某造纸厂污水处理工艺设计

毕业设计

学 院 名 称论文提交日期

某造纸厂污水处理工艺设计

指导教师

讲师

资源环境学院S

专 业 名 称 环境

2013 年 11 月 论文答辩日期 年 月

答辩委员会 ____________

评 阅 人 ____________

摘

要

随着我国经济的发展，文化产业也在跟随不断发展，造纸污水排放量不断增加，加上没有针对性的治理，对造纸厂污水处理问题已经成为我国水污染控制的重点和难点。针对这一情况，根据环境工程设计的要求，采用当代造纸厂水处理工艺中较流行的几种工艺。这些工艺综合了以往活性污泥工艺的优点，而且实现了连续进水，间歇排水。同时该系统具有建设、运转费用低，有机物去除率高、以及污泥产量低的特点，而且管理简单、运行可靠。因此该工艺具有广泛的适应性，完全适合本设计的要求。本工艺的主要构筑物包括格栅、污水泵房、催化氧化反应池、水解酸化池、生物接触池，污泥浓缩干化场等。

该污水处理工程污水处理流程为：从集水池到初沉池，进入调节池，经污水泵进入污水处理系统。污泥处理的流程为：剩余污泥进入污泥浓缩干化场，进行污泥浓缩、脱

水，之后运至垃圾填埋场。 设计结果表明，处理后排水的 CODcr、BOD5、SS分别为 3mg/L、86mg/L、91mg/L，全部满足《造纸工业水污染物排放标准》（ GB3544― 2001）中的标准值要求。每日可削减污染物量 CODcr、BOD5、SS分别为 50kg/d 、2634kg/d 、35kg/d 。环境效益显著。

以某造纸厂为研究区域 , 对其近年来造纸废水的特性 , 和污染进行研究 , 综合国内外的对造纸行业废水处理的工艺研究 , 以及对该造纸厂实际情况的对比得出一系列的处理造纸废水的方案 , 该造纸厂的废水处理会对周围环境的改善起到重要的作用 ,

关键词：造纸厂 污水处理 催化氧化 酸化水解 生物接触 工艺设计

I

目 录 1 概述 .......................................................................................................................................... 1.1 我国造纸厂污水概况 ............................................................................................................ 1.1 我国造纸厂污水特性 ............................................................................................................ 1.1 造纸厂污水危害 .................................................................................................................... 1.1 我国造纸厂污水处理概况 .................................................................................................... 2 设计任务和依据 ...................................................................................................................... 2.1 设计任务 ............................................................................................................................... 2.2 设计依据 ............................................................................................................................... 2.3 设计要求 ............................................................................................................................... 3 设计基础资料 .......................................................................................................................... 3.1 造纸厂概况 ........................................................................................................................... 3.2 处理规模 ............................................................................................................................... 3.3 设计进水水质及排放标准 ................................................................................................... 4 设计计算 .................................................................................................................................. 4.1 污水处理工艺选择原则 ....................................................................................................... 4.2 工艺流程 ............................................................................................................................... 4.3 中格栅 ................................................................................................................................... 4.3.1 中格栅工作原理 ................................................................................................................ 4.3.3

中格栅设计计算 ................................................................................................................ 4.4 污水提升泵 ........................................................................................................................... 4.4.1 污水提升泵工作原理 ........................................................................................................ 4.4.2 污水提升泵设计选型 ........................................................................................................ 4.5 初沉池 ................................................................................................................................. 4.5.1 初沉池工作原理 .............................................................................................................. 4.5.3 初沉池设计参数 .............................................................................................................. 4.6 调节池 ................................................................................................................................. 4.6.1 调节池工作原理 .............................................................................................................. 4.6.2 调节池设计参数 .............................................................................................................. II

1 1 1 2 2 5 5 5 5 6 6 6 6 6 6 7 8 8 8 9 9 9 10 10 10 10

10 10

4.6.3 调节池设计计算 ................................................................................................................................................................................................................................ 10

4.7 催化氧化反应池 ...................................................................................................................................................................................................................................... 11

4.7.1 催化氧化反应池设计说明 ................................................................................................................................................................................................... 11

4.7.2 催化氧化反应池结构简图 ................................................................................................................................................................................................... 11

4.7.3 催化氧化反应池设计参数 ................................................................................................................................................................................................... 12

4.8 中间水池 ............................................................................................................................................................................................................................................................. 12

4.8.1 中间水池设计说明 ......................................................................................................................................................................................................................... 12

4.8.2 中间水池设计参数 ......................................................................................................................................................................................................................... 12

4.8.3 中间水池设计计算 ......................................................................................................................................................................................................................... 12

4.9 酸性水解池 ..................................................................................................................................................................................................................................................... 12

4.9.1 酸性水解池工作原理 ................................................................................................................................................................................................................. 12

4.9.2 酸性水节池设计计算 ................................................................................................................................................................................................................. 13

4.10 生物接触池 .................................................................................................................................................................................................................................................. 14

4.10.1 生物接触池设计说明 ............................................................................................................................................................................................................. 14

4.10.2 生物接触池设计计算 ............................................................................................................................................................................................................. 14

5 主要工艺设备 .................................................................................................................................................................................................................................................... 15

6 污水处理工程总体布局 ....................................................................................................................................................................................................................... 15

6.1 污水处理工程平面设计 ................................................................................................................................................................................................................ 15

6.1.1 厂区平面布置图 ................................................................................................................................................................................................................................ 16

6.2 高程布置 ............................................................................................................................................................................................................................................................. 16

6.2.1 高程布置任务及原则 ................................................................................................................................................................................................................. 16

6.2.2 高程布置图 ............................................................................................................................................................................................................................................... 16

6.3. 土建工程 ........................................................................................................................................................................................................................................................... 16

6.3.1 土建工程投资估算 ......................................................................................................................................................................................................................... 16

6.3.2 废水处理工程投资估算 .......................................................................................................................................................................................................... 17

7 经济效益分析 .................................................................................................................................................................................................................................................... 17

7.1 环境效益分析.............................................................................................................................................................................................................................................. 17

7.2 经济损益分析.............................................................................................................................................................................................................................................. 17

7.2.1 废水处理运行费用 ......................................................................................................................................................................................................................... 17

7.2.2 经济收益 ....................................................................................................................................................................................................................................................... 18

III

致谢 ........................................................................................................................................................................................................................................................................................ 19

参 考 文 献 ............................................................................................................................................................................................................................................................... 20

英文摘要 .......................................................................................................................................................................................................................................................................... 21

附图 ........................................................................................................................................................................................................................................................................................ 25

毕业设计成绩评定表 .................................................................................................................................................................................................................................... 26

IV

1 概述

1.1 我国造纸厂污水概况

纸与我们人类息息相关，是人类社会必不可少的。随着人类对社会的发展，造纸行

业得到了很大的发展，但也对人类的健康与生态环境造成了巨大的破坏。据近几年的统

计介绍全国造浆制纸行业污水排放量约占全国污水排放总量的

10%—12%，居第三位，排

放污水中的化学需氧量约占 40%—45%，居第一位。造纸工业废水的严重污染和危害已经引起了人们的广泛关注。总之，我国的造纸厂污水排放已经呈现十分严重的态势。

我国大部分造纸厂采用碱法制浆而产生黑液，黑液中所含的污染物占到了造纸工业

污染排放总量的 90%以后，且具有高浓度和难降解的特性，它的治理一直是一大难题。黑液中的主要成分有三种，即木质素，聚戊糖和总碱。木质素是一类无毒的天然高分子物质，作为化工原料具有广泛的用途，聚戊糖可用作牲畜饲料。制浆造纸废水的成分很复杂，其组分不仅取决于纸浆的方法，也取决于所产品种和原料种类等多种因素。造纸工业废水中的悬浮物质主要来自备料工段的树皮、草屑、泥沙以及随水排放的炉灰、废渣、制浆造纸各工序流失的纤维、填料等；废水中 BOD主要来源于制浆蒸煮工序，如纤维素分解生成的糖类，醇类、有机酸等，在化学奖中，蒸煮废液的 BOD5 发生量占 80%以上；废

水中的 COD和着色物质主要来源于制浆蒸煮工序的木素及其衍生物； 废水中的有毒物质主

要有蒸煮废液中的粗硫酸盐皂、漂白废水中的有机氯化物，还有微量的汞等，但这些有毒物质通常含量甚微，其中关于漂白废水的有机氯化物的毒性和“三致”作用，在发达国家中引起越来越大的关注。

1.2 我国造纸厂污水特性

制浆时纤维分离，漂白和抄纸时稀释、压榨、烘干浆料等工艺过程排除含有大量纤维、无机盐和色素等污染物浓度很高的废水即黑水。洗涤漂白过程中产生大量含高浓度的木质素、纤维素和树脂酸盐等较难生物降解成分的中段水。抄纸机排出的含有大量纤维，填料和胶料废水，即白水 这些废水中含有的主要污染有以下几种：

1.1 、悬浮物 包括可沉降悬浮物和不可沉降悬浮物，主要是纤维和纤维细料

1.2 、易生物降解有机物 包括低分子量的半纤维素、甲醇、乙酸、甲酸、糖类等。

1.3 、难生物降解有机物 主要来源于纤维原料中所含的木质素和大分子碳水化合物。

1.4 、毒性物质 黑液中含有的松香酸和不饱和脂肪酸等。

1.5 、酸碱毒物 碱法制浆废水 ph值为 9~10；酸法制浆废水 ph值为 1.2~2.0.

1

1.6 、色度 制浆废水中所含残余木质素是高度带色的。

造纸废水的 SS、 COD浓度较高， COD则由非溶解性 COD和溶解性 COD两部分组成，通常非溶解性 COD占COD组成总量的大部分， 当废水中 SS被去除时，绝大部分非溶解性 COD同时被去除。因此，废水造纸废水处理要解决的主要问题是去除 SS和 COD。

1.3 造纸厂污水危害

在造纸行业污水中，除了含有有害的化学无机物，还含有沉淀固形物、挥发酚类、悬浮物、木质素等有机物。这样的废水对人体危害极大，其中含有一些重金属元素如铅等，用过的化学药品不会失去药效，仍会对人和环境产生很大的危害，对我们来说，谁也不愿意喝被污染了的水，所以在建造造纸厂就避免建在水源和居民区附近。造纸废水是工业污染源之一。我国造纸业多采用草杆、木浆等作为造纸原料。造纸废水成分复杂，可生化性差，属于较难处理的工业废水。制浆造纸生产一般有制浆、洗浆、漂白、造纸的工序组成。造纸属于高有机废水浓度、高悬浮物含量、难生物降解的有机污染废水。废水中的固体悬浮物，它会造成水体外观恶化、混浊度升高，改变水的颜色。悬浮物沉积于河底淤积河道，危害水底栖生生物的繁殖，影响渔业生产；沉积于灌溉的农田，则会堵塞土壤毛细管，影响通透性，造成土壤板结，不利于农作物的生长有机污染物进入水体后，使水体中的物质组成发生了变化，破坏了原有的物质平衡状态。在有氧即溶解氧水平较高的情况下，排入水体的有机污染物质，通过物理、化学、物理化学和生物化学反应，而被分离和分解，使水体基本或完全恢复到原来的平衡状态，这称之为水的自我净化能力。如果排入到水体中的有机污染物质含量较高，大量消耗了水中的溶解氧，

水也就失去了自我净化能力。这时有机污染物便转入厌氧状态，产生 H2S、甲烷气等还原性气体，使水中动植物大量死亡，而且可使水体变黑变混，发生恶臭，严重污染当

地生态环境。 水中的有机物始终是造成水体污染最严重的污染物，它是水变质、变黑、发臭的主要罪魁祸首。一般用生物的方法是除去水中有机物经济有效的手段，特别是对BOD含量较高的有机废水，采用生物的办法更为适宜。废水中能引起人们感官上不愉快的

污染现象，如水的混浊、恶臭、异味、颜色、泡沫等。

1.4 我国造纸厂污水处理概况

目前，我国常用的造纸厂污水处理的方法有如下几种：

(1) 气浮或沉淀法

通过投加混凝剂，可去除绝大部分 SS，同时去除大部分非溶解性 COD及部分溶解性 COD

和BOD。

2

其典型的处理工艺流程如下：

混凝剂

排气

废水

筛网 集水池 曝气池、沉淀池

排放

沉淀

气浮和沉淀均为物化处理方法，处理效果与选用的设备、工艺参数、混凝剂等有关，

其COD去除率一般高于制浆中段水的

COD去除率，通常能达到 70%～85%。对吨纸废水排放

量＞ 150m3、浓度较低的中小型废纸造纸企业，通过气浮或沉淀处理，出水水质指标可达

到或接近国家排放标准。

(2) 活性污泥法 (SBR)

它与传统的活性污泥法的反应机理相同，但运行操作不同。它是采用间歇曝气，主

要设备仅用反应池，污泥在池中依次完成反应、沉淀、排水及排泥工序。与传统的方法

相比，它的设备简单，占地面积平均减少

30% ，投资节约 20% ～ 40% ，运行费用低，处

理效率高。典型工艺流程如下：

鼓风机房

废水

细格栅与 沉砂池

SBR 反应池

接触池

排放

污泥脱水

加药间

泥饼处理

但活性污泥法也有缺点。在污水处理过程会有污泥膨胀的现象，膨胀一旦发生，二

沉池中的活性污泥和已净化的废水难以分开，大量污泥流失，污水难以达标；二是活性

污泥法生物处理技术产生的污泥量很大，后续工作繁琐。

(3) 物化与生化处理相结合

对于吨纸 废水排放量较低、废水含 COD较高的大中型废纸造纸企业，期望通过单级

3

气浮或沉淀的物化方法达到国家一级排放标准有较大的难度，因为可溶性

COD、BOD主要

需通过生化方法才能有效去除。一般，采用物化加生化的处理方法。

典型工艺流程如下：

鼓风机房

废水

细格栅与 沉砂池 缺氧 反应池 好氧 反应池 二沉池

排放

污泥脱水

加药间

泥饼处理

A/O(缺氧—好氧 ) 处理工艺，通过缺氧段的微生物选择作用， 只是对有机物进行吸附，

吸附在微生物体的有机物则在好氧段被氧化分解。因此停留时间短，约在

40～60min。

由于微生物的筛选和对有机物的吸附作用，能有效地抑制

O段丝状菌生长，控制污泥

膨胀。当污水经过混凝沉淀或气浮处理后，

A/O工艺的有机负荷为 0.5kgCOD/(kgMLSS?d)

时，其 COD去除率可达 90%左右。宁波中华纸业有限公司的废纸造纸污水的 COD在1500～ 3000mg/L，经混凝沉淀加 A/O生化法处理，出水 COD为60～100mg/L，各项指标均达到国家

排放标准的要求。

生物接触氧化法具有挂膜快、无污泥回流系统、无污泥膨胀危害、日常运行管理容

易等优点，在中小型有机污水处理中应用较多。宁波八方集团造纸厂

1×104t/d 黄板纸生

产污水，采用气浮加生物接触氧化法处理工艺，取得了良好的效果，各项指标均达到国

家一级排放标准。但是在相同条件下，接触氧化法处理效果不如活性污泥法，虽然无污

泥膨胀，但在二沉池需要更低的表面负荷，而且填料的定期更换问题也应引起重视。

(4) 氧化还原法

氧化还原法使溶解于废水中的有机和无机污染物， 在加入的氧化剂或还原剂作用下，

由于电子转移而发生氧化还原反应， 从而转化成无害物质。 废水中的有机物污染物 ( 如色、

嗅、味、 COD)及还原无机离子 ( 如 CN-,S2 、Fe 、Mn2等) 都可通过氧化法消除其危害，而

废水中的许多重金属离子 ( 如汞、镉、铜、银、金、六价铬、镍等 ) 都可通过还原法去除。

一般来说，氧化法多用于处理含酚、含氰废水，常用氧化剂包括氯气、漂白粉、臭氧等。

还原法多用于处理含铬、含汞废水，常用的还原剂包括硫酸亚铁等。

4

我国国内造纸废水处理技术在改善水质方面，能去除大部分

SS，同时大部分溶解性

COD及部分溶解性 COD和BOD的也有很好的去除效果。

综上所述，我将采用结合上述多种工艺相结合，作为此次设计的造纸厂污水的处理

工艺。

2 设计任务和依据

2.1 设计任务

（1）通过收集设计对象地的详细资料，确定处理地的地理位置、气象资料、水文条件、水质特征、处理规模、及处理后所需达到的目标，设计合适的工艺流程，达到处理目标；

（2）确定合适的工艺流程后，分析工艺流程，进行工艺流程各个单元的详细设计计算，并得出结论；

（3）通过对工艺流程的整体把握，设计该工艺流程的总平面布置图、高程图，并进行详细注析。

2.2 设计依据

⑴《建设项目环境保护设计规定》； ⑵《给水排水设计手册》；

⑶《给水排水标准规范实施手册》；

⑷《给水排水工程概预算与经济评价手册》；

⑸《造纸工业水污染物排放标准》（ GB 3544-2001）；

⑹《 GB78-1996 废水污染排放标准》

2.3 设计要求

（1）对项目应进行透彻分析。一是充分研究项目可行性；二是科学论证技术决策；三是确保排放后的污水达到设计的标准。

（2）选用的处理工艺技术成熟、运行稳定可靠，易于运行管理。

（3）污水处理设计必须符合经济要求。考虑现实的经济和技术条件，以及当地的具体情况，污水处理工程设计完成后，总体布置、单体设计、设备选型及药剂选用等尽可能采用合理措施降低工程造价和运行管理费用。

5

3 设计基础资料

3.1 造纸厂概况

现有职工 800 多人，加上退休职工 100 多人，总职工人数上千人。造纸厂以木材为原料，采用碱法制浆，生产新闻纸和铜版纸等。随着规模的扩大，原有污水处理设施已不能满足处理要求，故需对污水处理站进行改扩建。

3.2 处理规模

根据该造纸厂提供，建成投产后，每天排放制浆黑液废水 500m3/d、以此作为本设计的废水处理的规模。

3.3 设计进水水质及排放标准

⑴设计进水水质

根据试生产过程中排放的废水，经几次初步试验分析，黑液氹为中性，但 CODcr变动范围较大，据该造纸厂提供情况分析，主要是试生产开始期间生产不稳定，波动较大，

更为重要的是期间所用原料为稻草，该部分原料多有变质，相对制浆得率低，原料耗量大，进入水中的物质多，造成污染物浓度较高，在生产的现在阶段将原料稻草改为麦草后，这部分原料的质量较好，制浆得率显著提高，使得废水中所含的污染物显著减少，经测试，经反复核对及研究，为确保真实性，使设计方案，应尽可能贴近实际。在保证废水排放达标的前提下，以便最大可能地降低投资减少运行成本。

结合上述情况，得出废水水质如下

黑液废水： PH-7、CODcr12000 mg/L、BOD55000 mg/L、SS4000 mg/L。

以上的水量及作为本设计的基本依据之一。

⑵设计出水水质

该项目建成后，处理后的出水水质应满足国家《造纸工业水污染物排放》

（GB3544-2001）与《 GB78-1996废水污染排放标准》规定限值，即：

PH6-9；CODcr≤400mg/L；BOD5≤100mg/L； SS≤100mg/L。

4 设计计算

4.1 污水处理工艺选择原则

①按照科学的分析方法，以环境质量基准为依据，在确保水环境质量的前提下，合

理利用排水受纳的环境容量；

②根据水质和水量、受纳水体的环境容量和利用情况，结合实际，因地制宜选择处

6

理工艺；

③积极慎重地采用经实践证明的行之有效的新技术、新工艺、新材料和新设备；

④妥善安置处理过程中产生的格渣、沉渣和污泥，避免二次污染；

⑤污水厂的处理构筑物要求布局合理，建设投资少，占地少；自动化程度

高，便于科学管理，力求达到节能和污水资源化，进行回用水设计；

⑥为确保处理效果，采用成熟可靠的工艺流程和处理构筑物；提高自动化程度，为科学管理创造条件 。

[5]

4.2 工艺流程

据该造纸厂的生产情况，所排废水全部为制浆黑液。同时考虑制浆工艺采用半化学

制浆法，其排放黑液的污染物含量相对碱法制浆的黑液较低，ＰＨ基本为中性，但色度

仍然较深，并含有大量小纤维及木素，黑液可生化性较差，根据有关资料介绍，这种黑

液不太适应厌氧处理。拟首先将黑液废水采用物化方法处理到一定程度后，再经生化处

理。物化处理的目的，首先是去除废水中的纤维及悬浮物等固形物，以减少后段絮凝处

理时的加药量，之后根据黑液废水性质，采用合适的絮凝剂进行净化。经絮凝处理后，

黑液中的小纤维基本得到处理，同时

CODcr等污染物也将会有大幅度降低。工艺流程图如

下

流 量 表

风机 A

絮凝 剂 计量泵

风机 B

黑 液 废 水

调

中格栅

及集水池

初 沉 池

节

池

污 水 泵 催 化 氧 化 反 应 池

中 间 水 池

酸 性 化 水 解 池

生 物 接 触 池

二 沉 池

排 放

厂内生产

灰渣

回流污泥

小颗粒固体

上清液回流

贮泥池

剩余污泥

污泥浓缩干化

污泥 外运 设计工艺流程图

7

黑液废水首先经过粗格栅，其中粗格栅设计为回旋式，主要是去除水中较大的悬浮物和漂浮物。

然后废水进入沉淀池和灰渣过滤池，以去除泥沙泥沙及细小纤维，此外灰渣还可吸附水中的部分其它污染物质。

经过滤后的废水由污水泵打入黑液净化器，该工序采用载体法的技术，进一步脱除黑液中的木素纤维及除硅和部分有机物。

之后废水自流入催化氧化反应器，该单元的功能主要是分解废水中的有毒物质，并将大分子的污染物分解为小分子污染物，以便后续处理。

催化氧化系统出水进入中心水池，在此加入絮凝药剂，废水与药剂在净化器中充分反应，在絮凝剂的作用下，通过压缩微颗粒表面双电层、降低界面§电位、电荷中和等电化学过程，以及桥联、网捕、吸附等物理化学过程，使废水中的悬浮物、脱体和可絮凝的其它物质凝聚成“絮团” ，使水与“絮团”得以分离再经过滤器进一步将小颗粒固体分离。

自流进入酸化水解池，在此，给予适量空气，将废水中的大分子有机物在缺氧条件下，降解成较小分子的物质，以提高废水的可生化性，同时可去除部分有机物。经酸化水解后，废水进入生化池。这里采用生和接触的方法，在给氧的情况下，细菌对废水中的有机物进行降解，废水得到净化。为保证净化效果，设计中延长了水力停留时间。经生化处理后的废水进入沉淀分离池，以便使废水与污泥进行分离，经渣滤池处理后的废水可达标排放。

物化处理过程中，沉淀及过滤出的纤维等物质可以作为造纸原料利用，或是加入煤中作为燃料燃烧处理。

生化过程中分离出的污泥可打入干化池脱水分离后，将污泥外运处置。 4.3 中格栅 4.3.1 工作原理

中格栅是一种截留废水中较为粗大的悬浮物的预处理设施，由一组（多组）平行的

金属栅条制成的金属框架，斜置在废水流经的渠道上，或泵站集水池的进口处，用于截

阻尺寸较大的呈悬浮或漂浮状态的固体污染物，以免堵塞水泵和沉淀池的排泥管，以保

证后续处理构筑物或设备的正常工作。截留效果取决于缝隙宽度和水的性质。

4.3.2 设计计算

（1） 栅条间隙数 n

栅前水深 h = 0.4 m，过栅流速 v=1 m/s，栅条间隙宽度 b = 0.02 m，格栅倾角 α = 60 ° n=QmaxSina?/bhv=14.002.060sin0.07= 8.1 个，取 9 个 其中： Qmax————最大设计流量（ m3/s） Qmax=3500×80082.1=0.07 m3/s

（2） 栅槽宽度 B

栅条断面为锐边矩形断面，栅条宽度 s=0.01 m

B=s·（n-1）+b·n=0.01 ×（9-1）+0.02 ×9=0.26 m

（3） 进水渠道渐宽部分的长度 L1

设进水渠道宽 B1=0.11 m，其渐宽部分展开角度 α1=20° 则进水渠道内的流速 v= Qmax/hb=0.07/0.4x0.3=0.58 m/s,

8

介于 0.4～ 0.9 m/s，符合规范要求。

L1=(B- B1)/2tg α（1=0.26-0.11） /2tg20 =0°.22 m

（4） 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 L2

L2= L1/2=o.22/2=0.11 m

（5） 通过格栅的水头损失

h1：0.094 m

（6） 栅后槽总高度 H

设栅前渠道超高 h2=0.3 m

H=h+h1+h2=0.4+0.094+0.3=0.794 m ≈ 0.8 m

（7）栅槽总长度 L

栅前渠道深 H1=h+h2=0.4+0.3=0.7 m L= l1+l2+0.5+1.0+ H1/tg α =0.22+0.11+0..+05+.7/tg60 =2°.24 m （8）每日栅渣量

W

1

： 0.056 m3

设计中取格栅间隙为 35mm，设栅渣量（

W

1

）为每 1000m3 污水产 0.056m3 渣，

则每日栅渣量（

W

）：

W

QW0.07 0.056 800 max1 800

=0.26(m3/d)＞0.2(m3/d)

K Z

1000

1.50 1000

宜采用机械清渣。设计选用选择式机械格栅除污机

2台（一用一备）。

4.4 污水提升泵 4.4.1 工作原理

污水提升泵主要用于提升污水处理厂的污水，以保证污水能依靠重力流在后续处理

构筑物内畅通的流动，方便后续处理的进行。

4.4.2 设计选型

设计最大处理水量： Qmax

252 m3/h，2台（1用1备）污水泵，设计的主要性能如表所示。

表 2 污水泵主要性能

型号

扬程 H 流量 转速 电机功率 效率 叶轮直径 质量

( m） ( m3/h) （ r/min ） （kW ） ( %) ( mm) （ kg） 4PW 10 500 960 50 300 125

9

2

4.5 初沉池 4.5.1 工作原理

初沉池是利用重力作用将池中悬浮物、颗粒较细的污泥排出。可除去废水中的可沉 物和漂浮物。废水经初沉后，约可去除可沉物、油脂和漂浮物的 50%、BOD的 20%，按去除单位质量 BOD或固体物计算，初沉池是经济上最为节省的净化步骤。

4.5.2 设计参数

（ 1）沉淀区的表面积 A ： QMAX= Aq=252 m3/h

A=126 m2

式中： A —沉淀区表面积， m2； QMAX —最大设计流量， m3/h； q—表面水力负荷， m3/（ m2·h），

取值为 2

（ 2）沉淀区有效水深 h： h=qt

h=2

式中： h2—沉淀区有效水深， m； t—沉淀时间，初沉池一般取

1.0h。 （ 3）沉淀区有效容积 V ： V=

V=252 m3

式中： V —沉淀区有效容积， m3

4.6 调节池 4.6.1 工作原理

调节池是用来调节进出水水质水量，使管渠和构筑物正常工作，不受废水高峰流量或浓度变化的影响而设置在废水处理设施前的构筑物。由于有初沉池步骤，所以此调节池不设置水下搅拌机。

4.6.2 设计参数

水力停留时间： T

3.0 h；

设计最大处理流量：

Q

max

0.07 3 。

m /s

4.6.3 设计计算

（1）有效容积为： V

池子总高度取 H

QT

max

3

3600 3.0 756 ( m) 0.07

7.5 ( m) ，其中超高 0.5 ( m) ，有效水深 h 7 ( m)

2

7 108 ( m) 756

则池子面积为： A V / h

（2）池子设计为长方形，池体长为 a

12 ( m) ，宽为 b

9 ( m) ，则池子总尺寸为： abH 12 9 7.5

810 ( m3) 10

4.7 催化氧化反应池 4.7.1 设计说明

由于造纸厂废水利用传统的处理方法无法满足深度处理和回用的要求。利用催化剂与配套工艺对造纸厂黑液废水的进行处理，在常压条件下，利用催化剂的催化作用（设计使用臭氧作氧化剂），通过催化氧化降低黑液废水中有机物，以期在减少排污的同时，实现废水资源化。污水中的大部分有机污染物在催化剂的作用下进行催化氧化分解，从而达到去除有机污染物，脱氮除磷的效果，确保出水水质达到排放标准。

4.7.2 催化氧化 池结构简图

催化氧化池池结构简图如图 3 所示。

3

5 7

6

4

1 2

8

1、氧气瓶 2、臭氧发生器 3、鼓风机

4、氧化池 5、催化剂 6、曝气板

7、气体吸收瓶 8、尾气吸收装置 图 3 催化氧化池池结构简图

4.7.3 设计参数

（1）臭氧发生器：臭氧发生器室主要向催化氧化池提供臭氧。

主要设备包括冷干机、吸干机、换热器、放电室等。

臭氧产量为 1Kg/h，臭氧含量为 100~150mg/L。平面尺寸 : 6.0 × 5.0m。 （2）催化氧化池：采用不锈钢材质，共一台，结构尺寸

φ6×6m，反应时间 45min。

催化氧化池内设催化剂，在反应中通入臭氧进行催化氧化反应，在反 应中臭氧需用量为 1Kg/h 。

（3）鼓风机房：

鼓风机房主要向催化反应池供气。设罗茨鼓风机二台（一开一备） 。 单台性能参数： Q=7.23m3/min。鼓风机房平面尺寸为 6.0× 4.0m。 11

（4）催化氧化池反应器进出水水质指标如表

3 所示。

表 3 催化氧化池反应器进出水水质

项目 进水水质（mg/L ） 去除率（ %） 出水水质（ mg/L）

BOD 55000 90 5581 COD 12000 80 2316 悬浮固体物

1500 30

1050

4.8 中间水池

4.8.1 设计说明

中间水池采用钢结构竖流式斜板沉淀池，共 2 座。表面负荷为 1.5m3/m2·h，停留时间为 1h。

4.8.2 设计参数

水力停留时间： T

1.0 h；

设计最大处理流量：

Q

0.07 3 。

max

m /s

4.8.3 设计计算

（1）有效容积为： V Qmax T 0.07 3600 1.0 252 ( m3

)

池子总高度取 H 5.5 ( m) ，其中超高 0.5 ( m) ，有效水深 h 5 ( m)

则池子面积为： A V / h

252 5 50 ( m2

)

（2）池子设计为长方形，池体长为 a

10 ( m) ，宽为 b 5 ( m) ，则池子总尺寸为：

abH 10 5 5.5 275 ( m3)

4.9 酸性水解池 4.9.1 工作原理

酸性水解工艺对污水进行调节，在短时间和高负荷下，获得较高的污染物去除率，

提高污水可生化性，减少后续构筑物处理负担。该工艺无动力消耗，能较大幅度降低污

12

水厂污泥产生量，减轻污泥处理系统的负担。将其作为生化处理的预处理，可提高污水

生化性，降低后续生物处理负荷，被广泛运用在难生物降解的化工、造纸及有机物浓度

高的食品废水处理中。水中有机物为复杂结构时，水解酸化菌利用

H2O电离的 H+和-OH

将有机物分子中的 C-C 打开，一端加入 H+，一端加入 -OH，可以将长链水解为短链、支链 成直链、环状结构成直链或支链，提高污水的可生化性。水中

SS高时，水解菌通过胞外

SS成为溶

粘膜将其捕捉，用外酶水解成分子断片再进入胞内代谢，不完全的代谢可以使

解性有机物，出水就变的清澈了。

表 4 酸性水解池反应器进出水水质

项目 BOD COD 悬浮固体物

进水水质（mg/L ） 去除率（ %） 出水水质（ mg/L）

5581 2316 283 85 50 20 860 1210 227 4.9.2 设计计算

（1）水解池的容积 V=KzQHRT=229 m3

式中 V——水解池容积， m3；

Kz——总变化系数， Kz =2.2 ；

Q——设计流量， m3/h，Q=20.83 m3/h

HRT——水力停留时间，取 5h

水解池设计分为 2 格。设每格池宽为 3m，水深为 4m，按长宽比 2:1 设计，则每组水解池池长为 6m，则每组水解池的容积为 144 m3。

（2）水解池上升流速核算

反应器的高度为： H=4m ，

反应器的高度与上升流速之间的关系为：

V=Q/A=H/HRT=10/3=0.8 m/h

式中 V——上升流速， m/h；

Q——设计流量， Q=20.83 m3/h；

HRT——水力停留时间，取 5h

水解反应器的上升流速为 0.5-0.8 m/h

，v 符合设计要求。

（3）配水方式

13

采用穿孔管布水器（分支式配水方式） ，配水支管出水口距池底 200mm，位于服

务面积的中心，出水管孔径为

20mm。

（4）出水收集

出水采用钢板矩形堰。

（5）排泥系统设计

采用静压排泥装置，沿矩形池纵向多点排泥，排泥点设在污泥区中上部。污泥排放

采用定时排泥， 每日 1-2 次，另外，由于反应器底部可能会积累颗粒物质和小砂砺，需在水解池底部设排泥管。

4.10 生物接触池 4.10.1 设计说明

结构包括池体，填料，布水装置，曝气装置。工作原理为：在曝气池中设置填料，

将其作为生物膜的载体。待处理的废水经充氧后以一定流速流经填料，与生物膜接触，

生物膜与悬浮的活性污泥共同作用，达到净化废水的作用。

表 5 生物接触池反应器进出水水质

项目 BOD COD 悬浮固体物

进水水质（mg/L ） 去除率（ %） 出水水质（ mg/L）

860 1210 227 90 70 20 86 3 182 4.10.2 设计计算

（1）填料容积 V 有效 =Q（ C0-C1）/ I*1000= 194 m3 式中 Q——处理水量（ m3/d）Q=500 m3/d

C 0——进水 BOD浓度（ mg/L） C0 =860 mg/L C ——出水 BOD浓度（ mg/L） C =86 mg/L

1 1

I —— BOD容积负荷（ kg/m3*d） 取 2.0

有效

（2）停留时间 T=24V

/Q=9 h

（3）氧化池面积 A=V/H H 取 3m

A=65 m2

14

5 主要工艺设备

设备投资估算见表 6

表 6 主要设备价格估算一览表

序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 总价

设备名称

规格型号

数量

单价 (万元 )

(万元 ) 1.0

备注

格栅、滤网 污水泵 高级氧化系统风机 污水流量计 加药计量仪 加药罐 加药泵 生化池填料 曝气管 沉淀池填料 高压风机 合计 2 个 65YW － 25－ 15－ 2.2 FSR--100 1 台 2 台 2 个 1 个 1 个 1 台 1260m3

中格栅

0.39 3.85 0.35 0.05 0.8 0.06 0.0112 0.003 0.05 5.0

0.39 7.7 0.7 0.05 0.8 0.06 14.11 1.44 3.75 10.0 40

絮凝剂 絮凝剂 絮凝剂

480 米 75 m

2

催化氧化曝气

FSR--125

2 台 含消声器、过滤器

6 污水处理厂总体布局

6.1 平面设计

（1）将污水处理厂分划为生活区、行政区及污水处理区三大区域，各区保持必要的

间距。这样不但提高了污水处理厂整体的办公效率，而且避免了各区的相互影响。

（ 2) 将生产管理和生活设施布置在污水厂上风向。从而避免了污水、污泥气味的

影响，形成良好的生活、办公环境。

（ 3）厂区平面设计应充分考虑环境的美化，利用道路两侧的空地进行绿化，栽种

灌木草坪（尽量少栽乔木，避免落叶飘入池中）。

为满足污水处理厂日常运输和生活的方便，厂区道路主干道设计为7m，次干道为 3.5m，人行道为 1.5m，车行道采用混凝土路面，人行道采用预制混凝土块铺砌。

（4）管道定线应遵循的主要原则是：按照主干管、干管、支管的顺序依次进行。定

线时通常应考虑：①地形和用地布局，及水文地质地形条件；②排水和线路数目，

污水厂的出水口数目，道路宽度，地下管线及构筑物位置；③工业企业和大量污水的建

筑物的分布情况。

（5）厂区日常生活、饮用等用水由市自来水公司提供，而厂区日常绿化，构筑物及

设备的冲洗等由厂区出水提供。

厂区排水应为雨污分流制，厂区雨水由道路雨水口收集后汇入厂区雨水管道，并自

15

流排入附近河流；厂区生活、生产污水等经厂区污水管收集后汇入集水池与进厂污水一

同处理。

6.1.1 厂区平面布置图

厂区平面布置见附图 1。

6.2 高程布置

6.2.1 高程布置任务及原则

对污水处理流程进行高程布置的主要任务是：确定各处构筑物的标高，确定处理构

筑物之间连接管渠的尺寸及其标高，通过计算确定各部位的水面标高，从而能够使污水

沿处理流程在处理构筑物之间通畅的流动，保证污水处理厂的正常运行。

本污水处理厂高程布置设计原则如下 [10,11]:

（1）选择一条距离最长，水头损失最大的流程进行水力计算，并应适当留有余地，以保证在任何情况下，处理系统都能运行正常；

（2）计算水头损失时，一般应以近期最大流量（或泵的最大出水量）作为构筑物和灌渠的设计流量。计算涉及远期流量的灌区和设备时，应以远期最大流量为设计流量，并酌加扩建时的备用水头；

（3）设置终点泵站的污水处理厂， 水力计算常以接纳处理后污水水体的最高水位作为起点，逆污水处理流程向上倒推计算，以使处理后污水在洪水季节也能自流排出，而水泵需要的扬程则较小，运行费用也较低。但同时应考虑到构筑物的挖土深度不宜过大，以免土建投资过大和增加施工上的困难。还应考虑到因维修等原因需将池水放空而在高程上提出的要求；

（4）在作高程布置时还应注意污水流程与污泥流程的配合， 尽量减少需抽升污泥量。

6.2.2 高程布置图

厂区高程布置见附图 2。

6.3 土建工程

6.3.1 土建工程投资估算

表 7 土建投资估算一览表

设备名称

规格型号

序号 1 2 3

数量 结构 总价 (万元 ) 备注

格栅井 灰渣过滤池 沉淀分离池 2 个 5 个 3 个

砖混

0.3 9.0 日前厂内已建 两座 2400m ３ 水 16

4 5

酸化水解池 调节、集水池、储水 池 生化接触池 污泥干化池 设备基础 综合厂房 合计 1 个 各 1 个

池,该部分设施 全部利用此两 座水池改造

6 7 8 9 10

2 个 3 个

170 m2

砖混

2.0 8.5 19.8 6.3.2 废水处理工程投资估算

表 8 废水处理工程总投资估算表

内 容 设备投资 土建投资

设计费、调试费、安装

项

目

直接工程费 间接工程费 合计

总价 (万元 ) 149.22 19.8 3.0 172.02

7、经济效益分析

7.1 环境效益分析

废水处理工程建成后，日处理黑液

500m3/d，处理后排水的 CODcr、 BOD5、 SS 分别

为 3mg/L、86mg/L、91mg/L，全部满足《造纸工业水污染物排放标准》 （ GB3544― 2001）中的标准值要求。每日可削减污染物量 CODcr、BOD5、SS分别为 50kg/d 、 2634kg/d 、

35kg/d 。环境效益显著。

7.2 经济损益分析 6.2.1 废水处理运行费用

废水处理运行费用主要包括电费、药剂费、人工费。

费用计算基准：年生产日 300 天；电价按 0.50 元/kwh ；人员工资按 600 元/ 月；药剂加入量 0.08 ％，药剂价格 1000 元 / Ｔ。

电费＝常用功率 (kwh) ×24×300×0.5 ＝47.7 ×24×300×0.5 ＝ 17.17 万元 /a 工资费用＝职工人员×月工资× 12 个月＝ 6× 600×12＝ 4.32 万元 /a

药剂费用＝投加量＝日处理量× 300×药剂价格＝ 0.08%× 1500× 300×1000＝ 36 万

元/a

全年运行费：

17.17+4.32+36 ＝57.49 万元 /a

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废水处理成本： 57.49 ÷300÷ 1500×10000＝1.277 元/m3 废水

6.2.2 经济收益

经济收益考虑两部分：一是黑液中分离出的纤维及木素，这部分物质可以直接回收 造纸，或是与煤混合作为锅炉的燃料燃烧。其产生量按照

10kg/T 黑液计，每天可回收 5

吨纤维，按 500 元/T 计算，每天可得 2500 元效益。二是处理后的水回用于洗草，以减少

新鲜水用量，按每天节水 300Ｔ计算，吨水 0.5 元，每天可得利 150 元。两项合计为 2650

元／ d，全年收益 79.5 万元。

18