某纸业有限公司污水深度处理、中水回用项目可行性研究报告(doc).doc

AA原纸业有限公司
中水回用工程

可行性研究报告

BB大学建筑设计研究院

年 月

89

第一章 总 论

一、概述
1、项目主办单位概况
AA纸业有限公司厂区占地面积48万平方米，建筑面积5万平方米。2004年，企业开始进行大规模技术改造，到目前为止企业总的生产能力为年产漂白稻草浆2.4万吨，机制纸4万吨，已成为省内最大的文化用纸生产企业，主要生产金龙牌双胶纸、书写纸、胶印书刊纸、静电复印纸、果袋纸和日历纸六大系列，三十余种规格的产品，广泛应用于书刊、杂志、学生课本等印刷和办公室用纸，产品质量达到国家A级标准，书写纸的质量在黑龙江省处于领先水平。产品销往黑龙江省、吉林省、辽宁省、山东省、北京市等省（市），并出口台湾地区。
企业现有主要制浆设备包括25立方米蒸球12台，洗、选浆设备2套、CEH三段漂白设备2套。公司拥有造纸机6台，其中：1575双圆网双烘缸纸机2台，日生产能力10吨；1760哈巴网造纸机1台，日生产能力12吨；1760长网多缸造纸机3台，日生产能力90吨，该机达到国内中等技术水平。企业热力车间现有6吨沸腾锅炉3台，15吨链条锅炉2台。企业现装机容量为7300千伏安，其中，800千伏安变压器2台，1250千伏安变压器2台，3200千伏安变压器1台，企业设有35千伏和10千伏变电所各一座。
2、可研编制单位概况
BB大学是全国九所与国际接轨的重点大学之一，其市政工程与环境工程是两个国家级重点学科，从事水处理技术研究、工程设计、设备开发已有七十余年历史，获得了上百项国家级和省部级科技进步奖、发明奖和优秀工程奖，取得了一批技术专利。BB大学建筑设计研究院是具有40多年历史的国家甲级设计院，获得国家级和省部级设计奖百余项。
BB大学是我国开展废水处理研究和工程实践最早的单位之一，已有数十项技术成功地应用于上百座污水处理工程中。多年来，BB大学在造纸废水深度处理与中水回用方面进行了大量的研究，取得了丰硕的研究成果，并且有众多的研究成果被成功地应用到实际造纸废水处理工程中。
3、污水处理设施情况
为了治理污染，企业建设了一座日处理150吨漂白化学浆黑液碱回收系统，建设了生产生活污水处理系统（主要工艺流程为:调节——沉淀——水解酸化——曝气塘，处理规模为30000m3/d），使废水达标排放。但是，随着环保要求的日趋严格化，为了解决水资源短缺和有效利用水资源的问题，废水仅限于达标排放是不够的，因此，企业决定对现有废水处理工程进行改造并进行中水回用。改建废水处理系统，以提高废水处理系统的净化效果，并增加废水处理运行的稳定性；建设中水回用系统，可以达到有效减低污染物的排放量、实现水资源的循环利用，保护环境的目的。
3、研究工作概况
为了有效解决污染问题，寻求出技术先进、经济最优、运行方便的处理工程技术方案，全面了解和掌握污染物排放情况，BB大学的技术人员与汤原纸业有限公司技术人员进行了广泛的研讨、实地勘察和调研，在此基础上根据科研成果和工程实践经验，依据工厂的发展规划，制定出本工程方案并编制出可行性研究报告。
本废水深度净化与中水回用工程方案，力争作到密切结合企业的生产实际情况，采用现代先进和成熟的污染治理技术，解决企业的污染问题，通过综合处理与利用，使该污染综合治理工程达到整体最优化。作到“技术先进、经济合理、统筹规划、综合整治”。

二、项目编制
1、工程项目
本工程项目包括两个项目，即：废水深度净化工程（改造工程）和中水回用工程。
● 废水深度净化工程 在现有废水处理工程的基础上，改造水解酸化池，增加复合生物处理系统，形成强化的生物处理系统，使废水的出水质量和稳定性提高。该工程的处理规模为30000m3／d。
● 中水回用工程 废水深度净化后的出水，进行中水回用处理，达到企业生产用水的水质要求并中水回用。中水回用工程的规模为10000m3／d。
2、编制目的
本废水处理改造工程和中水回用工程项目的可行性研究，旨在企业总体发展规划指导下，根据工厂的现状，通过充分的调查研究、实地测量，在大量试验研究和工程实践的基础上，达到如下目的：
⑴ 论述建设本工程的必要性及意义。
⑵ 对废水处理、污泥处理与处置、气体净化等进行技术先进性、可靠性、经济合理性及实施可行性的论证。
⑶ 在充分论证和比较的基础上提出工程设计方案。
⑷ 提出工程效益分析、管理机构设置及项目实施计划等建议。
通过本废水处理与回用工程的可行性研究，为本项目的决策提供科学的依据。
3、编制依据
⑴ 《AA原纸业有限公司扩建工程项目可行性研究报告》
⑵《AA原纸业有限公司中水回用工程方案》
⑶ 松花江流域（黑龙江省境内）水污染综合防治规划
⑷ 国务院关于加强城市供水节水和水污染防治工作的通知（国发[2000]36号）
⑸ 国家现行的有关的规范、标准
⑹ 建设单位提供的设计基础数据及要求
⑺ 现场收集的资料
⑻ 试验与工程实践资料
⑼《造纸工业“十五”规划》
4、编制原则
⑴ 按照振兴东北老工业基地的整体战略意图，以降低松花江水污染，减少污染物排放量，实现水资源再生利用为目的，制定汤原纸业公司的废水深度净化和中水回用项目方案。
⑵ 设计中要充分考虑东北地区的气候特点，选择可在低温下运行的废水处理工艺。同时，注重节水、节能、节约用地等方面的因素，采用成熟、先进、可靠，少污染，保护环境的工艺、设备和技术。做到技术先进、经济合理、安全适用。
⑶ 充分利用汤原纸业有限公司现有的废水处理设施，最大限度地提高废水的处理效率，保证废水排放的水质、回用水水质、并避免二次污染的产生。同时，利用现有的公用工程和辅助生产设施，减少基建费用投资，避免重复建设现象发生。
⑷ 根据试验研究结果并结合实际情况，本综合废水处理工程设计中，采用建设投资少、占地面积小、管理简单、运行可靠及处理成本低的工艺技术；保证装置稳定、正常、连续运行。
⑸ 充分注意建设地区的气候特点，重点解决好废水处理设施在低温条件下的废水处理问题；对污泥的综合利用和气味的净化问题给予高度重视，在处理废水的同时，不产生二次污染；
⑹ 充分考虑本综合废水处理工程建设场地的周围环境，尤其注重消防问题；在经济实用的基础上，注重提高自动化水平；认真贯彻执行国家和地方有关部门制定的现行有关标准、规范和规定。
5、编制范围
⑴ 本项目结合汤原纸业有限公司现有污水处理工程的实际情况、污染物的排放情况、综合治理的技术措施等，以及今后的远景规划，研究本废水深度净化（改造工程）和中水回用工程建设的必要性与可行性。
⑵ 以项目功能性为基础，选用先进、可靠、实用的方案，以及对资金来源与社会效益进行分析，确定最佳区划方案，选择最先进的设备与设施，优选最佳工艺组合，提出最优技术经济指标。
⑶ 本项目主要研究范围是：
● AA纸业有限公司废水深度净化工程（改造工程）和中水回用工程的工艺流程和工程方案；
● 设计相应的建构筑物，设计处理设备及管路系统；设计建设场地内的工程设施及附属工程设施（主要包括工艺、建筑、结构、暖通、给排水、电气、自控等）。

四、项目提出的背景和必要性
1、项目提出的背景
⑴ 提高人民水平的需要
中国是世界上第二大纸和纸板消费国，并且成为仅次于美国的纸和纸板生产国，以及仅次于美国和加拿大的第三大制浆国。然而, 中国人均纸消费量少于30公斤人均每年，仅仅是世界平均水平的一半。根据最新的估计，中国去年纸和纸板的生产量为3300万吨。其中，因为中国相当有限的森林资源，仅570万吨（17%）为木浆制成；1360万吨（41%）主要由进口的废纸制成，现在这是中国造纸产业原材料最强劲的增长来源；剩余的1370万吨（42%）仍然由的非木材原料制成, 其中麦杆和稻草是主要种类。
现代生活中需要大量的纸张，因此，今后需求量在快速增加，相应的污染物产生量仍然是相当可观的，如果处理不能有效地进行处理，将会对环境造成严重的污染。
⑵ 解决缺水矛盾的需要
水资源问题已经成为了困扰造纸企业的一大难题。中国属于缺水国，人均水资源占有量约为世界第88位，随着我国人口的迅猛增长和工业的高速发展，导致我国的缺水矛盾日渐突出。而造纸企业一直是我国的用水大户，其供水不足的矛盾也日益显现，除长江沿岸的企业供水情况较好外，其他地区的企业均存在不同程度的供水不足现象，特别是黄河流域、西北地区、沿海地区和东北地区的企业，正面临严重的供水不足问题。如在山东、河北、河南、新疆地区的造纸企业只能靠开采地下水维持生产。由此可见，水资源的匮乏已经开始制约企业的发展。因此，采用中水回用的方式是解决水资源短缺的重要途径。
2、项目提出的必要性
⑴ 对提高水环境质量有突出意义
AA原纸业有限公司达产后，每天要产生的2.4~3.0万吨废水，如不进行处理而排入松花江水系，将对水体的环境质量构成严重破坏。如果进行有效处理，则可大大降低松花江中的污染物含量，使受纳水体的水质得到明显改善。
⑵ 是企业生存发展的需要
AA原纸业有限公司是松花江水域的污染大户，该厂的污染问题直接影响到松花江的质量，为此，省市政府有关方面十分重视，并多次要求该厂提高治理水平。此外，若工厂不能有效治理污染，将要在原基础上增加排污费，如果实施停产治理，则企业损失将更大，并直接影响到企业的生存与发展。因此，治理水污染、回收水资源是十分必要的。
⑶ 项目的经济意义
该项目属于效益型环保项目，汤原纸业有限公司现阶段新鲜水费用为1.5元/吨水。然而伴随着黑龙江地区用水收费及管理逐渐向正规化方向转变，汤原纸业公司的新鲜水费用将达到2.00元/吨水或更高。所以说该项目的建设具有重大的经济效益，是刻不容缓的。该项目建成投产后，除具有可观的社会效益外，经济效益也是十分显著的。

五、项目研究成果
1、项目概况
⑴ 本项目废水主要来源是碱回收后产生的废水、中段废水及其他生产、生活污水。在处理达标的条件下，仍然有大量的污染物排入水体中；同时大量的水资源被浪费。
⑵ 在工厂现有废水处理设施的基础上，增加深度处理设施和中水回用设施，项目建成达产后每年可使9900000吨废水得到有效的净化，产出3300000万吨高质量回用水，可以极大减少汤原纸业有限公司新鲜水的用量，实现“废水”资源化，同时大大减少排入受纳水体的污染物量，取得明显的环境、经济和社会效益。
⑶ 中水回用于造纸生产中，可做到全年稳定、恒量的使用。同时，生产工艺对回用水的水质指标要求明确。
⑷ 本项目采用的废水深度净化和中水回用工艺技术已经在多家造纸企业实际应用，效果理想。本可研方案在试验研究与工程实践的基础上，又应用了多项专利技术，增加多项优化措施，因此，可使出水水质更加稳定，使技术保障体系更加完善。
⑸ 该项目充分吸取了其他造纸企业废水深度净化和中水处理与回用工程的经验，设计上力求使整体工程集中紧凑、便于操作、自动化水平高、经济节能，以期达到最佳经济效益、社会效益和环境效益。
⑹ 该项目充分利用了汤原纸业有限公司现有的公用工程设施，节省了项目投资，改善了环境污染现状，对废水处理过程中所产生的废气进行了密封收集和气体净化，做到无害化排放；对所产生的污泥进行全部综合利用，实现“零”排放。
⑺ 从多种效益评估情况看，该项目是一项经济效益、环境效益和社会效益均比较好的环保工程，尤其是环保效益突出，可以大幅度降低企业生产所排污染物对松花江水体的污染，同时极大的减少了企业新鲜水的消耗量，并且将废气、污泥进行了有效的净化和综合利用，无二次污染问题。该项目实施后，可使企业在循化经济方面更加接近或达到国内先进企业水平。
⑻ 从经济评估看，本工程可通过中水回用来获得效益，并且随着水价的不断提高，经济效益会日趋突出。
2、项目内容
● 废水深度净化工程 在现有废水处理工程的基础上，在调节池内增加微氧空气曝气系统；在水解酸化池中增加软性生物填料并且增建水解酸池；增加复合生物处理系统，形成强化型生物处理系统，使废水的出水质量提高和稳定性增强。该工程的处理规模为30000m3／d。
● 中水回用工程 废水深度净化后的出水，进行中水回用处理，达到企业生产用水的水质要求并实现中水回用。中水回用工程的规模为10000m3／d。
3、项目建设
⑴ 项目投资
本工程项目建设投资为4503.73万元，其中企业自筹3503.73万元，申请国家专项资金1000.00万元。
⑵ 建设安排
本工程项目计划在150天内完成，并在50天内调试成功，及时控制污染，尽早回收水资源。
4、项目效益
本工程项目是环保工程，主要体现在环境效益和社会效益上。但是，由于企业是用水大户，废水经过深度净化和中水回用，不仅可以大大降低污染物的排放量，而且可以通过水资源的回收再利用，取得可观的经济效益。

六、主要技术经济指标
本项目的主要技术经济指标如表1-1所示。

表1-1 项目主要技术经济指标表
名称
单位
数量
废水处理规模
立方米/日
30000
中水处理与回用规模
立方米/日
10000
总占地面积
平方米
11520
建筑物总面积
平方米
540（新建）
构筑物总体积
立方米
48678（新建）
工程总投资
万元
4503.73
财务内部收益率

5.86%
财务净现值（I=4%）：

456.29万元
投资回收期

13.63年
投资利润率

6.09%
投资利税率

8.31%
第二章 废水特征与处理要求

一、废水特征
1、废水水量
⑴ 废水深度处理工程处理量
根据对汤原纸业有限公司近年来废水排放量的实测结果，其废水的排放量为18000~24000m3/d。考虑到近期生产的发展，工厂现有废水处理系统的设计处理量确定为30000m3/d。本废水深度净化工程是在现有废水处理工程的基础上进行改造的，因此，其废水处理能力也要与之相协调，设计处理量确定为30000m3/d。。
按生产类比调查可知，该厂的废水排放量和水质受生产过程的影响，有一定的波动性，因而，为有效的处理废水并发挥出最高的处理效率，需设有水量调节装置。
⑵ 中水回用工程处理量
根据汤原纸业有限公司实际生产的用水量和水质情况，在“尽可能多回用，水质要求适宜”的原则下，确定中水回用量10000m3/d（图2-1为回用水回用位置图，带*号的为吨浆消耗回用水量，目前企业日生产自制浆90~100吨）。
⑶ 变化系数
考虑到造纸生产内容和生产量受市场的影响较大，以及生产废水排放量具有一定的间歇排放性和波动性，结合近年来的生产统计结果以及废水量的实测情况，本废水处理工程的日变化系数采用1.20~1.25是比较适宜的。

228.55m3
贮浆池 图例：

注：带*号的为吨浆消耗回用水量
1.8m2

52.35m3

ZSL筛

25.20m3

贮浆池

一段除渣器 二段除渣器 三段除渣器

圆网浓缩机

17.08m3

贮浆池

氯化塔

侧压浓缩机

23.80m3

碱化塔

侧压浓缩机

23.69m3

漂白塔

贮浆池

侧压浓缩机

23.57m3

贮浆池

侧压浓缩机

23.45m3

贮浆池
243.1m3

侧压浓缩机
23.33m3

贮浆池 送造纸车间 图2-1 回用水回用位置图
2、废水水质
⑴ 废水水质特点
近年来的造纸废水水质监测资料及国内类似工厂的水质分析资料可知，造纸废水中主要含有较多的半纤维素、木素、糖类、助剂等有机污染物和无机盐类。其水质的基本特征是：化学需氧量高、悬浮物多、可生化性相对较差。
黑液是主要的污染源，有机污染物浓度高、碱度大，不可降解的物质多，因此，需要单独进行处理。中段废水的特点是水量大，水中污染物浓度相对较高，悬浮物多，在冬季时废水水温较低。
⑵ 废水水质指标
经过碱回收后的废水与其他生产废水、生活污水的混合水质指标如表2-1所示。从该表中可看出，废水的水质具有一定的波动性，可生化性较差。

表2-1 污水水质指标
序号
项目
单位
变化范围
平均值
1
pH
mg/L
7.5~10
8.0
2
COD
mg/L
900~1300
1150
3
BOD5
mg/L
280~450
380
4
SS
mg/L
800~1500
1250

⑶ 现行废水处理工程的处理效果
现有废水处理工程的处理后水质是按照现行的造纸废水排放标准确定的，表2-2中给出了现有废水处理工程的处理后水质与处理效率。从该表中可看出，处理后的水中仍然含有相当量的有机物质，对受纳水体水质还有着较大的影响。

表2-2 造纸废水水质指标与处理效率
项目
原水水质(mg/L)
处理后水质(mg/L)
处理效率(%)
pH
7.5-9
7~8
——
COD
≈1200
≤450
≥63
BOD5
≈400
≤100
≥75
SS
≈1300
≤100
≥93

二、处理目标
1、废水深度净化工程
⑴ 水质指标与处理效率
本废水深度净化工程的实施，不仅可以提高废水的处理效率、稳定出水水质，而且可以减少松花江污染负荷，综合考虑这些因素，给出了本工程的设计出水水质指标与污染物的处理效率（如表2-3所示）。

表2-3 造纸废水水质指标与处理效率
项目
设计原水水质(mg/L)
处理后水质(mg/L)
处理效率(%)
pH
7.5-9
7~8
——
COD
1200
≤350
≥71
BOD5
400
≤50
≥88
SS
1300
≤70
≥95

⑵ 水质指标对比分析
从表2-2和2-3中的水质数据对比分析可知，废水处理工程去除的主要指标是：COD、BOD5和SS。此外，根据对该种造纸废水的BOD5/COD值（0.33）分析可知，废水的可生化性不好，但采用生物法去除有机物仍是可行的。从类比调查可知，该造纸废水的处理虽然有一定的难度，但只要设计合理、运行正常，是可以稳定达标排放的。
从表2-3中还可看出，废水深度净化工程对主要污染物的去除效率有了一定程度的提高，但出水的可生化性有所下降，如果继续采用生物处理则难度加大。
2、中水回用工程
⑴ 水质指标
中水回用工程的实施，不仅可以节约了大量的新鲜水，杜绝水资源浪费现象，而且大大减少污染物的排放量。本工程的中水主要回用于制浆过程中，而制浆过程要求的水质如表2-4所示。

表2-4 中水回用水质标准
项目
水质标准
备注
混浊度（以SIO2计）
10mg/L

色度（以铂单位计）
25mg/L

总硬度（以CaCO3计）
350mg/L

铁（以Fe计）
0.3~0.5mg/L

氯化物（以CL计）
250mg/L

pH
6.8~8.0

COD
——
内部控制指标≤200mg/L

从废水深度净化后的水质指标与回用水水质要求对比结果看，需要进一步处理的指标有混浊度和色度。考虑到生产用水的安全性、以及回用水质的稳定性和处理工艺的经济性，本回用水工程对净化水的COD值作了内部控制（COD≤200mg/L）。
从汤原纸业公司多年的综合废水检测指标看，现有废水处理系统出水中各项离子指标均可达到回用要求，可以不加以限制，因此，降低了工程投资和运行成本。

第三章 废水处理工艺研究

一、概述
为了选择出最佳的工艺路线，合理的技术参数，制定出最优化的工程实施方案，我们针对性地进行了试验室和现场研究。针对性试验结果以及前期试验和实际工程的研究结果等，都为选择出本废水处理工程最合理的工艺流程提供了依据。
对于造纸废水，人们已对厌氧生物法、好氧生物法、氧化沟法、稳定塘法、灰渣吸附法、化学混凝法、化学氧化法以及吸附过滤法等处理工艺作了大量的研究，并对各种处理方法的优缺点做了适用性分析和客观的评价。
本废水中含有多种难生物降解物质，但是从BOD5/COD值可知，该种废水中可生物降解的成分仍然较多，适宜采用经过驯化后的微生物进行降解。经过综合分析比较，本废水处理工程采用以生物处理法为主的处理工艺是比较适宜的。
在中水回用处理工艺中，人们实践了生物膜法、化学氧化法、膜分离法、吸附法等，其中经济运行和稳定运行是控制因素，直接影响到回用水的生产和再利用。为此，采用多方法结合的经济工艺受到了重视。通常人们采用生物处理法来继续降低有机物含量，采用化学或吸附进行深度处理，采用膜分离技术获得良好的水质。

二、工艺流程选择
1、废水深度净化工艺流程确定
我国对造纸废水处理的研究和工程实践已经有较长的历史了，不仅采用了传统的废水处理方法，而且也实践了一些近年来出现的一些新型的处理方法以及联合废水处理工艺。但总体看，生物处理方法（厌氧生物法、活性污泥法、氧化沟法、生物接触氧化法、CASS法、SBR法等）以及以生物处理法为主的联合处理法，依然是主流方法。对本工程而言，采用好氧生物处理工艺是适宜的。
好氧生物处理工艺近年来出现了一些新工艺，例如在SBR法的基础上发展起来的一些间歇式处理方法（CASS法、CAST法等），UNITANK法、DAT-IAT法等一些既具有间歇式活性污泥法的特点，又可以连续稳定运行的处理工艺等受到了人们的关注。尤其是复合式生物处理工艺和BAF工艺等表现出良好的运行结果。
● SBR工艺：活性污泥在一个池子内进行生物降解反应和泥水分离（由充水、曝气、沉淀、排水、闲置等过程组成一个周期，循环重复），不需要污泥回流设施，运行方式灵活，比较适合于小水量，且水量和水质不稳定的情况，但需要多个池子为一组和复杂的自控系统，以使整个系统连续进水。
● CASS工艺：本废水处理工艺是SBR工艺的基础上增加了污泥回流装置，并增加了生物选择器。该工艺可以适应较高浓度的废水处理，运行更为稳定，但工艺过程控制较复杂，同样需要多个池子为一组，以使系统连续进水。
● UNTANK工艺：本处理工艺的最基本单元是一个被分成三格的矩形反应池，中间池始终处于曝气状态，两侧池交替做沉淀池和曝气池，不需要回流污泥系统和独立的二沉池，可使系统内各池污泥浓度保持较高的数值，该池可连续进水。但该工艺控制系统要求较高。
● BAF工艺：该工艺通常以陶粒作为生物的载体，采用曝气形式供氧，具有生物接触面积大、供氧条件好、对悬浮物和有机物去除效果好的特点，但需要反冲洗系统。
● 复合式生物处理工艺：各种新型的好氧生物处理法都表现出显著的优点，但也存在着明显的缺点，因此，人们在实际工程中通常将生物处理工艺作成复合式，该工艺集中了悬浮生长法效率高的特点，发挥了固定生长法稳定广谱的长处，但工艺流程较复杂。
本造纸废水中的主要污染物质是溶于水中的有机物质，因此，采用生物处理法是适宜的。实践表明，生物处理法是一种运行稳定且成本较低的去除污水中有机物质的主流方法之一。
⑴ 现行废水处理工艺流程
AA原纸业有限公司的现行废水处理工程，采用纤维回收→沉淀→调节→水解→生物处理的基本工艺流程。该处理工艺沉淀部分的前端设有加药装置与絮凝反应池，可通过加药的混凝作用来去除污染物（如图3-1所示）。
格栅

生活污水 达标排放

沉淀调节池
水解酸化池
微滤机
格栅
中段废水

曝气氧化塘
微滤机
格栅

纸机废水

污泥干化场
干污泥外运做有机肥

图3-1 现有废水处理系统的工艺流程
⑵ 废水深度净化工艺流程
为了提高出水水质，减少排污量，汤原纸业有限公司准备在现有工艺流程的基础上，增加强化型生物处理工艺。经过对比研究，认为对于难生物降解物质较多的造纸废水，采用近年来开发的复合生物好氧处理技术比较适宜。该技术针对各种新型好氧生物处理法都表现出显著的优点和明显的缺点，将生物处理工艺作成复合式，该工艺集中了悬浮生长法效率高的特点，发挥了固定生长法稳定广谱的长处。
该工艺流程以原有处理工艺为基本工艺，对现有处理系统进行改造（调节池内增设微氧曝气装置，水解酸化池内增加生物填料），同时增加复合生物处理系统，污泥浓缩与脱水系统，污泥综合利用系统等。图3-2列出了废水深度净化工艺流程。

格栅

生活污水

水解酸化池
（增设固定生物填料系统）
沉淀调节池
（增设微氧曝气系统）

微滤机
格栅
中段废水

复合生物池
微滤机
格栅

纸机废水

中水回用
曝气氧化塘

污泥综合利用
污泥脱水机
污泥浓缩池

处理水排放

图3-2 废水深度处理系统的工艺流程
2、中水回用净化工艺流程确定
中水回用处理工艺的选择与回用要求直接相关，根据本工程的回用标准，经过试验对比研究和实际工程运行情况考察，采用不人们实践了生物膜法、化学氧化法、膜分离法、吸附法等，其中经济运行和稳定运行是控制因素，直接影响到回用水的生产和再利用。为此，采用多方法结合的经济工艺受到了重视。通常人们采用生物处理法来继续降低废水中有机物含量，采用化学或吸附进行废水的深度处理，采用膜分离技术获得良好的水质。根据试验结果，本中水回用工程采用曝气生物滤池→气浮→氧化调节→水解→生物处理的基本工艺流程。该处理如下的工艺流程（图3-3）。

反洗水至废水深度净化系统 污泥至浓缩池

化学氧化
气浮
曝气生物滤池
格网
深度净化废水

反冲水池
砂滤

净化水回用

图3-3 中水回用工程的工艺流程

本中水回用工程中采用了化学处理工艺，主要是通过氧化剂的投加来去除色度，具有运行灵活性大、适应范围广、工艺简单和运行稳定的特点，常被用来做废水的后续深度处理。但是采用化学处理工艺时，如果投药量较大则运行成本较高。
气浮处理与砂过滤是常用的废水处理工艺，具有设备简单、运行方便、技术成熟、应用广泛的特点。因此，在本中水处理工程的后端采用了气浮与砂滤工艺，使出水进一步净化。
在上述系列处理过程中，色度已经被大部分去除，但仍略带颜色，因此，本中水回用工程中采用投加氧化剂的去除色度物质，使净化水清澈透明。

三、处理效果与技术参数
1、处理效果
表3-1中列出了废水处理与回用工艺各处理单元的主要污染物指标（以COD为例）的处理效果。

表3-1 制药废水处理效果表
处理单元
COD
COD去除量
(T)
进水mg/L
出水mg/L
去除率%
一
废水深度处理系统
沉淀调节
1200
960
20
7.2
水解酸化
960
864
10
3.0
复合生物
864
346
40
15.3
氧化塘
346
294
15
1.6
二
中水回用处理系统
曝气生物
346
208
40
1.4
气浮处理
208
187
10
0.2
化学氧化
187
178
5
0.1
砂过滤
178
169
5
0.1

2、主要技术参数确定
本废水处理工程的成功建设和良好运行，不仅取决于采用先进的工艺流程，科学合理的工程方案，结构优化的设施结构，而且取决于选择可靠的技术参数。为此，在大量试验研究和工程实践的基础上，确定了本工程中主要单元工艺的设计参数，其主要设计数据如下：
● 水解酸化工艺参数
水解酸化过程在高浓度难降解有机废水生物处理中的作用是非常显著和有效的，设计良好的反应器中的生物量增长较快，不易流失，对有机负荷的变化适应性较强，水解酸化作用可以将不溶性大分子、难降解有机物分解为水溶性的小分子有机物，有利于后续好氧生物处理设施的进一步净化。
试验结果表明，在水解酸化反应器运行较好的阶段，能承受较高的有机负荷（最高容积负荷达18.5KgCOD/m3d），但这时需要严格的管理，稳定性也较差。从多数试验结果看，在常温的条件下，COD去除率在8～15％之间时，不仅运行稳定，可以抗较大的冲击负荷，而且运行管理容易，此时的BOD5/COD值可提高6～12%，因此，在本设计中采用COD去除率为10％是适宜的。
试验结果还表明，HRT对造纸废水的水解酸化效果有较大的影响。对本废水水质而言，HRT低于6h时，水解酸化作用明显减弱；HRT高于20h时，水解酸化作用效果变化不明显。所以，综合考虑处理效果、运行稳定性和经济因素后，本工程水解酸化HRT采用9h。
本工程的水解酸化反应器是在原有水解池的基础上改造而成，加入了生物填料，改变了流态，增大了生物与污染物的接触机会，强化了处理效果。
● 复合好氧处理工艺参数
根据大量的试验数据和近年来的废水处理工程实践结果，结合国内外最新的研究动态，以及综合考虑工厂生产废水的水质水量情况、废水处理工程建设场地条件和实际应用的技术经济可行性，在废水深度处理工程中，水解酸化预处理后端采用了复合式好氧生物处理工艺来处理。该复合式好氧生物反应器（专利技术）集悬浮微生物和固定微生物相结合，二沉池与污泥回流系统为一体。该复合式反应器处理效果稳定、便于运行管理。
对复合生物反应器的有机物去除效能与影响因素研究结果表明：复合生物反应器对难降解废水具有较高的去除效率，当反应器的有机负荷为0.14～0.45kgCOD/（kgMLSS·d）时，COD和BOD去除效率均在65%以上，试验结果还表明，本复合式好氧反应器具有较高的抗冲击负荷能力。结合上述研究结果和工程实践数据，本废水处理工程的有机负荷采用0.3kgCOD/（kgMLSS·d），MLSS选取3000mg/L，考虑到经济运行的因素，本工程采用40%的COD去除率。
● 曝气生物滤池工艺参数
在中水回用处理系统中采用了曝气生物滤池（BAF）工艺，其特点是：以生物膜为主进行污染物质净化，对难降解污染物去除效率高；为了减少反冲洗次数和降低用水量，简化操作过程，本工程中的BAF采用了上流式和下流式相结合的双向流BAF（专利技术）。该工艺固液分离效果好，占地面积小，结构紧凑，节省投资，与前段其他处理设施具有较好的协调一致性。
在现场试验中，当反应器的容积负荷为1.5～1.8kgCOD/（m3·滤料·d）时，COD和BOD5去除效率均在50%以上，为此，考虑到实际工程的不可预见因素，本工程采用1.5kgCOD/（m3·滤料·d），并采用40%的COD去除率。

四、污泥处理与处置方案研究
1、污泥处理流程的选择
在废水处理过程中，要产生一定量的污泥（主要是剩余污泥活性污泥和化学絮凝污泥），其污泥含水率高达99%以上，这样的污泥难以运输和综合利用，并且易于产生二次污染。因此，对污泥进行减少体积和提高污泥固体含量的处理是必要的。
污泥处理与处置宜采用技术成熟、耗能低的工艺方案。从实践结果看，常用的污泥处理与处置工艺方案有如下两种：
A、污泥浓缩—→厌氧消化—→机械脱水—→外运处置
B、污泥浓缩—→机械脱水—→外运处置
上述两种污泥处理工艺的主要区别在于污泥浓缩后是否经过厌氧消化再进行脱水处理。设置污泥消化的作用一方面能增强污泥的稳定性，减少污泥体积50%左右，减少运输压力；另一方面污泥消化后产生的沼气可以回收利用。结合本废水处理工程的特点，在废水处理中应用了浓缩和脱水的工艺，脱水污泥进行综合利用。
2、污泥处理工艺研究
⑴ 污泥浓缩
污泥浓缩可以采用重力浓缩池进行浓缩和机械浓缩两种方式。重力浓缩池占地面积较大，但运行成本低；机械浓缩效率较高，设备紧凑，但需要投加化学药剂。根据本废水处理工程的特点，采用重力浓缩的方式是适宜的。
⑵ 污泥脱水
根据本工程的污泥产量和建设条件，采用机械脱水方式是合理的。现在运行比较好的污泥机械脱水机有带式压滤机和离心脱水机，两者污泥脱水效果都比较理想，且运行成本相当，但离心式污泥脱水机的卫生条件较好，带式污泥压滤机的维修方便。综合考虑各种因素，在本废水处理工程中采用带式污泥压滤机是适宜的。
⑶ 污泥最终处置
脱水后的污泥可采用卫生填埋、堆肥等处置方式，也可用于生产有机肥、建筑陶粒或低热值燃料。根据工厂有大量的稻草碎末，可以与污泥一起生产低热值燃料，做到综合利用的情况，本工程采用生产低热值燃料的方式综合利用污泥。本试验已经成功，正在进行放大试验。

第四章 厂址选择与自然环境

一、厂址选择
汤原县位于黑龙江省东北部（东经130°，北纬46°30´），AA原纸业公司位于汤原县城的西部，该公司现有的废水处理工程建在汤原纸业公司的厂区西南处。该场地地形规整，地势平坦，紧邻汤旺河，地面海拔标高为95.0m左右。该场地周围均为工厂的原料用地，比较空旷，距离人口稠密区较远，适宜合理布设废水处理工程设施。
综合考虑现有废水处理工程的位置、建设场地条件、便于管理等因素，选择在现有废水处理工程场地建设废水深度净化工程和中水回用工程是适宜的（见图4-1）。
该建设地比较规整，交通方便，具有以下的特点：
● 该区域进行废水处理与中水回用工程建设时无拆迁工程，厂区整理工程量和工程难度均较小；
● 该场地交通比较便利，供水、供电、供汽方便，离人员稠密区域相对较远，对周围环境影响小；
● 地形便于按废水处理工艺流程进行顺序布置；
● 处理水的排放距离较近，回用水距用水点较近，污泥处理与利用场地宽阔、原料供应方便。

二、自然条件
1、气象资料
汤原县属寒温带，大陆性季风气候。其气候特点是四季分明，光、

（图4-1）

热、水资源比较丰富。冬季比较寒冷，夏季高温多湿，春季干燥多风；气温上升较快，昼夜温差较大，秋季降温迅速。
A、气温
年平均气温2.9℃，最高气温35.4℃，最低气温-41.1℃，最高月份气温27.4℃，最低月份气温-25.6℃，全年无霜期多在100~140天之间。
B、降水情况
平均降水量为535.3mm，一日最大降水量为88.5mm，一小时最大降水量为56.7mm。降水表现出明显的季风性特征，夏季受东南季风的影响，降水充沛，占全年降水量的60%左右；冬季在干冷西北风控制下，全年降