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制漿產(chǎn)生的造紙廢水，污染最為嚴(yán)重。造紙廢水處理應(yīng)著重于提高循環(huán)用水率，減少用水量和廢水排放量，同時也應(yīng)積極探索各種可靠、經(jīng)濟(jì)和能夠充分利用廢水中有用資源的廢水處理方法。
具體內(nèi)容(課題背景和意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、課題主要內(nèi)容、課題研究方案、日程安排、參考文獻(xiàn))
一、課題背景和意義
造紙工業(yè)是能耗高、物耗高，對環(huán)境污染嚴(yán)重的行業(yè)之一。造紙工業(yè)的污染問題十分嚴(yán)重，受到了人們普遍的關(guān)注。在世界范圍內(nèi)，造紙工業(yè)廢水都是重要的污染源，例如日本、美國分別將造紙工業(yè)廢水列為六大公害和五大公害之一。
在我國，造紙工業(yè)廢水污染已成為造紙生產(chǎn)及相關(guān)行業(yè)能否生存和發(fā)展的關(guān)鍵因素。據(jù)環(huán)保統(tǒng)計(jì)公報(bào)數(shù)字表明，縣及縣以上制漿造紙和紙制品廢水排放量占全國工業(yè)總排放量的11%，僅次于化學(xué)工業(yè)及鋼鐵工業(yè)的年排水量，居第三位，其中達(dá)標(biāo)排放量僅占造紙總排放量的14%，排放廢水中COD約占全國總排放量的45%。
目前我國造紙工業(yè)廢水排放量及COD排放量均居我國各類工業(yè)排放量的首位[1]。近年經(jīng)多方不懈努力，造紙工業(yè)廢水污染防治已經(jīng)取得了一定的成績，雖然紙及紙板產(chǎn)量逐年增加，但排放廢水中的COD卻逐年降低。由此看出，造紙工業(yè)初步實(shí)現(xiàn)了增產(chǎn)減污的目標(biāo)。但目前造紙行業(yè)約占排放總量50%的廢水尚未進(jìn)行達(dá)標(biāo)處理，廢水污染防治任務(wù)還相當(dāng)繁重。
制漿造紙廢水是指化學(xué)法制漿產(chǎn)生的蒸煮廢液(又稱黑液、紅液)，洗漿漂白過程中產(chǎn)生的中段水及抄紙工序中產(chǎn)生的白水，它們都對環(huán)境有著嚴(yán)重的污染。
一般每生產(chǎn)1t硫酸鹽漿就有1t有機(jī)物和400kg堿類、硫化物溶解于黑液中;生產(chǎn)1t亞硫酸鹽漿約有900kg有機(jī)物和200kg氧化物(鈣、鎂等)和硫化物溶于紅液中。廢液排入江河中不僅嚴(yán)重污染水源，也會造成大量的資源浪費(fèi)[2]。
近年來，一些以制漿造紙為主要工藝的`小型企業(yè)由于受白水困擾被迫停產(chǎn)或轉(zhuǎn)產(chǎn)。隨著造紙行業(yè)的發(fā)展，受原料林資源的約束，廢紙作為再生纖維資源在造紙工業(yè)原料中的重要性與日俱增，我國產(chǎn)量名列前幾位的造紙企業(yè)大部分是以廢紙為原料。
廢紙作為造紙?jiān)现�，即可減輕環(huán)境污染，又可減少森林砍伐，節(jié)省原料纖維資源，緩解原料緊張局面，經(jīng)濟(jì)和社會效益十分顯著。盡管廢紙?jiān)旒垙U水污染物產(chǎn)量比化學(xué)制漿造紙減少了85%以上，但廢水的COD、SS濃度仍然較高[3]。
某造紙廠主要以商品木漿為原料，生產(chǎn)各色特種裝飾鈦白印刷面紙、平衡紙系列、印花原紙系列、瓜子袋紙系列、特種長纖維紙系列、水松紙產(chǎn)品等各種高檔特種工業(yè)印刷紙以及文化用紙，總產(chǎn)量為1.2萬t/a，排放造紙廢水約8000t/d。
目前，這些廢水若未經(jīng)處理就排入附近水體，將對環(huán)境造成嚴(yán)重污染[1～4]，同時該廠生產(chǎn)耗水量大，如處理后進(jìn)行回用，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益廢液排入江河中不僅嚴(yán)重污染水源，也會造成大量的資源浪費(fèi)。所以對造紙廢水的處理在我國也是非常重要的，其中造紙白水對環(huán)境造成的影響,是本論文論述的主要觀點(diǎn)。
二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
2.1、造紙工藝
目前國內(nèi)廢紙?jiān)旒堉饕鞒虨樗闈{、磨漿、篩選、打漿、造紙、烘干、卷取等[4]。簡要流程如下：
圖1造紙工藝流程
2.2、處理工藝
目前國內(nèi)外針對白水所采用的處理工藝主要有以下幾種：
2.2.1、氣浮法
氣浮法是白水處理中較常用的方法。白水中所含的物質(zhì)為短纖維、填料、膠狀物以及溶解物，它經(jīng)過調(diào)節(jié)后在氣浮池內(nèi)與減壓后的溶氣水混合，進(jìn)行氣浮操作過程。完成分離后，清水入清水池供紙機(jī)回用，短纖維進(jìn)入漿池供造紙機(jī)回用。氣浮法在我國造紙企業(yè)中有較廣的應(yīng)用。
2.2.2、絮凝法
絮凝法在造紙白水處理中也有應(yīng)用，即利用適當(dāng)?shù)男跄齽┨幚韽U水，可以使其中的細(xì)小纖維和其他細(xì)小固體顆粒懸浮物沉淀下來。在造紙白水的處理過程中，造紙白水先經(jīng)微孔過濾處理回收纖維，降低白水中的懸浮物含量，再加入混凝劑和助凝劑，使白水中的細(xì)小纖維、填料、膠體性物質(zhì)及部分溶解性有機(jī)物聚沉，處理后的澄清水可完全回用于生產(chǎn)或排放。
化學(xué)絮凝處理造紙白水具有投資少、工期短、處理系統(tǒng)運(yùn)行管理簡單、操作靈活、處理效果好等特點(diǎn)。能有效去除再生造紙廢水中的SS、色度以及有機(jī)物等，得到的泥漿經(jīng)過適當(dāng)處理后還能用作生產(chǎn)箱紙板的紙漿，處理的上清液可以作為工業(yè)水循環(huán)使用，因此，其經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益相當(dāng)顯著。
2.2.3、過濾法
應(yīng)用于白水處理的過濾法常見的有兩種：真空過濾法和微濾法。
真空過濾法具有過濾速度快、處理量大、工藝過程穩(wěn)定、占地面積小、基建費(fèi)用少、運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)，處理后的白水可直接用于造紙過程。近年來國內(nèi)的一些大型造紙企業(yè)大力推廣真空過濾機(jī)用于白水處理，使得白水的處理與循環(huán)回用的程度大大提高。
微濾法采用的過濾介質(zhì)為不銹鋼絲網(wǎng)或化纖網(wǎng)，其過濾孔徑的大小可根據(jù)用戶的廢水種類、濃度等的不同而隨意選擇，最小孔徑當(dāng)量可小于20um。其優(yōu)點(diǎn)更在于工藝簡單、占地少、投資省;過濾能力大、效率高、運(yùn)行費(fèi)用低、操作極其簡便。
2.2.4、膜分離法
膜分離技術(shù)處理造紙白水，可以較徹底去除造紙白水中的金屬離子和溶解性無機(jī)鹽物質(zhì)，是實(shí)現(xiàn)造紙零排放目標(biāo)的有效措施之一。然而，膜分離法處理水量能力不大、費(fèi)用較高，在用于造紙白水處理方面還處于實(shí)驗(yàn)室的研究階段，距離實(shí)際生產(chǎn)還有很長的路要走[5]。
三、課題主要內(nèi)容
1、設(shè)計(jì)流量：Q=1500m3/dKz=1.1
2、進(jìn)出水水質(zhì)，最后出水符合《遼寧省污水與廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB21-60-89)二級標(biāo)準(zhǔn)
3、運(yùn)用大學(xué)期間所學(xué)的專業(yè)知識，理論和畢業(yè)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識，對造紙生產(chǎn)工藝的最終出水進(jìn)行處理設(shè)計(jì)。
4、污水處理工藝流程的確定5、主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)計(jì)算
6、依據(jù)具體地形對污水處理廠進(jìn)行平面布置。
7、高程布置。
8、并對建成的運(yùn)行管理提出要求和建議。
9、在對造紙廢水(白水)進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，要知道造紙廢水中是多種多樣的，不能設(shè)想只用一種處理方法，就能把污染物取值殆盡，往往要采用多種方法組合的處理工藝系統(tǒng)，才能達(dá)到處理效果。應(yīng)盡量選取較好的處理方法。
10、在對廢水處理工程設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)盡量運(yùn)用清潔生產(chǎn)的理念，降低廢水中復(fù)雜成分，使得在后續(xù)廢水處理中降低難度和提高效率。
四、課題研究方案
廢紙回收利用過程中，從工藝上分為抄紙段產(chǎn)生的廢水稱為白水。由于白水日排水量大，含有大量的軟纖維和填料，懸浮物含量高，它所引起的污染令世人矚目。目前，國內(nèi)外處理造紙自水的方法主要有氣浮法、絮凝沉淀法、過濾法、膜分離法等，綜合各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，我選擇氣浮法進(jìn)行對造紙污水(白水)進(jìn)行處理。
采用混凝氣浮為主的工藝流程處理造紙廢水，處理后出水SS、CODcr和BOD5的平均去除率分別達(dá)到90%、74%和80%以上，出水達(dá)到設(shè)計(jì)要求，可以直接回用于生產(chǎn)工藝中，并可回收紙漿。實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)用水的閉路循環(huán)運(yùn)行，達(dá)到了廢水零排放。此工藝避免了生化處理占地面積大、投資和運(yùn)行費(fèi)用高等缺點(diǎn)，并且處理費(fèi)用低，運(yùn)行穩(wěn)定，維護(hù)簡單，具有顯著的環(huán)境效益。氣浮法在我國處理造紙污水(白水)普遍使用，氣浮法不僅經(jīng)濟(jì)效應(yīng)低，并且處理效果非常好，占地面小，運(yùn)行操作簡單[6]。
結(jié)合造紙廢水目水質(zhì)的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)擬采用采用混凝氣浮+水解酸化+接觸氧化的處理工藝。
五、日程安排
1、資料收集、方案對比2017.3.17～2017.3.23一周
2、撰寫開題報(bào)告、開題答辯、英文翻譯2017.3.24～2017.3.30一周
3、主體構(gòu)筑物設(shè)計(jì)計(jì)算2017.3.31～2017.4.6一周
4、附屬構(gòu)筑物及高程設(shè)計(jì)計(jì)算2017.4.7～2017.4.13一周
5、流程圖、總平面圖繪制2017.4.14～2017.4.20一周
6、高程圖繪制2017.4.21～2017.4.27一周
7、構(gòu)筑物圖繪制2017.4.28～201.5.4一周
8、構(gòu)筑物圖繪制2017.5.5～2017.5.11一周
9、構(gòu)筑物圖繪制2017.5.12～2017.5.18一周
10、設(shè)計(jì)說明書編制2017.5.19～2008.5.25一周
11、修改設(shè)計(jì)說明書2017.5.26～2017.6.1一周
12、修改圖紙2017.6.2～2017.6.8一周
13、畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯2017.6.9~2017.6.15一周
六、參考文獻(xiàn)
[1]田啟平.斜網(wǎng)-混凝沉淀-二段A/O組合工藝處理造紙廢水的研究.浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文.2007,2.
[2]胡雪蓮,葉新強(qiáng),龐艷.生化法處理廢紙?jiān)偕旒垙U水.環(huán)境工程.2004.6,22(3):43~44.[3]丘旭平.非脫墨廢紙?jiān)旒垙U水處理工藝研究及實(shí)例.造紙科學(xué)與技術(shù).2007,26(3):60~62.
[4]董海山.廢紙?jiān)旒垙U水處理技術(shù)研究與治理實(shí)例.中國造紙.2006,25(5):34~36.[5]萬金泉,王艷,張燕聰?shù)?廢紙?jiān)旒垙U水特點(diǎn)及其處理技術(shù).造紙科學(xué)與技術(shù).2005,24(5):58~60.
[6]景鋒,王耀新,宋文菊.聚合氯化鋁和PAM處理造紙廢水中白水的機(jī)理和效果.黑龍江環(huán)境通報(bào).2002,26(2):30~31.
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