环境工程毕业论文1造纸污水处理.docx
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环境工程毕业论文1造纸污水处理
环境工程造纸污水处理毕业论文
第1章前言1
1.1造纸废水的简介1
1.1.1引言1
1.1.2造纸废水处理的实际意义1
1.1.3国内外研究现状1
1.1.4处理工艺现状1
1.1.5工程设计方案的选择原则3
1.2设计概况4
1.2.1设计名称4
1.2.2设计内容4
1.2.3设计主管单位4
1.2.4设计编制原则4
1.2.5工程技术采用的主要技术规范和标准5
第2章工程概况6
2.1设计的基本规划6
2.1.1处理方案的选择6
2.1.2污水治理规划与对策6
2.1.3污水处理系统的设计规模6
2.1.4水质目标6
2.2工程技术参数7
I
2.2.1设计规模7
2.2.2污水量变化系数7
2.2.3设计水质指标7
2.2.4设计水的排放效果7
2.2.5污水的排放7
2.3厂址选择7
2.3.1厂址选择条件7
2.3.2交通运输和水电8
第3章工程计算9
3.1工程设计9
3.1.1处理工艺9
3.1.2工艺流程9
3.1.3工艺说明9
3.1.4处理水的去向9
3.1.5污泥的处理及出路10
3.2主要构筑物的设计计算10
3.2.1纤维回收机10
3.2.2集水调节池11
3.2.3UASB反应器的设计13
3.2.4SBR反应器的设计17
3.2.5污泥浓缩池的设计22
第4章管道计算25
4.1管道的选型计算25
4.1.1污水管道的选型原则25
4.1.2污水管道的选型25
4.1.3污泥管道的选型25
第5章总体设计26
5.1平面布置26
II
III
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第1章前言
1.1造纸废水的简介
1.1.1引言
随着我国造纸业的迅速发展，造成环境污染尤其是水的污染越来，据统计资料显示，目前我国有大中小型造纸厂总数10000余家，年排放废水量高达40多亿立方米，占全国工业总排放量的18.6%；从废水中污染物排放量看，排放废水中COD约占全国工业COD总排放量的44.0%；从色度排放量看，制浆造纸业、纺织印染和制革更是稳居前三位。
所以制浆造纸废水的排放给环境带来了极大压力，也带来了一系列与经济发展不相适应的问题。
在许多地区，制浆造纸带来的污染已经或正在成为当地主要的污染源。
如何在保证造纸业健康发展的同时，改善人们生活和居住环境，提高生活质量，加快社会主义经济建设步伐，是当前国民经济发展的一项重要任务。
随着我国造纸业的迅速发展，造纸废水污染将不断加剧，其污染防治迫在眉睫。
1.1.2造纸废水处理的实际意义[1-2]
造纸废水由于有机物浓度高的特点，带来严重的水质污染问题，不仅影响经济发展，而且还危及生态安全，并对人的生命健康产生有害影响。
鉴于造纸废水具有很大的危害性，所以必须经过专门的污水处理厂进行净化、消毒等处理，才能排入城市水管道或环境水体，这样才能保证良好生态环境和人民的身体健康。
1.1.3国内外研究现状
国外造纸发达国家对于制浆造纸废水的治理一直不遗余力，从环境立法上对废水排放更是从严要求。
我国制浆造纸工业产量持续增长已居世界第三位，导致森林资源匮乏，不得不以非木纤维尤其是禾草原料制浆造纸再加是企业规模过小，设备简陋工艺落后，从而导致造纸业污染及其严重，甚至有“一个小造纸厂污染一条河”的说法。
所以造纸废水的有效处理和排放是目前的迫切需求。
1.1.4处理工艺现状[3]
目前制浆造纸废水处理按其流程，可分为以下处理工艺：
一级处理工艺由滤池、调节池组成。
由于制浆造纸废水有机污染物浓度高，悬浮物高，为了降低二级处理工艺的污染负荷量，采用化学混凝和絮凝气浮工艺或沉淀处
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理工艺作为强化一级处理的系统也日趋增多。
二级处理工艺目前主要以生物厌氧处理和生物好氧处理为主导工艺。
生物厌氧处理多为上流式厌氧污泥床反应器（UASB），而好氧部分选择性比较大，有活性污泥法、生物膜法、氧化沟法、SBR法和两段活性污泥法等。
为了降低制浆造纸废水的处理成本，减少污水处理的投资费用，实际处理工程中经常进行各种处理方法的组合，最大限度的发挥各段处理工艺的优势，提高处理效果。
而近年来我国对环境质量要求进一步提高，对造纸行业排放水要求更加严格，二级生物处理法处理后的制浆造纸废水再进行三级处理，使处理后的水更加清澈，成为可再用的资源。
三级处理技术措施主要有混凝沉淀法、过滤法、活性碳吸附法和化学氧化法等。
制浆造纸废水主要污染成分为有机污染物，属于高浓度有机废水，因此制浆造纸废水生化处理工艺已成为制浆造纸废水处理系统最重要的组成部分之一。
制浆造纸废水的化处理技术与其它工业废水处理和城市污水处理技术一样，主要是利用微生物的吸附作用和新陈代谢作用原理处理废水，微生物以废水中有机物为营养源，通过微生物一系列的生物过程，将高分子复杂的有机污染物分解为低分子简单物质，使废水经生化处理后达标排放。
在制浆造纸废水二、三级处理工艺中常用以下几种处理机制：
（1）上流式厌氧污泥床反应器（UASB）
上流式厌氧污泥床反应器（UASB）是厌氧处理的一个有代表性的形式。
在这种反应器中，废水从底部均匀进入并向上运动，反应器下部为浓度较高的污泥床，上部为浓度较低的悬浮污泥床。
正常情况下，有机物负荷可达到l5kgCOD/m3.d，COD去除率为90%左右时，其污泥负荷可高达30-50kgCOD/m3.d。
在利用UASB反应器处理造纸废水时，有机物体积负荷率、营养平衡状况和碱度对厌氧污泥粒化特性的影响很大。
目前，该技术己被广泛用于城市污水、制糖废水、石油化工废水、造纸废水、印
染废水、制革废水等工业废水处理。
（2）氧化沟法（DO）
氧化沟法是一种新型活性污泥法，其曝气池呈封闭的沟渠形，废水和活性污泥的混合液在曝气渠道中不断循环流动，因此被称为“氧化沟”。
氧化沟采用的水力停留时间长达1040h，污泥龄一般大于1d，有机负荷低，仅为0.05~0.15kgBOD/kgVSS.d，悬浮状有机物在氧化沟内可以被彻底的降解，因而已实质上相当于延时曝气活性污泥法。
目前，该技术己被广泛用于城市污水、石油化工废水、造纸废水、印染废水、制
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革废水等工业废水处理。
（3）间歇式活性污泥法（SBR）
SBR是间歇式活性污泥法的简称。
它是近年来在国内外被引起广泛重视和研究日趋增多的一种污水生物处理新技术。
废水在同一反应池内按时间顺序实现进水、曝气、沉淀、排水、闲置五个阶段。
与传统活性污泥法相比，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替
代传统的动态沉淀。
它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是
SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。
不设二沉池和污泥回流设备，不设调节池，将厌氧消化（或缺氧）、好氧分解和沉降集中在同一反应器中，通过控制时间程序完成处理运行。
SBR是完全混合式曝气，具有调节水质和水量的功能。
近年来，SBR法处理造纸废水逐渐被应用和推广。
（4）吸附生物降解法（AB法）
AB工艺是吸附—生物降解（Adsorption-Biodegradation）工艺的简称。
其由A段—吸附絮凝池和B段—生物氧化两个曝气池串联而成。
两段有各自的沉淀池和独立的污泥回流系统。
A段为吸附段，该段曝气池有机负荷高，停留时间短，在缺氧（兼氧）环境下工作;B段为生物氧化段，B段曝气池在低负荷下运行。
AB法与传统的生物处理法相比，在去除效率、运行稳定性、工程投资和运行费用方面均具有明显的优势。
近年来被广泛应用于城市污水处理和工业废水处理中。
（5）生物接触氧化法
生物接触氧化法目前在制浆造纸废水处理工艺得到较多的应用。
它是生物滤池（生物膜法）和活性污泥法的结合产物。
与活性污泥法不同的是生物接触氧化法在氧化池中，大部分微生物附着在固体填料表面上，形成两种悬浮—附着微生物共生的形态。
生物接触氧化法用于较高工业废水处理中，一般采用两段处理流程，两段法流程对于水量、水质的冲击负荷具有很强的耐冲击能力。
制浆造纸废水由于废水排放的瞬间性和有机污染负荷变化较大，因此采用一段法在第一段氧化池中的微生物遭受毒害时，导致处理能力降低，而对第二段影响较小，出水水质仍保持稳定。
1.1.5工程设计方案的选择原则[4]
工程设计方案的选择应遵循三条原则：
（1）技术合理
应正确处理技术的先进性和成熟性的辨证关系。
一方面，应该重视工艺所具备的
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技术指标的先进性，同时充分考虑中国的国情和工程的性质。
造纸废水的水量大，危害也较大，所以要考虑工艺的成熟性和可靠性，在提倡技术先进的同时，要首要考虑技术的合理，把风险降到最低。
（2）经济节能
节省工程投资是污水处理厂建设的重要前提。
合理确定处理标准，选择简捷紧凑的处理工艺，尽可能的减少占地，力求降低地基处理和土建造价。
同时，必须充分考虑节省电耗和药耗，把运行费用减至最低。
对于我国现有的经济承受能力来说，这一点尤为重要。
（3）易于管理
造纸废水的处理在我国还处于较低的水平，专业人才相对缺乏，在工艺选择过程中，必须充分考虑到我国现有的运行管理水平，尽可能的做到设备简单，维护方便，适当采用可靠实用的自动化技术。
1.2设计概况
1.2.1设计名称
制浆造纸废水处理系统的设计
1.2.2设计内容
设计水量3000m3/d制浆造纸废水处理系统
1.2.3设计主管单位
西南科技大学环境与资源学院环境工程系
1.2.4设计编制原则
本工程方案的编制遵循以下原则：
（1）认真贯彻国家关于环境保护工作的方针和政策，符合国家的有关法律、规范、标准。
（2）在总体规划的指导下，采取统一规划，使工程建设与城市发展相协调，既保护环境又最大限度的发挥工程效益。
（3）采用适合本地区条件的技术，选用高效节能的污水处理工艺，并充分利用污水厂厂址地形，因地制宜地采用现代化技术，提高管理水平，做到投资省、运行费用低、技术可靠、运行稳定。
（4）妥善处理、处置污水处理过程中产生的污泥，避免二次污染
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（5）选择国内或国外先进、可靠、高效、运行管理方便、维修简便的排水专用设备和控制系统。
1.2.5工程技术采用的主要技术规范和标准
《污水综合排放标准》（GB8978—1996）
《城市污水处理厂污水污泥排放标准》（CJ3025-93）
《污水综合排放标准》（GB8978-1996）
《水污染物排放标准》（GB4426-89）
《造纸废水污染物排放标准》（GB3544-2001）
《工业厂房墙板设计与施工规程》（JGJ2-79）
《造混凝土泵送施工技术规程》（JGJ/T10-95）
《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-88）
《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）
《工程技术标准》
《工程制图标准》
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第2章工程概况
2.1设计的基本规划
2.1.1处理方案的选择
UASB-SBR工艺相对于其它处理工艺来说，污水处理效果更加稳定可靠，工艺控制调节灵活，工艺流程先进、简洁、可靠，便于操作管理，工程实施切实可行，运行维护管理方便，投资运行费用节省，整体工艺协调优化，积极稳妥地引进、采用先进的污水处理和污泥处理的新工艺、新技术和新材料。
UASB-SBR工艺采用先进的节能技术，降低污水处理厂的能耗及运行成本，并且采用先进、可靠的自动化控制技术，提高污水处理厂的管理水平，保证污水处理工艺运行在最佳状态，尽可能减轻工人的劳动强度。
根据以上分析，本次制浆造纸废水处理工艺选用UASB-SBR工艺。
2.1.2污水治理规划与对策
为保证该污水处理厂能够顺利收集造纸废水，在建厂的同时进行污水管道、污水提升泵站和污水截流措施的配套建设。
污水管道和污水提升泵站的能力应考虑截流倍数。
2.1.3污水处理系统的设计规模
根据排放污水的量，本设计采用3000m3/d的设计流量。
2.1.4水质目标
水质目标的确定取决于污水经处理排放后对排放点的影响，根据设计要求，出水水质要达到《造纸工业水污染物排放标准》GB3544-2001中的一级标准。
表2-1一级排放标准主要指标
出水标准
生化需氧量（BOD5）100mg/L
化学需氧量（CODCr）400mg/L
pH6～9
SS100mg/L
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2.2工程技术参数
2.2.1设计规模
总规模：
3000m3/d
2.2.2污水量变化系数
由于该造纸厂污水的最大排放量Qmax=3000m3/d，因此本设计以3000m3/d的流量设计。
2.2.3设计水质指标
表2-2污水主要水质指标
水质指标
生化需氧量（BOD5）2500mg/L
化学需氧量（CODCr）6500mg/L
pH9～10
SS650mg/L
2.2.4设计水的排放效果
表2-3设计水出水指标
进水出水去除率
CODCr6500400mg/L94%
BOD52500100g/L96%
SS650100mg/L85%
PH9-107
2.2.5污水的排放
该厂处理后出水的出路：
由于经处理后的污水有机物含量还是比较高，不能直接排入江河或直接回用，所以应该将处理水排入市政下水道，经城市污水处理厂处理后排入江河或经过再次处理而直接回用。
2.3厂址选择
2.3.1厂址选择条件
污水处理厂尽量建造在造纸厂附近，这样能减少管道的布置，节约成本，同时有
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利于与城市管道的连接，方便处理后出水的排放；
自然条件的选择应该与当地的气候、风向、人文、管理选择有关，选择位置应该在下风向。
气象与水文资料如下：
风向：
多年主导风向西南风气温：
最冷月平均气温1.00C
最热月平均气温32.00C
极端气温，最高为35.00C，最低气温-1.00C，最大冻土深度0.1cm
水文：
降水量多年平均为每年800mm蒸发量多年平均为每年680mm地下水位，地面下5-6m
地质：
厂区周围工程地质良好，适合于建造污水处理厂
2.3.2交通运输和水电
厂内应有规划道路，方便污泥的外运。
供水系统是市政的自来水供水系统，职工的取暖系统和天然气运输管道连接，电源采用变电站出来的交流电压。
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第3章工程计算
3.1工程设计[5-15]
3.1.1处理工艺
本设计采用UASB-SBR工艺，其工艺简单实用，成本低，效率高，构筑物少，处理效果稳定，耐冲击，占地少，低耗高效，管理方便，维护简单，是处理造纸废水较合理、有效的方案。
3.1.2工艺流程
污水纤维回收机调节池
泥饼外运污泥脱水系统
污泥浓缩池
城市污水管
UASB
SBR
图3-1污水处理工艺流程
3.1.3工艺说明
（1）污水的预处理：
纤维回收机、调节池
（2）污水的生化处理：
UASB、SBR池
（3）污泥处理：
污泥浓缩池，污泥脱水机房
（4）处理出水的退水渠
（5）供电系统
（6）监控系统
（7）厂区基础设施：
照明、道路
3.1.4处理水的去向
经处理后的污水，可通过出水管渠排入城市污水管道，使其进入城市污水处理系
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统进一步处理。
3.1.5污泥的处理及出路
泥饼是主要固体废弃物，检验确认完全无害后，可作农肥或供园林部门用非于娱乐场所绿化。
污泥最终处理如作为肥料出售使用，宜通过一套生产治理做成复合肥，装袋后再投入市场。
如泥饼检验不合格，可运往城市垃圾卫生填理厂统一处理。
3.2主要构筑物的设计计算
3.2.1纤维回收机
1.工作原理
本设计拟采用15-20微米孔隙过滤。
微滤机是一种机械过滤的装置，有传动装置、溢流堰布水器、冲洗水装置等主要部件组成。
滤网为不锈钢丝网，其工作原理是将处理水从水管口进入溢流堰布水器，经短暂稳流后，由出水口均匀溢出，分布在反方向旋转的滤筒滤网上，水流与滤筒内壁产生相对剪切运动，固形物被截流分离，顺着筒内螺旋导向板翻滚，由滤筒另一端排出。
从滤网滤出的废水在滤筒两侧的防护罩导流作用下从正下方出水槽中流走。
该机滤筒外配有冲洗水管，用压力水（3Kg/cm2）呈扇形喷射以冲洗疏通滤网，保证滤网始终保持良好的过滤能力。
2.设备特点
（1）结果简单，运转平稳，维修方便，寿命长；
（2）过滤能力大，效率高，一般废水纤维回收率大于80%；
（3）占地小、费用低、低速运转、自动保护、安装方便、节水节电；
（4）全自动连续工作，不需专人看管，回收纤维浓度可达12%以上；
（5）通过换不同网目的滤网可代替浓缩机和圆网脱水机使用。
3.设备选型
根据Q=125m3/h所以本设计选择KWLJ系列纤维回收机（山东滕州市科创轻共机械有限公司）。
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图3-2纤维回收机示意图
表3-1纤维回收机性能参数
过滤面
型号
积m2
过滤水能力T/H
滤筒转速r/min
电机功率（KM）
滤筒直径mm
滤筒有效长度mm
SS去除率%
COD去
除率%
KWLJ514150-3004-63Ф150035007035
4.进出水水质情况
表3-2纤维回收机进出水水质情况表
进水水质mg/L去除率％出水水质mg/L
COD6500354225
BOD2500102250
SS65070195
3.2.2集水调节池
1.设计说明
调节池在污水处理中的最佳位置，应依据每个处理系统的具体情况而定。
水量调节池实际上是一座变水位的贮水池，进水一般为重力流，出水用泵提升。
池中最高水位不高于进水管的设计高度，水深一般为6m左右，最低水位为死水位。
调节池的形状宜为方形或圆形，以利形成完全混合状态。
长池宜设多个进口和出口。
调节池中
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应设冲洗装置、溢流装置、排出漂浮物和泡沫装置，以及洒水消泡装置。
出口宜设测流装置，以监控所调节的流量。
2.设计计算
（1）在24小时周期内的污水平均流量为：
qQ3000125m3/h
T24
（2）调节池的有效容积设计有效停留时间为t=6h
1
Vqt=125×6=750（m3）
考虑增加理论调节池容积的10%～20％。
则调节池的容积应为：
1
V=1.2V=1.2×750=900（m3）
（3）调节池的尺寸
设调节池内的有效水深为6m,超高0.5米，调节池出水由水泵提升。
根据计算的调节池容积，考虑到进水的标高，确定调节池的尺寸为：
采用方形池，池长L与池宽B相等。
则池表面积为：
AV900150㎡
h6
L=B=12.3m取L=B=13m
在池底设集水坑，设池底以i=0.01的坡度坡向集水坑，给水坑设计为2m×2m。
3.潜水搅拌机的选配
为了防止污水中的悬浮物的沉积和使污水均匀，可采用水泵强制循环进行搅拌，也可以采用专用的搅拌设备进行搅拌。
根据调节池的有效容积，搅拌功率一般按1m3污水4～8W选配搅拌设备。
该工程取4W，调节池选配潜水搅拌机的总功率为：
900×4=3600（W）
选择3台（二用一备）潜水搅拌机，单台设备的参数为：
功率：
2.2kw
叶轮直径:
320mm
叶轮转速:
740r/min
型号：
QJB022-320（永嘉扬子江泵业有限公司）
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图3-3潜水搅拌机示意图
4.进出水水质情况
表3-3调节池进出水水质情况表
进水水质mg/L去除率％
出水水质mg/L
COD422510
3802.5
BOD225010
2025
SS1955
185.25
pH9-10
6-9
3.2.3UASB反应器的设计
1．设计参数选择
（根据《给水排水常用数据手册》）
3
容积负荷Nv＝8Kg/（md）污水停留时间6小时
3
污泥产率：
0.1kgMLSS/kgCOD产气率：
0.5m/kgCOD
2．设计计算
（1）.反应器有效容积计算
VQS030003.80251426m3
Nv8
（注：
S0为进水COD浓度）
（2）.截面积计算
为了方便UASB内三相分离器的设计与施工，将UASB设计为方形池子。
取UASB高（H）为6米，超高取0.5米
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则：
A＝Vr
/H＝1426/6＝238㎡
考虑在发生意外事故的时候能不影响工艺的运行同时可以很好的维修,
因此在这里设计了两座UASB反应器。
则：
实际截面积
AA=119㎡≈120㎡
2
设计反应器尺寸为：
12m×10m
（3）布水系统设计
若每个孔口的服务面积设计为4.0㎡,则单座反应器所需要的布水孔
有：
A12030个
4.04.0
布水管安在距池底0.6m处。
为便于安装，取5行管道，6个布水孔/根。
布水孔行距2m、列距2m
（4）三相分离器的计算
为了方便布局，本反应器拟设计5个三相分离器。
①沉淀区的设计
<1>注意事项
a.沉淀区表面水力负荷<1.0m/h
b.沉淀器斜壁角度在
500
600之间,使污泥不至于积累,尽快落入反应区内。
c.进入沉淀区前,沉淀槽底缝隙的流速2m/h
d.总沉淀水深1.5m
e.水力停留时间介于1.5-2h
以上条件都能满足,则可以达到良好的分离效果。
0
<2>沉淀器（集气罩）斜壁倾角取50
沉淀区面积为:
②回流缝的设计
S21224m2
h30.7
取h10.3m,h2
0.m53h,0.m则7，b1
tantan50o
0.6m
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C
图3-4三相分离器简图
由此可得：
b2=2－0.6×2=0.8m
上下三角形集气罩之间回流逢中流速
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