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我国造纸工业废水的特点与现状
目录
目录I
第一章绪论II
1.1我国造纸工业废水的特点与现状II
第二章造纸废水处理工艺分析及设计VII
2..1 物理化学法VII
2.2 生物处理IX
2.3 真菌处理X
2.4 集成处理工艺X
2.5现有新工艺XI
2.6.采用的工艺流程XI
第三章计算书XIII
第四章结论XV
参考文献XVII
第一章绪论
1.1我国造纸工业废水的特点与现状
1.产量持续增长
全球造纸行业生产与消费每年以2－3%的速度增长，亚洲以8.5%增长，名列各大洲之首，而中国造纸行业以18.13%的增幅列亚洲之首。
2004年1-12月份,全国规模以上企业生产机制纸2873.6万吨,同比增长19.5%,机制纸板1989.6万吨,比上年增长21.7%。
造纸行业实现工业总产值3143.58亿元,同比增长24.77%；销售收入为2988.48亿元,比去年同期增长22.57%；实现利润141.05亿元,同比增长20.42%,创历史最好水平。
我国印刷、包装业平均每年以18%的速度递增，我国的纸品需求也快速的增长，我国现在已经是世界上仅次于美国的第二大纸品消费国,各类纸和纸制品的消费量占世界纸消费总量的14%以上截止2005年5月底我国全部的造纸企业累计工业总产值完成9281029.3万元，同比增长19%，累计产品销售收入8852972.9万元，同比涨幅在20%以上，累计利润总额401151.9万元。
预计在未来几年,我国造纸业增长速度仍将高于GDP的增长速度,其增幅在10%-15%之间。
我国制浆造纸工业产量已居世界第三位，但人均消费水平仍十分低下，急待进一步提 高。
近年来，纸及纸板产量保持在2700万t/a左右。
尽管我国纸及纸板产量于20世纪90 年代初已居世界第三位，加上每年进口数百万吨纸及纸板，人均仅约25kg/（人.a），只有世界人均水平的1/2，远低于发达国家200～300kg/（人.a）的水平。
2.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
我国自制浆中木浆比例仅占14.86%，即85%以上均为非木浆。
在各种制浆方法中，硫酸盐法俩法浆占65.89%，是主要浆种，其中45%为禾草浆，占总浆产量的近1/3。
实际上在硫酸盐法／碱法“禾草浆”中，绝大多数为麦草浆。
稻草浆由于质量更差，一般多用于石灰法制半化浆，很少用于碱法/硫酸盐法浆。
众所周知，草浆质量差、效率低、污染重，但在相当长的时间内又不得不以草浆制浆造纸。
因此探讨与发展适应草浆生产的新技术，以提高其质量与效率并控制其严重污染，是十分迫切的。
3.企业规模过小
据20世纪80年代后期的报道，国内共有浆厂1111家，纸厂4041家，平均规模分别为浆厂14.5万t/a、纸厂5.8万t/a。
20世纪50年代前期我国造纸企业的平均规模尚不足500t/a；1996年升至4000t/a。
但与国际纸厂平均规模相比，仍低十余倍。
小制浆造纸厂设备简陋、工艺落后，几乎没有任何控制污染的措施，这是“一个小造纸厂污染一条河”的根源。
4．物耗、能耗高，污染严重
国际上造纸工业也属物料、能耗高的污染大户。
近年我国造纸工业的商品碱用量已达100万t左右，年总用碱量（加回收碱）达140万t左右；而宏观碱回收率尚不足30%，即每年有约百万吨左右的碱流失，约占全国烧碱产量的1/4左右。
1997年碱法俄酸盐法草浆（主要是麦草浆）产量达340万t，每吨禾草浆耗碱按300kg计，则年用碱量达约100万t；而当年禾草浆/麦草浆的回收碱量仅约8000t，宏观碱回收率不足1%。
我国造纸工业的综合能耗一般要达1.55t/t（标煤／产品），比国际一般水平高出近一倍。
黑液有机物热值按标煤热值1/2计，相当于流失标准煤约120万t。
每吨麦草浆CODcr发生量约1000kg，即总发生量达340万t。
CODcr在工艺过程的衰减、转移率按30%计，排敖的CODcr可达238万t。
据1995年环境统计年报的数据，全国县及县以上造纸及纸制品工业废水排放量为23.9亿m3，占全国工业废水排放总量的11%，废水中排放的CODcr达321万t，约占全国总排放量的41%，而麦草化学浆所排放的CODcr为238万t，可占全造纸行业排放量的74%，无疑是重中之重。
文章引用自：
二、制浆造纸工业的产业政策
针对我国制浆造纸工业的严重污染，国家多年来三令五申，要求严格控制造纸工业的严重污染。
早在1984年，国发（84）135号文《国务院关于加强乡镇、街道企业环境管理的规定》中已明确指出：
“乡镇、街道企业不准从事污染严重的生产项目，如……造纸制浆等工业项目，已建成的要进行调整，分别采取关停并转措施”。
1986年原轻工业部制定了《造纸工业水污染防治规划和实施细则》，提出到1995年造纸工业的主要污染物要65%经过治理达到国家排放标准，使污水量比1985年减少35%，SS和有机污染物（以BOD计）的年排放量比1985年削减50％。
1988年国家环委、原轻工业部、农业部、财政部以（88）国环字第015号颁发了《关于防治造纸行业水污染的规定》，对造纸工业不同制浆方式的企业水污染防治对策、目标、新扩改项目都提出了十分具体并符合国情的要求。
1996年颁发了《国务院关于加强环境保护若干问题的决定》，规定1996年9月31日前取缔5000t以下的小制浆厂，至2000年全国所有工业企业达标排放。
国务院针对重点污染地区——淮河流域颁发了国函（96）56号文，要求1997年前实现全流域工业污染达标排放，2000年要实现淮河水体变清。
1997年8月原中国轻工总会（现国家轻工业局）发布了《制浆造纸工业环境保护行业 政策、技术政策和污染防治对策》，扼要如下：
预计“九五”末机制纸及纸板产量达3000万t，平均年增长4.6%，人均消耗量达26kg。
2010年规划机制纸及纸板产量达4000万t，平均年增长3%，人均消费量36kg。
以调整和优化结构为核心，着力提高增长的质量，使造纸工业从规模小、技术落后、污染严重，逐步向原料和产品结构趋于合理、重点企业向实现大型化和生产现代化、基本控制环境污染的方向发展。
“九五”期间以厂内治理为主，加强实施综合防治，力争基本控制污染，所有制浆造纸企业到2000年，其中淮河流域在1997年底，要做到达标排放，使环境保护与行业发展步入良性循环轨道。
1．行业政策
（1）鼓励发展
①商品纸浆新扩建10万t/a以上木浆厂；5万t/a以上非木浆厂；3.4万t／a以上麦草浆厂。
②造纸原料基地专用林及芦苇基地。
③胶印新闻纸改扩建现有企业达5万t/a以上。
④胶印书刊纸改扩建现有企业达5万t/a以上。
⑤牛皮箱板纸，高强瓦楞纸等箱板纸新建项目10万t/a以上_；改扩建项目3万t/a以上。
⑥高档涂布纸及纸板、涂布白纸板、涂布箱纸板 新建项目10万t/a以上，改扩建项目3万t/a以上；铜板纸、轻量涂布纸新建项目5万t/a以上，改扩建项目1万t/a以上。
⑦下列产品质量应达到国际先进或国内先进标准 高档信息用纸；高档卷烟纸；中高档生活用纸；食品包装纸及纸板。
（2）限制发展玻璃纸；低档瓦楞原纸；低档黄纸板；油毡原纸。
（3）禁止发展新建及改扩建年产1.7万t以下禾草碱法化学浆及禾草半化学本色浆。
2．技术政策
（1）重点发展适用技术，形成多层次的结构。
（2）引进技术与装备，要在消化吸收的基础上积极研制和开发适用于我国制浆造纸的技术与装备，严格控制同类技术装备的重复引进。
（3）适应我国造纸原料多样化的特点，在化学纸浆的制浆方法上，以发展碱法（硫酸盐法）制浆为主，适当发展半化学制浆和化学机械制浆，其他制浆方法必须因地制宜地选用。
（4）木材原料的制浆造纸技术，要重点解决提高得率、白度、强度的化学浆和化机浆生产技术。
需进一步开发完善利用速生材制浆的生产技术。
（5）非木材纤维原料的制浆造纸技术，要进一步提高芦苇、麦草、红麻、竹子、甘蔗渣等纤维原料的合理利用及生产优质漂白化学浆、半化学浆及化机浆的技术。
重点解决草类纤维原料的备料、黑液提取、高浓筛选、中高浓打浆、漂白及适用的污染防治技术与装备。
（6）漂白向多段漂发展，并逐步推广二氧化氯、过氧化氢、氧碱、氧脱木素、臭氧等漂白技术，木浆一般采用三段至五段漂白，草浆一般采用三段漂白。
（7）废纸回收利用技术，重点解决废纸分类、分级利用与废纸脱墨、废水处理及废纸浆合理配抄纸和纸板的生产技术。
（8）打浆向盘磨发展，逐步采用高、中浓磨浆工艺。
（9）抄纸设备以发展中、高速长网纸机为主。
国产长网造纸机的发展，幅宽以1.7～5m，车速200~800m/min为宜。
（10）制浆造纸过程中要积极推广应用微电子技术，控制产品质量，提高生产管理水平。
（11）制浆造纸工业污染物的防治，要逐步推行清洁生产，开发和采用资源综合利用的新工艺、新技术、新设备和检控技术。
减少污染物的发生量和排出量。
①制浆造纸工业“三废”治理重点是废水，要研究、开发、完善废水回收和综合利用技术。
②碱法（硫酸盐法）化学制浆必须采用碱回收技术，回收碱及热能。
同时妥善处理白泥，在此基础上，对废水进行以生化法为主的两级处理，使之达到排放标准。
③酸法化学浆及亚铵法制浆废水，采用综合利用技术减少污染负荷，并在此基础上进行二级处理，使之达标排放。
④半化学浆、石灰法浆废水处理可采用厌氧发酵技术生产沼气回收能源，并对废水进行二级处理，使之达标排放。
⑤化机浆废水可采用两级生化法处理，使之达标排放。
⑥造纸白水可采用封闭循环节水技术，同时回收纸浆。
⑦制浆造纸生产过程固体废弃物及生物质废渣，可采用废渣锅炉回收热能或综合利用技术。
⑧对工艺技术尚不成熟，经济不尽合理的造纸环保技术，需经过生产鉴定可行之后，方可采用，不宜盲目推广。
3．污染防治对策
制桨造纸工业污染总的原则是从预防、管理、处理三个方面加以控制。
水处理的正确方法的选择取决于纸厂的整个造纸工艺、用水系统及目标值。
其中一项非常重要的任务就是要确定水处理装置以及整个造纸厂的耗水量和回用水量的目标值。
整个造纸厂的平衡应在充分考虑产量、质量、费用和损耗的基础上进行优化。
关键的一点是弄清楚要去除什么样的杂质，需要什么样的水质，水处理装置放在什么位置，以及它们与工艺流程和产品质量之间的互相影响，使成本费用达到一个合理的程度。
1.2设计任务
根据东北电力大学教务处《课程设计计划任务书》所下达的设计要求，该设计本着技术先进、经济可行的原则，采用先进成熟可靠的废水处理技术，充分利用废水处理中的副产物——沼气，尽量减少投资和运行费用；选用的设备维护方便，运行稳定，充分利用国内外先进的技术和设备，以提高废水处理效果，并最终达到社会效益、环境效益和经济效益三者兼顾；选用的废水处理工艺，力求技术先进可靠，节省工程投资，高效节能，降低运行成本。
1.2.1设计规模
设计平均水量：
5000m³/d
1.2.2处理程度的确定
进水水质
出水水质
COD
（mg/L）
50000
600
BOD5
（mg/L）
8000
50
pH
9.0-10.5
7.5
SS
（mg/L）
2350
110
第二章造纸废水处理工艺分析及设计
目前造纸废水处理方法的工艺流程主要有:
2..1 物理化学法
物理化学法包括对悬浮物、粒子、色度和有毒化学物的沉积、浮选、吸附、筛选、凝固、氧化、臭氧化作用、电解、反渗透、超滤和纳滤等。
2.1.1 沉积和浮选
采用沉积工艺可以去除总悬浮物的80%,Rajvaidya等人报道[1]加入净水剂可降低总悬浮物的70%～80%,Gubelt等人报道通过气浮工艺可使TSS降低65%～95%,Wenta等报道通溶性空气浮选使TSS降低达95%。
田永淑[2]采用浸没燃烧浮选去除木质素,处理效果较佳。
2.1.2 凝固和沉淀作用
凝固和絮凝在制浆造纸废水处理中常用于三级处理Wanger等人研究发现对于含酚化合物及氨苯璜胺的制浆废水中用H2O2等处理,酚的含量可减少至1mg/L,总的有毒化合物可减少46%。
Dilek和Gokcay报道用明矾做絮凝剂处理造纸机排放的废水,COD的去除率可达96%,处理制浆废水COD的去除率达50%,处理漂白段的废水COD的去除率达20%。
Chernoberezhskii等人报道选用硫酸铝和其它改良的吸附剂能有效去除木材制浆造纸废水的色度。
朱勇强等研究了硫酸铝和聚丙烯酰胺（PAM）作为混凝剂的混凝气浮法处理纸板中段废水,浊度去除率达97%以上,COD去除率达80%以上。
2.1.3 吸附作用
Murthy等人报道使用活性碳、硅藻土、煤炭能有效去除废水中的色度。
Shawwa等人报道使用活性碳作吸附剂处理漂白段废水对色度、COD、DOC、AOX的去除率均达到90%;陈应福等研究了粉煤灰等处理造纸废水,结果表明粉煤灰能有效吸附造纸废水中的SS、COD、色度等,使废水达到零排放指标。
2.1.4 化学氧化作用
Balcioglu和Ferhan报道通过光催化剂的氧化作用,处理硫酸盐漂白废水时处理效果较佳,缺点是对COD和氯的浓度有要求。
Zamora等人报道比较使用光催化剂如O2/ZnO/UV,O2/TiO/UV,O3/UV处理漂白废水中含酚等化合物,结果表明在短时间内处理效果较佳的是O2/ZnO/UV,O2/TiO/UV工艺。
Verenich等人报道通过湿氧化法处理废水使废水的生物降解性提高30%～70%;李辉等[3]研究表明TiO2光催化氧化可以有效地处理酚类、卤代烃类、氰化物及各种有机酸等。
贾金平等[4]研究采用光催化技术处理硫酸盐法制浆黑液,大大降低黑液中酚类化合物的浓度,COD及色度去除率可分别达94.2%和99.6%,出水几乎清澈透明。
2.1.5 膜过滤
Jonsson等人报道用膜过滤法处理造纸废水,并比较了超滤和超滤联用气浮法的处理效果,结果表明单独使用超滤工艺对TOC、色度、SS的去除效果分别达54%、88%、100%,而超滤联用气浮选工艺对TOC、色度、SS的去除效果分别达65%、90%、100%;Dube等人报道通过反渗透工艺对BOD、COD的去除率达88%、89%。
Merrill等人报道选用膜分离工艺（MF）和粒状膜过滤工艺（GMF）处理制浆造纸废水中的重金属,去除效果极优。
阎光明等用纳滤膜对木材制浆碱萃取阶段所形成废液进行脱色,发现废液中的带色物质、木质素和氯化木质素均可被截留,色度去除达98%。
2.1.6 臭氧化作用
Yeber等人报道用臭氧处理制浆造纸废水,能有效去除COD、TOC等,以及增加废水的可生化性。
2.2 生物处理
2.2.1 活性污泥法
Knudsen等人报道通过二级活性污泥工艺处理废水对于BOD、可溶性COD有很高的去除效果;Hansen等人报道改进的活性污泥床工艺处理废水,COD、BOD的去除效果分别从51%上升到90%,70%上升到93%。
Chandra报道通过活性污泥中的微生物群（如假单孢菌、柠檬酸细菌、肠道细菌等）的生物降解可有效去除废水中的色度、BOD、COD、酚类和硫化物等。
施英乔等人研究发现,活性污泥法处理过程的厌艺处理废水,COD、BOD的去除效果分别从51%上升到90%,70%上升到93%。
Chandra报道通过活性污泥中的微生物群（如假单孢菌、柠檬酸细菌、肠道细菌等）的生物降解可有效去除废水中的色度、BOD、COD、酚类和硫化物等。
施英乔等人研究发现,活性污泥法处理过程的厌氧、缺氧、好氧环境抑制了引起污泥膨胀的丝状菌的繁殖生长,同时证明了活性污泥法的优势。
2.2.2 好氧塘
Achoka报道氧化塘工艺处理造纸废水,对于废水中的化学物质的去除率达50%以上。
Schnell等人报道氧化塘工艺处理造纸废水,有效去除废水中的BOD、AOX、氯酚、多氯酚类化合物。
2.2.3 好氧生物反应器
文献报道序批式生物反应器（SBR）工艺处理制浆造纸废水,对于废水中的甲醇去除率达到100%,而COD的去除效果达90%以上;采用高效生物反应器（HCR）工艺污水滞留时间为1.5h,处理TMP工艺废水,可有效去除废水中的COD、TOC、BOD、木质素及树脂酸等污染物。
另一文献报道通过一移动床膜生物反应器（MB2BR）处理制浆造纸废水高效去除废水中的COD。
Berube和Hall研究报道用膜生物反应器处理造纸废水中TOC去除率达93%。
Rovel等人成功研究了用生物滤膜处理制浆造纸废水,对于废水中的BOD、COD、SS、AOX的去除率分别达到76%、62%、81%和48%。
2.2.4 厌氧处理
1980年以前,厌氧工艺基本不用于制浆造纸废水的处理,认为更适合处理高浓度有机废水。
厌氧过滤、上流式污泥反应器（UASB）、流化床、厌氧塘以及厌氧接触反应器等厌氧工艺现已被用于制浆造纸废水的处理。
Chen和Horan研究报道用UASB工艺处理制浆造纸废水,废水停留时间为6h,废水中的COD、硫化物的去除率达66%和73%。
2.3 真菌处理
Taseli和Gokcay在1999年从软木漂白浆废水中分离出真菌青霉菌属,对于废水中的AOX和色度的去除达到50%。
Saxena和Gupta研究发现白腐菌属金孢子菌和其它白腐菌混合使用能有效去除制浆造纸废水中的色度。
唐刚等用真菌处理造纸废水中的木素,结果表明在pH6.5时,对50%黑液的COD去除率达88.7%,木素去除率达72.3%。
2.4 集成处理工艺
不同工艺的混合或集成工艺处理造纸废水效果更佳。
Verenich等人在2001年报道,用凝固和湿法氧化的混合工艺处理制浆造纸废水COD去除率达51%,色度的去除率达83%,木质素的去除率达75%。
Helble等人1999年报道用臭氧和生物膜反应器混合工艺COD的去除率达80%;
Schmidt和Lange2000年报道,用活性污泥法和臭氧混合工艺作为制浆造纸废水的三级处理,COD的去除率达87%～97%,BOD的去除率达97%。
福建南纸股份公司采用好氧-厌氧组合处理反应器,COD和SS的去除率均可达95%以上。
武桐等针对草浆造纸中段废水,进行了厌氧折流板反应器ABR（AnaerobicBaffledReactor）、SBR组合处理工艺的研究,结果表明组合工艺处理效果好,COD和BOD5去除率达90%左右,抗冲击负荷能力强。
2.5现有新工艺
2.5.1利用活化粉煤灰处理造纸废水
粉煤灰是一种松散固体集合物,是由Si、Al、Ca、Fe、C等元素的氧化物和一些微量元素、稀有元素组成的海绵状和空心球状的细小颗粒,具有很大的比表面积。
对这些材料进行活化处理,可大大提高灰的物理和化学吸附性能,进而用作吸附材料。
对粉煤灰进行活化能增加其对造纸废水COD的去除效果;最佳的试验设计为40%硫酸活化、粒度160～200目、投加量为30g/100ml;影响COD去除率的因素中,投加量影响最大,粒度次之,活化方式影响最小。
2.5.2Biolak工艺处理造纸废水
Biolak（国内称之为百乐克）工艺基于多级A/O理论和非稳态理论,在同一构筑物中设置了多个A/O段,使污水能够经过多次的缺氧与好氧过程,强化了污泥的活性,创造了适于各种微生物生长的良好环境,实现了对有机物、氮和磷的高效去除。
Biolak工艺是一种低负荷活性污泥工艺,它采用数池（除磷池、曝气池、沉淀池、稳定池）合建的方式,布置简洁,建造方便,出水水质稳定而良好。
2.5.3DMC废水处理新工艺
DMC清洁法污水处理技术是催化法造纸技术中的一项污水处理专业技术。
该技术摆脱了传统污水处理方法的复杂工艺，以全新的设计理念和独特的处理工艺，利用高效絮凝剂和金属膜自动固液分离技术，大大提高污水处理的效率和标准，创造了污水处理领域中革命性的清洁生产治污技术。
DMC污水处理工艺是一种处理含有难降解有机物废水的新工艺。
这个工艺主要是处理的污水和高效絮凝剂混合，使其发生物理、化学反应，将污水中的悬浮物质、胶体物质通过混凝形成絮体，再通过高浊度污水净化器——金属膜过滤机组，使絮状物与水快速分离达到水质净化要求。
2.6.采用的工艺流程
本设计采用最近新型的电絮凝法
2.6.1.主要装置
装置是湖北科林环保公司生产的KL-1型电絮凝气浮装置。
1凝聚定时调节旋钮2换极周期调节旋钮3电源开关
4循环泵开关5刮泡电机开关6水槽7泵
8出水管9进水管10电极反应槽
11刮板12浮渣槽
2.6.2.装置原理方法
将原水稀释一倍，装入水槽中，调节废水的PH值并投入0.8g/l的Nacl.通电后。
废水经水泵提升到电解池反应槽中，调节电流使电流密度为4.3mA/cm，通电45min.
2.6.3.工艺流程图
原水—集水井—斜网过滤—调节池—混凝池（污泥进入污泥处理池，进行处理）—电絮凝气浮装置—清水池—出水
2.6.4.结论
电絮凝处理造纸废水的优化条件；ph值5.2~8.0电流密度4.3mA/cm，处理时间45分钟。
Nacl投加质量0.8g/l,电极间距离1cm。
在最佳处理条件下，造纸废水中的COD从1264mg/l下降到112mg/l，去除率达到百分之九十一点七。
与药剂絮凝法相比，电絮凝法处理造纸废水具有效果好，易于操作和实现自动化的优点。
第三章计算书
3.1集水井
设停留时间为2h,
V=qt=5000/24*2=417m3
集水井最高水位-0.5m,最低水位-4.0m,进底-4.5m
平面尺寸:
10000*5000
3.2细格栅
栅网尺寸:
600*1100栅筒转率:
0.75kw
3.3调节池
设停留时间为3h,体积
V=qt=5000/24*3=625m3
调节池最高水位-0.5m,最低水位-4.0m,井底-4.5m
平面尺寸:
600*6002个
3.4加药罐
出水量209m3/h,a为药剂最大剂量400mg/l,b为溶液浓度百分比15,昼夜配置3次,容积:
W=24*100aq/1000*1000bn=400*209/417*15*3=4.46m
设溶液池高度:
H=1.5M,溶液池半径:
R2=w/H*3.14R=0.95M
加药流速:
v=aq*0.001/b*1000*0.001=0.56m3/h
3.5电絮凝气浮装置
Nacl用量:
m=0.8g/l电流密度:
i=4.3mA/cm2水槽面积:
s=4m*3m高度H=3m电解时:
T=0.75h,所以,
Nacl总用量:
M=Q*1000*m/1000=167.2kg
耗电量Q=nIt=nis=4*4*3*4.3/1000=20.64kw
综合考虑，采用4台序排
3.6污泥浓缩池
污泥去除率85%
污泥量：
N=100cwQ/（100-p）y1000=100*550*85%*5000/4*1000*1000=61.8m3/d
其中，v：
沉淀污泥量m3/d
Q：
污水流量m3/d
C:
进水悬浮物浓度，取550mg/l
W:
去除率85%
y：
污泥浓度，1000kg/m3
污泥池面积：
污泥固体通量取M=
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