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一、概況
隨著我國市場經濟的深入發展，特別是產品化趨勢日益明顯，產品包裝行業得到空前發展，市場對包裝制品需求不斷增大。包裝紙板生產在世界各國國民經濟中占有重要的地位，紙板產品成為包裝工業的主要原材料。我國“十五”規劃中明確表明，我國造紙產量與需求量平均都能保持5%左右的增長，發展方向主要集中在高檔紙品上。可見，目前市場前景廣闊，產品發展余地大，銷售市場有保障。 ★★★★★★紙業有限責任公司根據目前市場情況，經過長時間的市場調查了解和前期準備工作，引進全自動熱力噴放制漿（爆破制漿）專利（專利權號：ZL02246643.6）技術，計劃投資6000萬元人民幣，以竹子為主要原料生產竹漿，新上年生產能力6.0萬噸造紙生產線，生產紙漿板、生活用紙和包裝用紙。工程分兩期建設，一期年生產能力3.6萬噸，二期年生產能力2.4萬噸，整個項目由制漿車間、造紙車間、輔助設施、公用工程、環保工程、生活設施和儲運工程等部分組成。 爆破制漿過程中不產生蒸煮廢液即傳統造紙制漿黑液,主要為打漿時產生的洗液,其污染組成為:BOD5：主要來自制漿中分解的有機物,即糖類、醇類、有機酸、木質素等；CODcr：主要來自木質素及其衍生物；SS：主要來自流失的細小纖維。 根據《★★★★★★紙業有限責任公司60kt/a爆破制漿造紙工程環境影響報告書》中提供的數據，外排廢水主要是生產中的打漿廢水，一期廢水量約為9410m3/d，二期廢水量約為6273 m3/d，二期工程建成后外排廢水量共計約15683m3/d。 根據《建設項目管理條例》和《環境保護法》之規定，環保設施的建設應與主體工程“三同時”。受★★★紙業有限責任公司委托，我公司提出了該項目的廢水處理方案，按本方案進行建設后，可確保廢水的達標排放，同時將大部分廢水經預處理后回用于生產過程，減少污染物的排放，能極大地減輕該項目外排廢水對沙溪的不利影響。 二、水質水量和排放標準 （一）水量 日排放水量：一期9410m3/d，二期6273 m3/d，二期合計15683m3/d 設計規模：一期9410m3/d，其中預處理能力為9410m3/d，生化處理能力為2900m3/d。 二期新增6273 m3/d，其中預處理能力為6273m3/d，生化處理能力為2000m3/d。 二期合計15683m3/d，其中預處理能力為15683m3/d，生化處理能力為4900m3/d。 本次方案設計僅限對一期水量進行設計。 （二）水質
根據《★★★★★★紙業有限責任公司60kt/a爆破制漿造紙工程環境影響報告書》中提供的數據及及國內同類企業的相關資料，并結合我公司實驗成果如下：
（三）排放標準 造紙廢水執行GB3544-2001《造紙工業水污染物排放標準》〔環發（2003）152號修訂〕表1中規定的標準
造紙工業水污染物排放標準值
根據★★★★★★環保局對本項目的批復，要求廢水排放CODcr小于400mg/l。故本工程外排廢水按CODcr小于400mg/l設計進行設計。 |
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（一）設計依據
2、建設單位提供水質水量數據。
3、GB3544-2001《造紙工業水污染物排放標準》。
4、室外排水設計規范GBJ14-87。
5、《福建省環境保護條例》。
6、同類企業廢水處理設施成功數據。
7、我單位技術人員試驗研究成果及成功工程實例。
8、《★★★紙業有限責任公司60kt/a爆破制漿造紙工程環境影響報告書》
9、《草漿造紙工業廢水污染防治技術政策》(1999年)
10、《建設項目環境保護設計規定》(1987年)
11、《建設項目竣工環境保護驗收管理辦法》(2001年)
12、《中華人民共和國固體度物污染環境防治法》(2004年修訂)
13、《中華人民共和國水污染防治法》(1996年修正)
14、《中華人民共和國環境保護法》(1989年)
（二）設計原則
1、嚴格遵守國家和地方有關部門法規、標準規范等規定。
2、在達標前提下，采用成熟、可靠工藝，確保穩定達標。
3、采用節能、維修、管理方便的設備和器材。
4、適當實現自動化水平，便于運行管理。
5、注意防止二次污染，采用低噪聲設備，采用板框壓濾污泥脫水方式。
6、在實際工程中力求節省投資，降低運行費用，使經濟指標在合理范圍內。
（三）設計范圍
1、以廢水處理站界區外一米為交點，一米以內全部內容（工藝、土建、電氣、自控），一米以外由建設單位自理。
2、廢水處理站從進口到出口全部內容。
3、本工程土建由建設單位自行施工，我公司提供土建構造圖。
4、本工程費用未含特殊地基處理，站內道路和綠化由建設單位實施，無圍墻、大門等內容。
四、廢水的基本情況
（一）污水來源
該項目廢水有生產廢水、鍋爐冷卻廢水和生活污水，其中生產廢水占絕大部分。
i)生產廢水
根據生產工藝分析，該項目為竹子爆破法制漿造紙，工藝過程中基本不添加化學藥劑，與化學法制漿造紙相比不存在難于處理的造紙黑液問題，其生產廢水大部分可經處理后回用。但是在爆破法制漿造紙的生產過程中仍有大量的廢水產生，廢水具有CODcr濃度較高，SS濃度大，含有機物質多的特點。生產廢水主要來源于以下幾方面
a．制漿廢水
在纖維成漿、洗漿篩選等制漿過程產生含有固態物、有機物、CODcr、BOD等高濃度污染物質的廢水，這部分廢水由細機械格柵過濾后直接排至污水站處理。
b．抄紙廢水
由造紙機網部脫出的白水渾濁度較高，其中含有大量纖維等，按廠方設計，這部分的白水直接回用于生產。
c．鍋爐除塵廢水
該廢水主要污染物是PH、懸浮物、COD等，此類廢水經中和沉淀后可完全循環使用，只需補充少量損耗水即可。
ii)生活污水
生活污水主要有廚房廢水、衛生間污水等，其中主要污染物為有機物、氨氮、懸浮物等，但濃度不高，該部分污水不排入本廠污水處理廠，而是由化糞池處理后外排。
（二）爆破制漿簡介
（1）簡介
造紙主要是利用纖維原料中的纖維物質生產各類紙產品。植物細胞中的纖維為木素及其它非纖維物質所粘結，造紙制漿的任務就是要把纖維和木素、醣類等其它非纖維物質分離，提供優質紙漿進行紙的抄造。
造紙技術發展到今天，主要采用的制漿方法有化學制漿、機械制漿、化學機械制漿等工藝方法，化學制漿又分成硫酸鹽法與堿法制漿、亞硫酸鹽法制漿、以及原始的石灰法制漿工藝。機械制漿和化學機械制漿是一種借助機械作用從木材和非木材造紙原料中分離獲取纖維的制漿方法，和化學制漿相比，紙漿得率高、污染負荷低，廢水毒性小，被稱為低污染的制漿方法。進入上世紀80年代，二種新的低污染制漿方法引起人們的重視，即“爆破法制漿”和“生物法制漿”。
（2）爆破制漿國內外應用情況
國外情況：
自20世紀80年代中期以來，加拿大魁北克大學和法國Grenoble大學對爆破法制漿作了大量的研究工作，尤其是加拿大魁北克大學的B．V．Kokta教授所領導的研究小組，對爆破法制漿進行了大量的工藝研究。在此基礎上，加拿大Staketech公司開始把汽蒸爆破技術用于生產高得率紙漿，該公司技術是連續爆破法，以草類原料生產包裝紙板，但未見有用闊葉木原料的報道。除此之外，美國、日本等也有利用爆破法制漿生產包裝紙的應用報道。
國內情況
北京林業大學爆破制漿課題組自行設計、加工、安裝了一套爆破裝置。爆破器為直立圓筒狀，容積為7.5 L，可裝絕干木片約1 kg。高壓蒸汽由電熱鍋爐產生，電熱鍋爐輸入功率為9 kW，工作壓力可達3.5 Mpa，兩臺爆破器并聯，可交替爆破，運轉正常。北京林業大學還成功的設計了年產6 000 t漿、1.2萬t漿的工業化爆破器，已成功的在河北、江蘇、河南、山東等地建成投產。
陜西省商洛造紙專利技術有限公司在紙漿噴射器的基礎上設計了爆破器。其工藝采用低用堿量、快升溫、短時間保溫后，利用蒸球內的高壓對紙漿進行全壓爆破、膨化、撕裂，再經噴放管至噴放鍋短時間的低壓二級蒸煮，得到爆破漿。
華南理工大學對爆破法高得率制漿控制系統進行了研制，通過控制加料球閥、進汽閥、蒸煮時間、爆破球閥來控制爆破過程，此系統的蒸煮器(即爆破反應器)容積小試30 L，中試300 L，蒸汽壓力1.3～1.6 Mpa。
我國內蒙古畜牧科學院也對爆破設備進行了研究，但其設備圖形未見報道。
徐州市華達機電設備有限公司研制開發出了氣體混爆制漿技術及設備，其爆破器為直立圓筒狀，直徑1.8m，高8.6m，可以裝草料1t，該設備操作簡單，自動化程度高，可以通過PLC編程實現自動化控制。
華南理工大學對爆破法制漿的機理以及工藝、設備和控制進行了系統的深入的研究，特別是通過對爆破過程中植物纖維細胞的形態及相關的物理和化學變化的研究取得了創新的成果。其制漿技術可控性好，通過控制一定的工藝參數和爆破罐幾何形狀以及噴放口的獨特設計，均可獲得良好的紙漿。獲得專家一致好評，并認為產業化試驗成果達到先進水平。
近幾年來，爆破法制漿產業化在國內逐漸被提到議事日程上，據不完全統計，已有江蘇南京秦淮紙業有限公司與新中華紙業投資公司合資，從國外引進連續式爆破法制漿生產線生產爆破漿，至今由于資金關系，還存在一定的問題。而間歇式爆破法制漿由于投資少，上馬容易，不少省市的造紙公司和企業，如陜西省寶雞瀚森園、廣東揭東縣華豪紙制品有限公司、河南省各縣鎮造紙廠(許多是化學制漿污染嚴重被關停的造紙廠)都紛紛在籌建爆破法制漿廠。
永安市鴻發紙業有限責任公司根據目前市場情況，經過長時間的市場調查了解和前期準備工作，引進全自動熱力噴放制漿（爆破制漿）專利（專利權號：ZL02246643.6）技術。
推行爆破制漿，十分有利于推行清潔生產，能從源頭上控制污染物的產生。
永安市是中國的竹子之鄉，有大量竹子資源，而且中國目前森林資源遭受嚴重破壞，已經禁止砍伐天然林，進口木漿價格也飛速上漲，能將竹子充分利用起來，每年將會節約很多森林資源，當然，由于傳統制漿污染太大，需要使用新型工藝改善這一狀況。
改革開放以來，我國輕工業得到了快速發展，一大批民營企業相繼崛起，幾年來，通過強化環境管理，企業普遍實現了增產減污的發展目標。爆破制漿得漿率高、低藥耗、低能耗、低污染符合，從源頭上就減少能量、物料的損耗，減少污染物排放，是建立一個集約型的生產體系的行業發展方向，保證經濟可持續發展有重要意義。
五、處理工藝、說明及特點
（一）設計思路
造紙工藝中產生的污染大，特別是產生的纖維素、木質素等物質不易分解，穩定性很好，即使經過生化處理的廢水，里面的纖維素、木質素也很難降解。廢水的特點是高CODcr、可生化性差以及高懸浮物，本次設計主要圍繞這幾個特點進行。
★★★紙業有限責任公司廢水主要有二類，一類廢水來自洗漿水，約2900噸/天，由于該廢水中污染物濃度高，必須經生化處理后方可排放。第二類廢水是漂洗水，約6500噸/天，該類廢水中污染物濃度相對而言較低，可以經氣浮處理后全部回用于生產中。因此，這二類廢水應分別收集，分別處理。
污水中的懸浮物主要是纖維素木質素等物質，木質素和纖維素的可生化性很低，在生化處理中幾乎不降解，而且這些懸浮物進入生化反應器后，對生化反應器的運行影響較大，在生化反應器中，大量懸浮物會排擠生化反應器污泥層中的污泥，使得污泥層中的污泥幾乎都是毫無生物活性的木質素、纖維素，嚴重影響生化反應器運行效果，嚴重時后甚至會使系統崩潰，根本無法完成其所應有的功能。所以需要在生化處理之前就必須先去除大部分懸浮物，以保證后續處理的順利進行，目前去除懸浮物的方法主要有細機械格柵、過濾、沉淀、氣浮等等，這里使用比較便宜有效的方法：細機械格柵、氣浮。細機械格柵利用尼龍網的篩慮截留作用，攔截比較大的纖維素和木質素纖維，這部分纖維還可以進行回收利用，重新進入磨漿機前，以變廢為寶的作用，具有很大的經濟價值；加壓溶氣氣浮利用加壓溶氣后的水在減壓狀態下產生微小氣泡，氣泡附著于懸浮物表面將懸浮物帶到水面去除，通過投加浮選劑可以提高氣浮效率。
從CODcr濃度上來看，此水CODcr濃度較高，且存在一定難生物降解的有機物，完全有必要使用水解酸化進行處理，一方面可以進一步提高廢水的可生化性，另一方面，對于高濃度廢水的CODcr去除效率是非常高的，而且水解酸化處理負荷高、能耗很小、產污泥量也非常少，直接帶來占地少、一次性投資少、運行費用少、污泥處理費用少的優點。
水解酸化一般不會將污染物處理得十分徹底，所以水解酸化出水后往往要設置一個好氧裝置進行進一步處理。理由如下：1.造紙廢水中含有表面活性劑，如果使用活性污泥法處理，那么將會在水面產生大量泡沫，嚴重干擾生產進行；2.好氧生化法有如下優點：體積負荷高，處理時間短；生物活性高，生物多樣化，傳質效果好；生物濃度高，污泥產量低，無需回流；出水穩定，動力消耗相對較低；掛膜比較方便，時間較短；無污泥膨脹問題。
根據以上分析，確定使用如下工藝流程進行處理。
（二）處理工藝
見工藝流程圖
（三）流程說明
1、廢水先經斜網去除較粗雜質并回收纖維，再進入調節池，部分廢水去水膜除塵器除塵，即可去除鍋爐煙氣中的二氧化硫，以可降低廢水中的PH和COD。然后進入酸析反應池去除木質素，經沉淀后進入微電解池，微電解池出水經中和沉淀后進生化系統，污泥至污泥（濃縮）池。該部分去除部分有機物和大幅度降低CODcr、色度，降低PH提高了B/C值，為后續生化處理創造條件。
2、在水解酸化池中同時調入營養料（P、N），降解大分子物質進一步提高B/C，降低CODcr。再重力流至好氧生化池。去除大部分溶解性有機物。
3、生化出水重力流至二沉池，浮泥至污泥池，出水至排放池，達標廢水就近排入附近沙溪。
4、污泥經適當濃縮后用泵送至板框壓濾機脫水，濾流回調節池，干泥定期外運，或送鍋爐摻煤焚燒，避免引起二次污染。
（四）工藝特點
突出預處理，首先去除不可生化的部分，提高廢水的可生化性，同時可降低經常性費用，確保廢水達標排放。
1、斜網主要去除SS和回收纖維
2、調節池的目的是對廢水均質均量，同時將部分水用于水膜除塵，進行酸堿中和及去除部分有機物，保證后續生化處理條件。
3、酸析主要去除木質素，降低水處理設備公司
COD。
4、加藥反應沉淀，主要目的是去除部分有機物，降低色度和SS。
6、微電解主要去除不可生化的有機物，降低COD。
7、水解酸化主要目的是去除部分有機物，降低色度和SS，提高了B/C，適當降低了PH值，為好氧生化創造條件。
8、生化系統采【生活污水處理設備】用好氧生化方式，可減少構筑物，節省投資，耐沖擊，污泥量少，主要去除大部溶解性有機物。
9、比較終二沉池，可進一步去除不可降解有機物、色度等使處理水達標排放。
10、污泥處理，結合當地實際和經濟條件采用板框壓濾機處理方式簡單有效。
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（一）斜網\調節池 1、斜網 為了回收廢水中的纖維并降低廢水中SS的含量，在工藝的前端設置收漿系統。常規的收漿方式有斜網收漿和圓網收漿，該工程采用斜網收漿。濾網采用60目尼龍網，以保證漿的回收量和出水水質，降低后續工藝的負荷。 設計計算：使用60目尼龍網 設計二套，供二類廢水分別處理。 2、調節池 設計二套，供二類廢水分別處理。 調節池1有效容積1000m3， HRT=8h。池內設液位計控制泵啟閉。 調節池2有效容積2200m3， HRT=8h。池內設液位計控制泵啟閉。 3、提升泵 提升泵1：LW125-130-20-15污水泵，一臺, 提升泵2：LW200-300-15-22，一臺, （二）酸析反應池 采用空氣攪拌，LSR-WD65，Q=1.87m3/h，N=4KW，H=6m。 有效容積65m3，T=30min （三）初沉池 有效容積125m3，HRT：T=60min （四）、微電解反應池 有效容積200m3，HRT=1.5h， 采用空氣攪拌，LSR-WD80，Q=3.44m3/h，N=4KW，與中和池共用。 （五）、中和池 有效容積125m3，HRT=1.0h，與微電解電解反應池共用。 （六）一沉池 有效容積150m3， HRT=60min （七）水解酸化池 有效容積1000m3，有效水深5.0m，HRT=8h， 采用三葉羅茨鼓風機LSR-WD125-Ⅱ， Q=15.52m3/min，P=58.8KPa,N=11KW，一臺，定時工作以節省經常費用。 （八）好氧生化池 有效容積2000m3，有效水深4.9 m ，HRT=16h 需要風量31.25m3/min 選用LSR-WD125-ⅡA， Q=15.52m3/min，P=58.8KPa,N=11KW，二臺
（九）二沉池 HRT=60min （十）污泥脫水 1、污泥池 污泥池兼作濃縮池,有效容積400m3 2、污泥泵 選用G50-1，二臺 3、壓濾機
（十一）加藥系統 使用聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺(PAM) 根據水質現場確定 采用泵計量投加方式 （十二）氣浮系統 1、反應池 采用孔室反應 有效容積70m3，平均有效水深2.3m，T=15min 2、氣浮池 有效容積180m3， 反應室：T=5.5min 分離室：表面負荷2.7m3/m2·h，回流溶氣水量按30%計 停留時間：T=30min 流氣水泵：選用125TSWA×2多級泵，溶氣罐：KL-3型 空壓機，刮泥機，液位調整裝置，釋放器，限位器等配套供應 出水區：按溶氣水泵考慮，T=30min。 七、各處理單元主要污染指標去除效果預測表 各處理單元預計去除效果(單位均為mg/L)
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序號 |
名 稱 |
參數 |
材料 |
數量 |
備 注 |
|
1 |
斜網 |
磚混 |
1座 |
||
|
2 |
調節池1 |
1000m3 |
鋼砼 |
1座 |
可依現場情況適當增減 |
|
3 |
調節池2 |
2200m3 |
鋼砼 |
1座 |
可依現場情況適當增減 |
|
4 |
酸析反應池 |
65 m3 |
鋼砼 |
1座 |
|
|
5 |
沉淀池 |
125m3 |
鋼砼 |
1座 |
|
|
6 |
微電解池 |
200m3 |
鋼砼 |
1座 |
|
|
7 |
中和池 |
125m3 |
磚混 |
1座 |
|
|
8 |
一沉池 |
150 m3 |
磚混 |
1座 |
|
|
9 |
水解酸化池 |
1000 m3 |
鋼砼 |
1座 |
|
|
10 |
好氧生化池 |
2000 m3 |
磚混 |
1座 |
|
|
11 |
二沉池 |
125 m3 |
磚混 |
1座 |
|
|
12 |
機泵間 |
50m2 |
磚混 |
1座 |
|
|
13 |
污泥脫水車間、值班室 |
90m2 |
磚混 |
1座 |
可依現場情況適當增減 |
|
14 |
污泥濃縮池 |
200 m3 |
磚混 |
2座 |
（二）主要設備及投資
|
序號
|
名 稱
|
規格、型號
|
數 量
|
價格(萬元)
|
|
1
|
污水泵1
|
LW200-300-15-22
|
1臺
|
|
|
2
|
污水泵2
|
LW200-300-15-22
|
1臺
|
|
|
3
|
曝氣機
|
LSR-WD125-ⅡA
|
2臺
|
|
|
4
|
微電解填料
|
|
|
|
|
5
|
溶氣水泵
|
|
1臺
|
|
|
6
|
曝氣裝置
|
TK/R65
|
210臺
|
|
|
7
|
加藥設備
|
非標(防腐)
|
6套
|
|
|
8
|
氣浮配件
|
|
1套
|
|
|
9
|
曝氣機
|
LSR-WD65-ⅡA
|
2臺
|
|
|
10
|
空壓機
|
|
|
|
|
11
|
高壓濃漿泵
|
G50-1
|
2臺
|
|
|
12
|
控制柜
|
非標
|
1臺
|
|
|
13
|
曝氣系統
|
非標
|
|
|
|
14
|
預曝氣系統
|
非標
|
|
|
|
15
|
電纜線照明儀表
|
|
|
|
|
16
|
板框壓濾機
|
XMYJ80/800-100
|
2臺
|
|
|
17
|
中心管及支架
|
|
2臺
|
|
|
18
|
管道閥門
|
|
|
|
|
19
|
安裝費
|
|
|
|
|
20
|
運輸費
|
|
|
|
|
21
|
稅
|
|
|
|
|
22
|
小 計
|
|
|
96.85
|
（三）其它
|
序號
|
名 稱
|
金 額(萬元)
|
|
1
|
設計費
|
|
|
2
|
調試費(不含藥劑費用)
|
|
|
3
|
小 計
|
10
|
總計投資費用106.85萬元，土建詳細費用應在初設完成后比較終確定。
九、 廢水處理費用
（一） 操作管理人員工資：
廢水處理站24小時連續三班三運轉，操作人員每班2人，共計6人。按每月工資平均1000元計
6×12×1000元/9410/365=0.021元/噸-水
（二） 藥劑費：
混凝劑FM和助凝劑PAM組合使用,由于目前無廢水試驗,暫且估算0.6—1.5元/噸-水。
（三） 電費：
0.35元/噸-水。
（四） 處理每噸水總運行費用：
0.021+0.5+0.35=0.871元
經常運行費：根據具體水質的不同,運行費用在0.9—1.9元/噸-水之間。由于本工藝采用了酸析工藝，工程投入運行后，可以回收部分木質素，木質素目前市場價約2300元/噸，可抵消部分運行費用。由于目前缺乏中段廢水的具體水質數據，木質素的回收量應待小試后方能確定。
十、合作方式
由我公司提供全部工程設計，土建由廠方施工，設備安裝、調試由我公司負責。
十一、補充說明
因時間倉促,比較終方案及詳細參數的確定需擴初設計完成
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