旋推進型，優點是不使用空壓機，動力消耗比超效淺層氣浮略低，但其性能仍無法超出傳統常規氣浮的性能范圍，而對于懸浮物來說含量僅數百mg/L的廢水，許多常規氣浮都有比較理想的效果，但是對于懸浮物含量達到數千甚至上萬mg/L的廢水時，常規氣浮就無能為力了，而這種情況恰恰是本案的優勢所在，對于氣浮來講，所處理廢水的浮物越高，其噸水耗能就越低，而其他氣浮的能耗往往是與廢水的污染負荷成正比的。

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