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全国造纸工业污水的排放量以及相应的化学耗氧量(CODcr)分别约占全国排放总量的11%和43%,分别占第3位和第1位,成为中国水环境污染的重要来源之一。针对造纸废水污染物浓度高、色度高和可生化性差的特点,目前主要的处理工艺有:厌氧、好氧等生物处理工艺和混凝、吸附等物理化学工艺。但随着废水回用程度和环保标准要求的不断提高,包括MBR在内的新工艺都不断地被应用于造纸废水处理的工艺设计或工程改造中。
本论文针对山东贵和纸业有限公司的造纸废水的有效处理进行研究,主要内容分为三部分,第一部分是:针对该造纸废水的特点以及目前运行工艺的缺陷设计与处理试验,主要的单元反应器包括:水解反应器、厌氧反应器、流化床反应器和膜生物反应器等;第二部分是:参照上述预处理试验的处理效果及目前处理工艺设施、设备的运行和空间布局状况,设计新的造纸废水处理工艺,该工艺路线主要包括的单元工艺为:水解反应、厌氧反应、曝气流化床和氧化沟等。第三部分是:对改造后的废水处理工艺进行启动、驯化和运行试验,考察新工艺的运行效果,并对其中出现的问题进行探讨。
主要研究结论如下:
水解反应阶段大约可以去除10%作用的有机物,并将难生化的有机物通过酸化过程,进一步提高其生化性;厌氧过程大约可以将水解后的废水中大约80%的有机物予以有效去除,通过该过程,将高浓度有机物在耗能低的情况下予以较大幅度地去除,并产生可以利用的沼气;曝气生物流化床和膜生物反应器都可以将厌氧处理水中大约50%的有机物予以有效去除,该过程使用悬浮填料附着生长的微生物,对营养程度较低的造纸废水能继续予以较大程度地降低。
论文根据中试结论,经过方案论证,最终设计和采用“气浮沉淀-水解酸化-HAR-缺氧-氧化沟+曝气生物滤池”组合工艺,对日排放量为30,000m3的造纸中段废水进行处理,工程建设完成后出水水质达到《造纸工业水污染物排放标准》[GB3544-2001(非木浆)]规定的一级排放标准。(其中25000m3/d氧化沟出水回用造纸车间,其中深度处理水量5000m3/d。)。废水处理工程总投资2143万元,运行费用共计1.60元/m3,相比以前的工艺,新工艺年节约运行费用360万元,预计6年节省的费用就可收回目前的投资。
本工艺的设计对包括造纸废水在内的同类废水的有效处理,有着很强的借鉴意义。但因该设计基于山东贵和纸业公司对其环境和经济方面的具体要求,目前的运行工艺中没有沼气综合利用装置,存在一定程度的资源浪费;而包括曝气生物流化床在内的新工艺在较长时间的运行过程中,由于造纸工艺和原料等技术更新所带来的废水水质变化,以及填料材料物化性质的改变,经常会出现填料结构和流化状态下降,以及色度去除效率不大等等不良效果。因此,论文对造纸废水工艺的探讨将继续深化。