造纸废水处理技术和工艺计算.pdf

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1、1 造纸废水处理技术和工艺计算造纸废水处理技术和工艺计算 造纸行业环保工程师高级培训班造纸行业环保工程师高级培训班 帕克环保技术（上海）有限公司 张进 帕克环保技术（上海）有限公司 张进 5 December 2007，JiaXing 2 内容概要内容概要 物化分离：沉淀、气浮、筛网、砂滤 生物处理：厌氧、好氧 深度处理：混凝沉淀、脱色 污泥处理：带式压滤、离心、板框、螺旋压榨 安全生产相关设计考虑 3 原则原则 指导原则：介绍内容力求简便、实用； 参数的选择：依据实际的工程经验，和通用手册等给 出可能不同 希望：能给大家一把简易的尺子，相对准确的测量设 计方案 计算举例：简单结合一个实例计算

2、 关注点：处理单元各种形式、结合造纸行业特点工程 计算、池体尺寸、设备采购、土建施工等 4 造纸废水工艺流程图造纸废水工艺流程图 / IC IC NaOH NaOHNaOH HCl HClHCl xxxx造纸有限公司造纸废水处理工程 5 专业术语专业术语 化学需氧量化学需氧量COD: Chemical Oxygen Demand 生物需氧量生物需氧量BOD: Biological Oxygen Demand BOD5day BOD20days BOD = CODBD 容积负荷容积负荷VLR (Volume Loading Rate) (kgSCOD/m3/d) = 污泥负荷（kgSCOD/kg

3、VSS/d)*污泥浓度（kgVSS/m3) = SCOD负荷 (kgCOD/d) 反应器体积 (m3) 表面负荷：表面负荷：单位时间内通过单位表面积的处理水量(m3/m2h) 实际需氧量实际需氧量(AOR) Actual Oxygen Required (kg O2/h) 标准供氧量标准供氧量(SOR) Standard Oxygen Required (kg O2/h), 指在一个大气压(1atm), 20oC, 清水条件下的传氧条件. Actual Oxygen Required =(0.70.8* SOTR) 6 举例举例 废纸为原料的造纸厂废水： 进水参数： 3500TSS (mg/L

4、) 1500SBOD (mg/L) 3000SCOD (mg/L) 24,000流量:Q(m3/d) RemarkPerformanceRaw Water Data: 备注：假设数据，仅供举例 7 物化分离：沉淀物化分离：沉淀 池形：池形： 矩形（平流、竖流）、圆形（中进周出、周进周出） 针对造纸行业，大水量、沉淀性能一般的特点，一般采用圆 形辐流式，故也特别介绍： 关注点：多大、多深 表面负荷：表面负荷：单位时间内通过单位表面积的处理水量 q=Q/A 式中：q表面水力负荷，(m3/m2h)； Q处理水量，(m3/h)； A沉淀池的表面积，(m2)。 8 物化分离：沉淀物化分离：沉淀 计算举例

5、：计算举例： 根据造纸废水处理实践: 初沉表面负荷可选取0.75；初沉表面负荷可选取0.75； 二沉表面负荷可选取0.50;二沉表面负荷可选取0.50; 从而沉淀池面积:A=Q/qA=Q/q 沉淀池直径（4A/）沉淀池直径（4A/）1/2 1/2 (4 Q/q.)(4 Q/q.)1/2 1/2 9 物化分离：沉淀物化分离：沉淀 直径：直径： 对初沉池： (4*1000/0.75*3.14)(4*1000/0.75*3.14)1/2 1/2=41.2m =41.2m 对二沉池： (4*1000/0.50*3.14) (4*1000/0.50*3.14)1/2 1/2=50.5m 池深： =50.

6、5m 池深： 有效水深: 从表面负荷法的概念而言，沉淀效率与池深无多大关系； 可以采用浅池，籍以降低工程造价； 水深过浅，会因水流扰动影响而使沉泥上翻； 建议池的有效水深在3.04.0m； 对初沉池，主要为自由沉降 超高：0.30.5m。 10 物化分离：沉淀物化分离：沉淀 土建要求：土建要求： 首先应遵照土建专业的相关标准，规范； 根据水处理技术要求，还请注意如下事项： ? 池体周边轨道表面标高差5mm，平面度误差0.2； ? 应一次浇捣成型，或略高后磨平，不可用水泥浆砂后抹平； ? 池体周边半径极限偏差10mm； ? 池体周边轨道顶面任意点对中心支座平台顶面相对高度差5mm； ? 同一半径

7、下池底板表面标高差10mm。 11 物化分离：沉淀物化分离：沉淀 刮泥机：刮泥机： 如池体直径小于16m，可以选取中心传动；大于16m，选周边传动； 直径小于30m，可选择半桥式，大于30m选择全桥双驱动； 刮泥机安装后应与池底坡度相吻合，钢刮板与池底距离为50 mm 100mm，橡胶刮板与池底的距离不应大于10mm。分段刮板运行轨迹应 彼此重叠，重叠量为150mm250mm 工作桥：碳钢热镀锌防腐 走道板：铝合金 行走轮：铸钢外包胶 液下：端梁/刮板组合/撇渣板/刮渣耙/渣斗/稳流筒/出水堰板/浮渣 挡板：304不锈钢 12 平流沉淀池： 优点 平流沉淀池： 优点: ? 占地紧凑占地紧凑;

8、缺点缺点: ? 刮泥机液下传动部件易坏刮泥机液下传动部件易坏; ? 如采用吸泥法污泥干度低如采用吸泥法污泥干度低; 物化分离：沉淀物化分离：沉淀 13 物化分离：沉淀物化分离：沉淀 对数螺旋曲线 分段刮板 辐流沉淀池： 对数螺旋曲线 分段刮板 辐流沉淀池： 14 物化分离：气浮物化分离：气浮 池形：池形： 浅层气浮、涡凹气浮 等 表面负荷法表面负荷法：4m3/m2.h 计算举例：计算举例：2台 直径直径：(4*1000/4*3.14 *2)1/2=12.6m 可以选2台直径13米的浅层气浮； 空气量（空压机）：空气量（空压机）：气固比：0.0050.01(g气体/g固体） 或气水比：0.010

9、.05（m3气体/m3液体） 溶气水溶气水：流量：30Q30%*(1000/2)=150m3/h； 加药量：加药量：PAC 50150ppm + PAM 13ppm 15 物化分离：气浮物化分离：气浮 16 物化分离：气浮物化分离：气浮 17 物化分离：气浮物化分离：气浮 18 物化分离：气浮物化分离：气浮 19 物化分离：筛滤物化分离：筛滤 形式：形式：水力弧形筛、旋转滤网、静态斜筛 造纸厂常用：静态斜网 优点：制作简单，无需投药，不影响回用； 缺点：占的面积较大，操作环境较差，劳动强度大； 关注点：占的面积？渣量？ 水力负荷：Y1020m3/m2.h 安装角度：5565 筛网高度：H23m

10、 筛网栅隙：6080目 计算举例计算举例：Y=15m3/m2.h, 60 , H2m, 筛网宽度：B=1000/15*2*tan30=60m. 分四组，每组宽b=60/4=15m. 20 物化分离：筛滤物化分离：筛滤 滤渣量核算：滤渣量核算： 斜筛进水：TSS=3500mg/L; 斜筛出水：TSS=2000mg/L; 渣量：BDT=（35002000）g/m31000m3/h=1,500kg/h; 含水率：15； 渣量：1500/15%=10,000kg/h10T/h; 密度：1.2T/m3 体积：10/1.2=8.3m3/h 21 物化分离：筛滤物化分离：筛滤 22 物化分离：筛滤物化分离：

11、筛滤 23 物化分离：筛滤物化分离：筛滤 24 物化分离：筛滤物化分离：筛滤 25 物化分离：筛滤物化分离：筛滤 26 物化分离：筛滤物化分离：筛滤 27 物化分离：砂滤物化分离：砂滤 机理：过滤 形式：传统砂滤、活性砂滤 水流方向水流方向: 需处理的水输送进砂滤 通过中心导管和布水器进入砂床 水流自下往上通过砂床被过滤 处理后的水从上部溢流堰流出 砂滤 进水 出水 物化分离：砂滤物化分离：砂滤 29 砂子自上向下流动 脏的砂子在底部通过气提被提升 洗干净的砂子落回砂床顶部 砂子运动方向：砂子运动方向： 物化分离：砂滤物化分离：砂滤 30 出水 液位差 冲洗 水 物化分离：砂滤物化分离：砂滤

12、31 出水 空气 空气将杂质从砂子上冲 洗下来 砂子通过洗砂后落回砂床 杂质随反冲洗水流走 砂子 杂质 物化分离：砂滤物化分离：砂滤 32 641208.0AS-800- . . 40755.0AS-500- . . 22453.0AS-300- . . 10221.5AS-150- . . 5100.7AS-070- . . 处理能力处理能力 m3/h 表面积表面积 (m2) 型号型号 Type 砂滤器 壳体可以碳钢防腐、不锈钢或钢筋混凝土； 反洗水： 0.9 m3/h/m2 砂床 超过8台可选择钢筋砼结构 砂床高度： 1.5 2.0 m 物化分离：砂滤物化分离：砂滤 33 物化分离：砂滤物

13、化分离：砂滤 钢罐钢罐 34 钢筋混凝土外壁砂滤 物化分离：砂滤物化分离：砂滤 生物处理：厌氧，好氧生物处理：厌氧，好氧 CH4+CO2 75%75% 25% 25% CODCODbd bd 2%2% 厌氧颗粒污泥厌氧颗粒污泥 CODCODbd bd 营养盐营养盐: CODbd:N:P 500:5:1 厌氧 H2O+CO2 50%50% CODCODbd bd + + OO 2 2 50%50% 好氧剩余污泥好氧剩余污泥 营养盐营养盐: CODbd:N:P 100:5:1 好氧 C6H12O6? 3CO2+ 3CH4 404kJ 3CH4+ 6O2? 3CO2+ 6H2O 2,440kJ C6

14、H12O6+ 6O2? 6CO2+ 6H2O 2,844kJ Sludge: C5H7O2NP0.1S0.03= 1.41gCOD/gVSS 36 16120.51.5沉淀区流速沉淀区流速(m/h) 630.43沼气上升流速沼气上升流速(m/h) 860.75上升流速上升流速(m/h) 15%20%100%占地面积占地面积 162812186高度高度(m) 20401020510容积负荷容积负荷(kg/m3/d) ICEGSBUASB参数对比参数对比 反应器类型反应器类型：消化罐、UASB、EGSB、混合式、 IC 参数对比表参数对比表: 生物处理：厌氧，好氧 厌氧 生物处理：厌氧，好氧 厌氧

15、 37 厌氧流化床反应器（厌氧流化床反应器（厌氧流化床反应器（厌氧流化床反应器（FBFBFBFB） Fluidized BedFluidized BedFluidized BedFluidized Bed 厌氧反应器的发展演变厌氧反应器的发展演变 出水出水出水出水 厌氧污泥回流厌氧污泥回流厌氧污泥回流厌氧污泥回流 Sludge ReturnSludge ReturnSludge ReturnSludge Return 好氧污泥消化好氧污泥消化好氧污泥消化好氧污泥消化 Sludge StabiliseSludge StabiliseSludge StabiliseSludge Stabilise

16、 接触式接触式接触式接触式 Contact ProcessContact ProcessContact ProcessContact Process 进水进水进水进水 沼气沼气沼气沼气 出水出水出水出水 全混式全混式全混式全混式 Completely MixedCompletely MixedCompletely MixedCompletely Mixed 进水进水进水进水 沼气沼气沼气沼气 出水出水出水出水 上流式厌氧滤床（上流式厌氧滤床（上流式厌氧滤床（上流式厌氧滤床（AFAFAFAF） Upflow Packed BedUpflow Packed BedUpflow Packed Bed

17、Upflow Packed Bed 沼气沼气沼气沼气 进水进水进水进水 下流式厌氧滤床（下流式厌氧滤床（下流式厌氧滤床（下流式厌氧滤床（DSFFDSFFDSFFDSFF） Downflow Packed BedDownflow Packed BedDownflow Packed BedDownflow Packed Bed 进水进水进水进水 出水出水出水出水 沼气沼气沼气沼气 UASB 上流式厌氧污泥床上流式厌氧污泥床 颗粒污泥颗粒污泥 沼气 出水 三相分离器 上升沼气 颗粒污泥床 进水 HYBRID 混合式反应器混合式反应器 AFAF UASB IC 内循环厌氧反应器内循环厌氧反应器 41

18、生物处理：厌氧，好氧 厌氧 生物处理：厌氧，好氧 厌氧 计算举例：计算举例： 以IC为例：关注点:负荷、罐（池）体体积、沼气产量 1.体积：1.体积： 反应器容积负荷：VLR2040(kg/m3d) 上流速度：48m/h 污泥负荷： SLR0.30.6(kgCOD/kgVSS.d) 计算举例：3000mg/l*24000m3/d=72,000kg/d; VLR=22kg/m3.d V=72000/22=3272m3; 可选择：2台9.524m（V=1700m3*2=3400m3) 校核上升流速 Vup(500m3/h)/70.88m2=7.05m/h 42 生物处理：厌氧，好氧 厌氧 生物处理

19、：厌氧，好氧 厌氧 计算举例：计算举例： 2.沼气产量：沼气产量： 产率：0.42(m3/kg CODrem) 计算举例：SCOD 去除率 60； 沼气气量Q72000*60%*0.42=18144m3/d; 43 生物处理：厌氧，好氧 好氧 生物处理：厌氧，好氧 好氧 工艺类型：工艺类型： 活性污泥法：氧化沟、SBR、CASS、传统活性污泥法等； 曝气方式：曝气方式： 潜水曝气、表面曝气、射流曝气、微孔曝气、曝气链（管）等 设计关注点：池体大小、曝气量 曝气池容积：V=L*Q/(1000*SLR*N) L ：曝气池进水BOD 浓度（mg/L） Q：流量m3/ d SLR ：污泥负荷( kg

20、BOD/kg VSS.d) N ：曝气池混合液悬浮固体平均浓度 g/l 44 生物处理：厌氧，好氧 好氧 生物处理：厌氧，好氧 好氧 计算举例：计算举例： 1.曝气池容积曝气池容积：V=L*Q/1000*SLR*N BOD厌氧去除率：70 L:1500*30%=450mg BOD /L Q：24,000m3/d SLR: 0.1(kgBOD/kgVSS.d) N:3.5g/l V=30857m3 45 生物处理：厌氧，好氧 好氧 生物处理：厌氧，好氧 好氧 2. 曝气量：曝气量： 总需氧量 = 内源呼吸外源呼吸 污泥负荷 = 0.1kgBOD5/(kgVSS .d) 总需氧量：AOR：2.5k

21、g O2/kg*BOD5 AOR=2.5*（L*Q/1000） L:1500*30%=450mg BOD /L Q：1000m3/h AOR=1125kgO2/h 转换成空气量： Q(1125 kgO2/h *(22.4L/32g)/21%/20%=18750m3/h 表面曝气机表面曝气机 标准氧传效率：标准氧传效率：( 动力效率，与池深相关）动力效率，与池深相关） o 氧化沟（克鲁塞尔）：2.02.5kgO2/kWhr； o 曝气池（方型钢筋砼）：1.753.0kgO2/kWhr； o 氧化塘（挖大土坑）：14.4/5=2.88m 加药量：3kg PAM / BDT 浓度：0.2%， PAM

22、溶液流量：(32.157)/0.2%=3.236m3/h 冲洗水量：10m3/m.h; 总的冲洗水量：3510150m3/h；P=0.5MPa 建议收集后直接泵入曝气池处理 67 污泥处理：带式压滤污泥处理：带式压滤 68 污泥处理：离心脱水污泥处理：离心脱水 12kg/BDT絮凝剂用量 95%效率 20%出泥含固浓度 2台设备数量 2%进泥含固浓度 1080kg/h固体负荷 54m3/h处理能力 85空载时额定转速下 距离心机1米处 噪音（dB （A） 3000额定转速（rpm） 4.5额定转速下震动幅 度 （mm/s） 3200最大转速（rpm） 15冲洗时间(min)5长径比 1224冲

23、洗水流量(m3/h)520转鼓内径(mm) 34冲洗水压(bar)2600转鼓长度(mm) 015差速调节范围(rpm)15发电机功率(kW) 11转鼓锥角()75主机功率(kW) （即装机功率） 849最大“G”时相当容积 (m3) 6700重量(kg) 8774最大“G”时当量面积 (m2) 1558机高(mm) 3000最大“G”1320机宽(mm) 7960额定扭矩Nm4570机长(mm) 69 污泥脱水：板框压滤污泥脱水：板框压滤 设备选型举例：设备选型举例： 如：进泥浓度2，处理后干度20； 泥量：2157/0.2=10785kg/h; 10.785m3 泥饼厚度：0.04m; 总

24、的过滤面积：A10.785/0.04 270m2； 如3台，每台过滤面积（270/3）2=180m2 可据此选型 污泥脱水： 转鼓浓缩+螺旋压榨污泥脱水： 转鼓浓缩+螺旋压榨 设备选型举例：设备选型举例： 如：进泥浓度2，混合污泥，处理后干度40 处理能力：55 BDT/d 污泥脱水： 转鼓浓缩+螺旋压榨污泥脱水： 转鼓浓缩+螺旋压榨 72 安全生产相关设计考虑安全生产相关设计考虑 沼气系统防爆沼气系统防爆 设计考虑： 设备布置尽量远离防爆区域； 或：电机、接线盒、照明等必须选择具有防爆功能的产品 73 安全生产相关设计考虑安全生产相关设计考虑 废气系统有毒废气系统有毒 废气中的主要危险物：硫

25、化氢、氢气废气中的主要危险物：硫化氢、氢气 危害：设备腐蚀、人员安全 硫化氢 (H2S) 是一种有毒气体，具臭鸡蛋味；密度较空气重，容易在地面上扩散。 硫化氢 (H2S)主要特性如下： 硫化氢(H2S) 低嗅阈值.0.1ppm 高嗅阈值.70ppm 最大允许浓度10ppm 爆炸下限LEL4.3Vol. % 爆炸上限UEL46.0Vol. % 氢气（H2)最重要的特性如下： 相对密度(空气=1)：0.07 爆炸限：4 -76 Vol. % 74 安全生产相关设计考虑安全生产相关设计考虑 废气系统有毒废气系统有毒 设计考虑： 将可能产生H2S、 H2的构筑物、反应 器的废气通过风机 集中收集； 涤气塔碱液喷淋吸 收处理； NaOH 75 安全生产相关设计考虑安全生产相关设计考虑 化学加药系统化学加药系统强酸强碱腐蚀强酸强碱腐蚀 安全设置：液位计、安全围堰、安全阀、酸雾吸收塔、淋 浴洗眼器 NaOH 加药系统； HCL 加药系统； 76 Q & A ? 联系方式：联系方式： J 021-50800101-562