造纸厂污水处理设计方案.docx
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造纸厂污水处理设计方案
湖北******纸业有限公司
废水处理工程
（10000m3/D）
设
计
方
案
武汉****环保工程有限公司
二○○九年三月
工程责任表
工程名称：
湖北****纸业有限公司废水处理工程
设计证书：
环境工程（废水）专项设计乙级
证书编号：
4120
设计单位：
武汉*****环保工程有限公司
项目负责人：
设计人员：
工艺：
土建：
电气及自控：
公司地址：
武汉1
E-mail：
TEL：
方案制作
校对
审核
批准
方案简述
一、工程设计规模
设计规模：
10000m3/d
处理要求：
生产废水经处理后出水达到厂方回用水标准，废水经处理后全部回用于生产，废水零排放，有效保护周边环境，节约水资源，实现可持续发展的战略目标。
二、工艺设计：
废水处理工艺流程：
（10000m3/d）
原水1#集水池斜筛池2#集水池气浮水解酸化池
生产回用回用水池砂滤池二沉池好氧池
废水处理选用物化和生化组合工艺，强化预处理，确保后续生化处理稳定运行。
厌氧选用水解酸化工艺，采用高效的STCI布水系统，保证厌氧处理效果。
在好氧工艺中采用高效节能的曝气系统，提高曝气效率，节约能耗。
三、经济技术指标
1．工程处理设计规模：
10000m3/d
2．总投资：
万元
3．吨水投资：
元/m3
4．运行费用：
电费E1=元/m3药剂费E2=元/m3工资福利费E3=元/m3
污水处理最大直接运行费用∑E：
∑E=E1+E2+E3=++=元/m3
第一章概述
1.1项目背景
湖北***纸业有限公司位于荆州市荆州区，以造纸为龙头，带动相关产业发展，已有28年历史。
公司现有造纸为主的涂布、牛皮、白板、文化等各类造纸生产线16条，拥有彩印、塑料、造纸类化工产业6家，以康老爷食品为主的食品加工企业2家。
公司现有员工2300人，固定资产亿元，各类工程技术人员300人。
主要产品有高档涂布白卡纸、烟卡纸、涂布白板纸、ABC级牛皮箱纸，再生牛皮纸、ABC级单面白板普通箱板纸、塑料编织袋。
在全国同类产品中，质量过硬，深受客户信赖，多次被省、市有关部门评为优质产品并获工业精品名牌。
产品畅销省内100多个市、县，远销河南、江西、安徽、湖南、四川、广东、广西、上海、江苏、陕西等二十多个省市、自治区；出口美国、印度、泰国、台湾、香港等国家或地区。
该公司每天排出生产废水近10000m3，为实现保护周边环境，节约水资源，公司决定新建一废水处理系统，对废水进行处理，废水经处理后全部回用于生产，实现废水零排放。
武汉*****环保工程有限公司严格按照环保标准，针对湖北****纸业有限公司生产废水的特性及废水处理要求，编制此废水处理工程设计方案。
1.2设计单位概况
武汉****环保工程有限公司成立于2005年，座落于美丽的****。
公司拥有《专项工程（废水）设计乙级证书》和《环境保护设施（生活污水、工业废水）运营资质甲级证书》，下属有****环保设备公司，具备设计、施工、安装、调试、运营管理一条龙服务的能力，是集水污染治理新技术新工艺开发、工程总承包和咨询服务于一体的环保工程企业。
公司十分重视技术进步和科技创新，与多家高校建立了紧密的合作关系。
现有三项专利技术：
厌氧STCI布水器专利号ZL、可提升曝气装置专利号为ZL和爆破浆造纸废水处理专用技术。
公司建立了一支由教授、高级工程师、工程师等各层次技术人员组成的高素质专业队伍。
现有员工60多名，其中技术人员40多名，涵盖了环境工程、给水排水、机械、结构、概预算、电气、自控和仪表等专业。
公司技术人员从事相关专业多年，积累了优秀的工程业绩以及丰富的各种污水处理经验，形成了独有的技术优势。
我公司已承建的类似工程有：
******祥纸业有限公司污水处理工程（12000m3/d）
*******阳纸业有限公司污水处理工程（20000m3/d）
公司以“求实、诚信”作为经营理念，把工程质量放在首位，竭诚为业主提供优质的服务，全力为社会建造优良的环保工程。
1.3设计依据、原则和内容
1.3.1设计依据
1.3.1.1湖北****纸业有限公司污水处理工程的要求
1.3.1.2湖北****纸业有限公司提供的水量和水质状况
1.3.1.3湖北****纸业有限公司提供的区域环境资料
1.3.1.4厂方回用水标准
1.3.1.5《中华人民共和国环境保护法》
1.3.1.6《地表水环境质量标准》GB3838-2002
1.3.1.7《建筑结构制图标准》GB/T50105-2001
1.3.1.8《给排水工程钢筋混凝土水池结构设计规范》CECS138-2002
1.3.1.9《工业企业噪声控制设计规范》GBJ87-85
1.3.1.10《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
1.3.1.11《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
1.3.1.12《砌体结构设计规范》GB50009-2001
1.3.1.13《建筑结构制图标准》GB/T50105-2001
1.3.1.14《建筑设计防火规范》GB50016-2006
1.3.1.15《建筑照明设计规范》GB50034-2004
1.3.1.16其它专业规范及标准
1.3.2设计原则
1.3.2.1符合国家、地方的法律、法规以及业主的要求。
采用先进成熟的污水处理工艺，保证经处理的污水达到厂方回用水标准；
1.3.2.2采用高效节能和简便易行的工艺方法，力求污水处理站达到能耗低、投资省、占地少、运行管理方便、出水水质好的目的；
1.3.2.3设备、器材及电气部分采用名牌厂家产品，质量可靠；
1.3.2.4采用切实可行的技术手段，提高装备水平，使污水处理站的生产尽可能实现自动化操作，以保证污水处理站运行可靠、经济合理；
1.3.2.5污水处理站在建设过程中和投产运行后，对环境不产生二次污染；
1.3.2.6污水处理站整体环境与周围环境相协调。
1.3.3设计内容
1.3.3.1污水处理工艺设计说明；
1.3.3.2污水处理系统中新建构筑物的设计参数；
1.3.3.3设备、仪表的选型；
1.3.3.4工程造价及运行成本分析；
1.3.3.5平面布置图；
1.3.3.6工艺流程图。
.
1.4相关环境标准、法规
1.4.1符合国家、地方的法律、法规以及业主的要求。
采用先进成熟的污水处理工艺，保证经处理的污水达到厂方回用水标准。
1.4.2污水处理站噪声执行国家《城市区域环境噪声标准》GB3096-93昼间60dB，夜间50dB。
1.4.3《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》，妥善处置污水处理时产生的栅渣、脱水污泥等固体残渣，不造成二次污染。
1.4.4排出的恶臭类物质执行GB14554-93《恶臭污染物排放标准》。
第二章工艺设计
2.1工程设计规模及处理要求
根据业主提供的资料及要求，本方案确定设计污水处理站总处理规模10000m3/d，即416.6m3/h。
废水经处理后全部回用于生产，实现废水零排放。
经处理后污水达到厂方回用水标准。
根据业主提供的水质资料，废水水质情况及排放标准见表2-1及2-2：
表2-1原水污染物的浓度（单位：
mg/L,pH除外）
指标
pH
CODCr
BOD5
SS
进水水质
7-8
1200
300
2000
污水经处理后达到业主要求的排放标准：
表2-2污染物排放标准（单位：
mg/L,PH除外）
指标
pH
CODCr
BOD5
SS
出水水质
6-9
300
50
70
2.2工艺流程
2.2.1水质分析
该废水属于废纸造纸类废水，主要来自废纸的碎浆、筛选净化及制造等过程中产生的废水。
废水中的主要成分是细小悬浮性纤维、造纸填料、废纸杂质及造纸助剂等，以及各种有机和无机污染物。
废水的特点是SS、COD均较高，在COD组成中，非溶解性的COD较高，约占60％以上，而部分溶解性COD又较难生物降解。
早期的造纸废水处理技术，只要求去除一般的污染物质，所以大多采用一级物化处理（气浮、沉淀等）。
但随着社会发展和科学的进步，对环境的污染治理要求越来越高，特别是人类赖以生存的要素——水体受到的污染越来越严重，促使废水需要深度处理才能达到排放要求。
本工程的废水BOD/COD约为，可生化性一般，处理难度较大。
根据本生产企业的特点和产生废水的性状，将废水处理同纤维回收结合起来，作为一个完整的系统加以考虑，更为合理，使废水处理更能适应环境保护和生产发展的要求。
2.2.2废水处理工艺流程
针对该项废水的水质特点及排放特性，本设计处理工艺分为预处理、物化处理、生化处理、深度处理及污泥处理五部分。
工艺流程图如下：
2.3工艺简述
2.3.1预处理工艺
废水经1#集水池提升至斜筛，在物化前选用静态斜筛工艺对整个水厂运行是至关重要的，格栅用来去除废水中大块悬浮物与漂浮物，保证管道、阀门及泵的通畅无阻。
斜筛用来回收大纤维物质，在造纸废水处理中，是去除悬浮物的重要设施，减轻后续处理设施的处理负荷。
截留的纤维经收集后可回用生产。
2.3.2物化处理工艺
废水处理是一个系统工程，高效的反应器设计、合理的流程组合体现了工程的技术先进性和经济合理性。
常用的物化预处理方法很多，但实际应用得最广的是沉淀和气浮方法。
气浮分离的主要特点是分离速度快、污泥含水率低、占地面积小，处理效果稳定，在造纸废水处理中应用比较广泛。
本工程特点是水量大，悬浮物浓度高，不溶性COD和BOD含量大，因此，根据我公司多年的运行管理经验总结，本方案采用浅层气浮工艺作为废水一级物化处理工艺。
2.3.3生化处理工艺
废水的生化处理是在适宜的环境条件下，利用微生物吸附降解废水中污染物的一种生物处理方法。
根据所利用的细菌对氧的需求不同，可以把生化处理分为好氧处理和厌氧处理两大类。
好氧生物处理需要源源不断的供给氧气，处理速度快，污泥负荷相对低，出水水质好。
厌氧生物处理不需要供给氧气，污泥负荷相对较高，能处理较难生物降解的物质，但所需时间长，出水一般需要后续处理才能达到排放标准。
本设计方案的厌氧工艺段采用水解酸化法，水解酸化能将难降解有机物分解成易降解有机物、将大分子有机物降解成小分子有机物，而微生物对有机物的摄取只有溶解性的小分子物质才可直接进入细胞内，而不溶性大分子物质首先要通过胞外酶的分解才得以进入微生物体内代谢。
因此，水解酸化的产物为微生物摄取有机物提供了有利条件，水解酸化可大大提高废水的可生化性，改善后续生化处理的条件。
在好氧工艺段采用传统活性污泥法。
传统的活性污泥法的污物净化能力强，基础设备简单，操作方便，在投资成本上也具有相当大的优势。
好氧池需要的氧气由罗茨鼓风机供给。
本设计方案中采用不停产检修功能的可提升式曝气装置及管状微孔曝气管，其改进了传统好氧池布气方式，提高了传统工艺的处理效率，降低了能耗。
生化处理后的出水进入二沉池进行泥水分离，上清液自流至砂滤池过滤后回用生产。
沉淀池污泥部分回流至水解酸化池和好氧池，剩余污泥与物化污泥混合后再输送到污泥压滤脱水系统进一步处理。
2.3.4深度处理工艺
经二级生化处理后，出水中残留的悬浮物是以粒径从数mm到10μm的生物絮体和未被凝聚的胶体颗粒，这些颗粒几乎全部都是有机性的。
二级处理出水的BOD值50%-80%都来源于这些颗粒，为了提高二级处理水的稳定度，去除这些颗粒是非常必要的。
去除二级处理水中的悬浮物，采用的处理技术要根据悬浮物的状态和粒径而定，根据经验，在二级生化出水后选用砂滤工艺可有效去除污水中呈胶体和微小悬浮状态的有机和无机污染物，去除污水的色度和浊度，保证出水水质的稳定性。
2.3.5污泥处理工艺
污泥处理的目的是分解有机物，杀灭致病菌和寄生虫卵，使污泥稳定化，尽量利用污泥中的资源。
根据本废水处理工程实际情况，我们选择浓缩+脱水工艺处理污泥，经稳定、脱水的污泥外运处置。
系统产生的物化污泥及剩余生化污泥首先进入污泥储池，再泵送入污泥浓缩脱水系统，干泥定期外运。
2.4污染物去除基本原理
废水处理的目的是去除废水中的污染物，使废水得到净化。
本项目废水中的主要污染物有有机物、SS等。
废水中的各种污染物，均是通过功能不同的处理单元单独立或联合去除的。
2.4.1BOD5的去除
废水中BOD5的去除是靠微生物的吸附、代谢作用及对污泥与水进行分离而完成的。
厌氧主要为改善和提高废水的可生化性和溶解性。
好氧中的微生物在有氧的条件下，将废水中的一部分有机物用于合成新的细胞，将另一部分有机物进行分解代谢以便获得细胞合成所需的能量，其最终产物是CO2和H2O。
有机酸等直接进入细胞内部被利用，而非溶解性有机物则首先被吸附在微生物表面，然后被细胞外酶水解后进入细胞内部被利用。
由此可见，微生物的厌氧、好氧代谢作用对废水中的溶解性有机物和非溶解性有机物都起作用，并且代谢产物是无害的稳定物质，因此，可以使处理后废水中的残余BOD5浓度很低。
根据本工程水质特点，本方案生化系统采用“水解酸化+活性污泥法”工艺来降解废水中的BOD5，确保出水BOD5达标。
2.4.2CODCr的去除
废水中CODCr的去除原理与BOD5基本相同。
污水中CODCr的去除率，取决于进水的可生化性，它与废水的组成有关。
本方案选用水解酸化工艺，将废水中难降解的有机物去除或将其转化为易降解的物质，再进行好氧处理，确保出水CODCr控制在300mg/L以下。
2.4.3SS的去除
废水中SS的去除主要依靠隔渣和气浮作用。
废水中的大直径的无机颗粒和粗大纤维依靠格栅和筛网去除，小直径的无机颗粒（包括大小在胶体和亚胶体范围内的无机颗粒）及少量有机颗粒依靠气浮的作用，以水中产生的微气泡为载体，使杂质微粒黏附在气泡上，借助气浮的上升力，带动他们一起上浮到表面，即使清除，使其与水分离。
小直径的有机颗粒依靠微生物的降解作用去除。
最后经过砂滤单元，最终能够使处理后的污水SS指标达到70mg/L以下。
2.5主要污染物去除效果
本工程中主要构筑物对污染物的去除率如表2-3所示：
表2-3主要污染物去除效果一览表（单位：
mg/L，pH除外）
项目
处理单元
pH
CODCr
BOD5
SS
原水
7~8
1200
300
2000
斜筛池
进水
7~8
出水
去除率
15%
10%
60%
气浮池
进水
6~9
出水
去除率
35%
35%
50%
水解酸化池
进水
6~9
~
出水
~
去除率
20%
~
70%
好氧池及
二沉池
进水
6~9
出水
去除率
70%
75%
30%
砂滤池
进水
6~9
出水
去除率
5%
5%
20%
排放标准
6~9
≤300
≤50
≤70
2.6工程特色设备简介
结合理论研究和实践经验，本公司工程设备采用管状可变微孔曝气器、先进实用的曝气装置等特色设备，完美地保障了工艺的应用，可为业主单位节约大量运行成本。
2.6.1管状可变微孔曝气器
在废水处理工程中，好氧曝气系统的能耗是废水处理能耗的最主要组成部分，因此应合理地选择高效节能的曝气器。
一般常用的曝气方式有射流曝气、盘状曝气器和可变微孔管状曝气等，现将几种主要曝气方式的比较列表如下（见表2-4）。
表2-4曝气方式的比较
曝气方式
项目
管状微孔曝气
射流曝气
盘状曝气器
动力效率
高
中
高
运行成本
低
中
低
O2利用率
高
中
高
应用范围
应用广泛稳定可靠，适合本工程
适用于中小型污水处理厂
应用广泛稳定可靠，适合本工程
运行稳定性
良好
良好
一般
占地
占地较大
占地小
占地较大
噪音
噪音较大
噪音小
噪音较大
运行状况
运行稳定
由于废水中含有泥沙杂质，喷嘴易磨损，导致充氧效率大大降低
盘片易脱落
维修
安装维修方便
维修不方便
维修极不方便
可变微孔曝气管是一种负压设计的曝气设备，是一种具有微孔曝气、防堵塞、有效服务面积大、气泡直径小和氧气利用率高等特点的高效曝气设备。
其氧气利用率可达20%以上，并已在工程中长期运行使用，取得了良好曝气效果。
目前可变微孔曝气管的膜采用高质量的进口原材料，确保了使用寿命。
在废水处理站的运行中，动力消耗是运行费用主体，而曝气的动力消耗是整个系统动力消耗的主要来源。
在运用管状可变微孔曝气器后，可减少风机的动力消耗，降低整个废水处理系统的运行费用，这种曝气装置是一种先进实用的曝气装置。
可变微孔曝气装置溶氧效率高、检修方便、操作可靠。
与其它曝气装置相比，该曝气装置具有以下优点：
1不易被腐蚀，使用寿命长；
2检修方便，维护简单；
3曝气效率高等。
该装置空气支管装在池体水面以上，避免与废水接触，因此不易被腐蚀。
2.6.2STCI布水系统
水解酸化池主要有水解酸化作用，兼有生物降解作用。
理想的生物降解效果主要取决于其生物污泥浓度和布水效果。
水解酸化池内必须具有足够的生物污泥量，同时池内的泥水必须充分混合，废水中的污染物才能很好的被污泥吸附、分解。
若厌氧污泥达不到一定的浓度，或是泥水混合效果不佳，厌氧部分的处理效果都将会很差。
许多厌氧处理工艺达不到要求，原因就在于厌氧污泥的浓度低和布水效果差。
因此厌氧污泥浓度的高低和水解酸化池布水是否均匀将决定水解酸化功效的好坏。
基于这个原因，我公司改进了传统水解酸化池布水系统，采用已申请实用新型专利的STCI布水器进行布水，专利号为。
这种布水方式很好地解决布水不容易均匀的问题。
水解酸化利用STCI布水器的布水作用，使污泥在反应池内与污水充分混合，没有污泥聚集现象。
自动高效STCI布水器是根据目前各种布水器的特点而研究开发出来的，是一种理想的高效节能、操作可靠的布水系统。
自动高效STCI布水器是利用虹吸管中快速流动的水流将主管道中的空气带走，使主管道内形成一定的真空度，在管道内外大气压的作用下容器中的水进入主管道后排入池中。
由于水流速度很快，布水能在短时间内完成，达到脉冲的效果，搅起池底的污泥，使池内废水、污泥不断充分混合处于流化状态，厌氧菌与废水中的有机物得到充分的接触反应。
该布水器具有以下优点：
1结构简单，不需复杂设备，整个吸气布水过程靠水力自动完成，维护管理方便；
2能耗低，效率高，除提升来水外无需其他的动力；
3配水均匀，水力搅拌效果好；
4使用寿命长，无需维修。
下表对STCI布水和潜水搅拌两种比较常见的布水方式进行了比较，可以清楚的看出STCI布水的优越性。
表2-5STCI布水与潜水搅拌性能比较
布水方式
项目
STCI布水
潜水搅拌
布水效果
布水效果较好，厌氧微生物污泥流失少
布水效果一般，生物污泥容易流失，常设沉淀池和厌氧污泥回流系统
出水方式
设多条溢流堰槽
设一条溢流堰槽
配水均匀性
均匀性良好
均匀性尚可
设备维修
方便易行
不方便，需吊出水面维修
设备性能
稳定可靠
国产设备难以达到要求，进口设备价格偏高
动力消耗
少、仅需提高水泵2米左右扬程即可
潜水搅拌机能耗偏大
由上表可以看出，在水解酸化池中不管是从保证处理效果，还是从运行费用等来看，选择STCI布水是比较合适的。
STCI布水方式，保证了污泥浓度以及泥水混合效果，控制了易燃、恶臭气体产生，这样在保证处理效果下，缩短了停留时间，减小了池容，节省了投资。
2.7废水处理系统设计
2.7.11#集水池
（1）功能：
废水经粗格栅自流至1#集水池再提升至斜筛。
（2）设计参数：
设计水量：
Q=10000m3/d
外形尺寸：
集水池：
L（m）×B（m）×H（m）=××3.5m3
有效停留时间：
HRT＝数量：
1座
结构形式：
钢砼结构
2.7.2斜筛池
（1）功能：
拦截废水中纸浆纤维及细小悬浮物。
（2）设计参数：
设计水量：
Q=10000m3/d
尺寸：
L（m）×B（m）=×4.0m2数量：
1座
结构形式：
钢砼结构。
（3）主要设备：
A、斜筛筛网规格：
80目面积：
60m2
2.7.32#集水池
（1）功能：
废水经2#集水池再提升至气浮设备。
（2）设计参数：
设计水量：
Q=10000m3/d
尺寸：
L（m）×B（m）×H（m）=××3.5m3数量：
1座
有效停留时间：
HRT＝
结构形式：
钢砼结构
2.7.4气浮池（设备）
（1）功能：
采用浅层气浮工艺，废水由2#集水池泵入气浮池，向废水中投加絮凝剂和助凝剂，经反应罐混合反应后，废水中形成大量矾花，再进入气浮池进行泥水分离，可大幅度去除悬浮于水中的胶体悬浮物质，同时去除废水中部分有机及无机悬浮物质。
（2）设计参数：
设计水量：
Q=10000m3/d
结构形式：
钢构池体、高架安装。
（3）主要设备：
A、浅层气浮设备：
型号：
RQF250数量：
2套
处理量：
Q=250m3/h功率：
P＝套
2.7.5水解酸化池
（1）功能：
废水在水解酸化池进行水解酸化处理，将难降解的复杂有机污染物分解为易降解的简单有机物，同时进一步降低废水中SS的含量。
水解酸化池设置STCI布水器，底部采用穿孔布水管，布水均匀，使泥水充分混合，提高水解酸化效率。
（2）设计参数：
设计水量：
Q=10000m3/d
尺寸：
L（m）×B（m）×H（m）=18×19×7.0m3数量：
2座
停留时间：
HRT＝
结构形式：
钢砼结构
（3）主要设备：
A、STCI布水器
型号：
STCI5000数量：
2套
B、布水系统（PVC-U）数量：
2套
2.7.6好氧池
（1）功能：
好氧微生物在氧气充足的条件下，利用新陈代谢的作用将废水中的有机物分解成二氧化碳和水，从而降解有机污染物，并进行自身增殖，维持系统中高浓度的生物群体。
好氧采用活性污泥法。
（2）设计参数：
设计水量：
Q=10000m3/d
尺寸：
L（m）×B（m）×H（m）=××6.0m3数量：
1座
停留时间：
HRT=
气水比：
15：
1
结构形式：
钢砼结构
（3）主要设备：
A.、布气系统数量：
1套
B.、微孔曝气管
规格：
KBGφ69-580数量：
1670支
C、在线溶氧仪
型号：
ISI（E+H）OOM/OLM223数量：
1套
2.7.7二沉池
（1）功能：
好氧池出水进入二淀池进行泥水分离。
部分沉淀污泥回流到生化系统，剩余污泥输送到污泥处理设施进行处理。
（2）设计参数
设计水量：
Q=10000m3/d
尺寸：
D（m）×H（m）=Φ×数量：
1座
表面负荷：
q＝0.82m3/（m2·h）
结构形式：
钢砼结构
（3）主要设备
A、污泥回流泵
型号：
GW200-250-11-15数量：
2台（1用1备）
流量：
Q=250m3/h扬程：
H=11m功率：
P＝15kW/台
B、周边传动刮吸泥机
型号：
RZBX-26数量：
1套功率：
P=套
C、中心导流筒数量：
1套
D、浮渣挡板数量：
1套
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