1000m³d造纸废水处理工艺初步设计.doc

本页为“1毕业论文封面（共1页）”，点击菜单“USTB本科论文各部分”中的本部分菜单进行相应操作。本提示信息为非打印信息，可一直保留，不影响打印。(本行右侧的红色顺序编码制几个字也是非打印信息)顺序编码制本页为“2毕业论文扉页（共1页）”，点击菜单“USTB本科论文各部分”中的本部分菜单进行相应操作。本提示信息为非打印信息，可一直保留，不影响打印。大学本科生毕业设计(论文)声 明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得研究结果。论文在引用他人已经发表或撰写的研究成果时，已经作了明确的标识；除此之外，论文中不包括其他人已经发表或撰写的研究成果，均为独立完成。其它同志对本文所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表达了谢意。学生签名：_ 年 月 日导师签名：_ 年 月 日本页为“5毕业论文摘要（1页或2页）”，点击菜单“USTB本科论文各部分”中的本部分菜单进行相应操作。本提示信息为非打印信息，可一直保留，不影响打印。大学本科生毕业设计(论文)摘 要造纸工业是世界公认的六大污染产业之一，也是中国污染最严重的行业之一。造纸工业的生产过程中所产生的废水量极为可观，而且废水中有机污染物种类多，成分复杂，如果不加处理而直接排放将会带来巨大的环境压力。因此，选择合适的工艺流程和技术手段对造纸废水进行处理从而使其达到国家要求的排放标准，对于生态文明建设和社会可持续发展都起到了积极作用。本设计为1000m³/d造纸废水处理工艺初步设计，综合分析各类造纸废水污染物指标后,设计拟定进水水质指标为：CODCr=1200mg/L，BOD5=300mg/L，SS=600mg/L，NH3-N=35mg/L，TN=40mg/L，TP=5.0mg/L。出水水质达到国家要求，主要指标为：CODCr=80mg/L，BOD5=20mg/L，SS=30mg/L，NH3-N=8mg/L，TN=12mg/L，TP=0.8mg/L。针对造纸废水的特点，本设计采用物化法与生化法相结合的三级处理体系，通过多种工艺的初步比选以及卡鲁塞尔氧化沟与SBR工艺的深入比选，最终确定“中格栅-调节池-平流沉淀池-水解酸化池-卡鲁塞尔氧化沟-竖流沉淀池-气浮池-紫外消毒渠”配合污泥浓缩、脱水的造纸废水处理方案。设计分为两部分内容，设计说明书涵盖造纸废水及其处理工概述、常见工艺介绍及比选、构筑物计算置图以及构筑物单体图等。本设计总占地面积本为69.65万元，折合吨水处理成本为1.91元/吨水。流程技术成熟、运行稳定可靠、管理便捷、操作简单，为造纸废水处理工程建设实施提供了一定的支撑。关键词：造纸废水，卡鲁塞尔氧化沟，气浮工艺，工程设计- I -本页为“6毕业论文Abstract（1页或2页）”，点击菜单“USTB本科论文各部分”中的本部分菜单进行相应操作。本提示信息为非打印信息，可一直保留，不影响打印。大学本科生毕业设计(论文)Preliminary design of 1000m³/d papermaking wastewater treatment processAbstractThe paper industry is recognized as one of the six polluting industries in the world and one of the most polluted industries in China. The entire production process, from preparation to paper consumption, consumes a lot of water resources and produces a large amount of industrial wastewater. This kind of waste water has the characteristics of large discharge, high chroma and many fiber suspended solids. If the waste water is discharged directly without treatment, it will bring great pressure to the environment. Therefore, selecting an appropriate process means to treat papermaking wastewater plays a positive role in promoting the sustainable development of the social economy and reducing the operating costs of enterprises.This design is the preliminary design of 1000m³/d papermaking wastewater treatment process. After comprehensive analysis of various pollutants of papermaking wastewater, the inlet water quality is determined as follows: CODCr=1200mg/L,BOD5=300mg/L, SS=600mg/L, NH3-N=35mg/L, TN=40mg/L, TP=5.0mg/L. The effluent quality meets Pulp and paper industry water pollutant discharge standards (GB3544-2008), the main indicators are: CODCr=80mg/L, BOD5=20mg/L, SS=30mg/L, NH3-N=8mg/L, TN=12mg/L, TP=0.8mg/L.According to the characteristics of the papermaking waste water, this design uses the physical chemistry methods and biological chemistry methods of tertiary treatment system, through a variety of process of preliminary comparison and the depth of the carrousel oxidation ditch and SBR process comparison, "midlle grid - regulating reservoir - horizontal sedimentation tank - hydrolysis acidification pool - carrousel oxidation ditch - vertical sedimentation tank - floatation tank - ultraviolet sterilizer" was selected as the papermaking wastewater treatment plan.The design is divided into two parts. The design instruction covers the overview of papermaking wastewater and its treatment, the introduction and comparison of common processes, the calculation of structures, and the overall layout.The design drawings include plant layout, elevation layout and serious of single figures.The covering area of this plant is about 2115. The infrastructure construction investment is about 1.27 million yuan, the annual operating cost is 0.70 million yuan, equivalent to a ton of water treatment cost of 1.91 yuan/t of water.The process technology is mature, the operation is stable and reliable, the management is convenient, the operation is simple, has provided certain support for the papermaking wastewater treatment project construction implementation.Key Words：Papermaking wastewater， Carrousel oxidation ditch， Flotation， Engineering design- IV -本页为“7毕业论文目录（1页或若干页）”，点击菜单“USTB本科论文各部分”中的本部分菜单进行相应操作。本提示信息为非打印信息，可一直保留，不影响打印。大学本科生毕业设计(论文)目 录摘 要IAbstractIII1 引 言12 文献综述22.1 造纸废水污染概述22.1.1 造纸废水的来源22.1.2 造纸废水的特点32.1.3 造纸废水的危害42.2 造纸废水处理方法42.3 造纸废水常用的二级处理工艺62.3.1 序批式活性污泥法62.3.2 内循环厌氧反应器72.3.3 卡鲁塞尔氧化沟工艺82.3.4 厌氧-好氧工艺92.4 造纸废水常用的三级处理工艺92.4.1 曝气生物滤池92.4.2 吸附处理工艺102.4.3 混凝沉淀工艺102.4.4 气浮工艺113 课题背景及研究意义123.1 课题背景123.2 研究意义124 研究内容、设计要求及设计依据144.1 研究内容144.2 设计要求144.3 设计依据145 工艺比选155.1 工艺选择依据155.2 二级处理工艺比选155.3 三级处理工艺比选166 卡鲁塞尔氧化沟工艺设计186.1 工艺流程186.2 基本参数186.3 中格栅186.3.1 设计参数要求186.3.2 设计计算196.3.3 提升泵选型216.4 调节池216.4.1 设计参数要求216.4.2 设计计算226.5 平流沉淀池226.5.1 设计参数要求226.5.2 设计计算236.6 水解酸化池246.6.1 设计参数要求246.6.2 设计计算256.7 卡鲁塞尔氧化沟266.7.1 设计参数要求266.7.2 设计计算276.7.3 曝气设备选型296.8 竖流沉淀池306.8.1 设计参数要求306.8.2 设计计算306.9 气浮池326.9.1 设计参数要求326.9.2 设计计算336.9.3 设备选型346.10 紫外线消毒渠356.10.1 设计参数要求366.10.2 设计计算366.11 污泥浓缩池366.11.1 设计参数要求376.11.2 设计计算376.12 污泥脱水间396.12.1 脱水机选择406.12.2 设计参数要求416.12.3 设计计算416.12.4 污泥提升泵选型437 SBR工艺设计447.1 工艺流程447.2 基本参数447.3 中格栅447.4 调节池447.5 平流沉淀池447.6 SBR反应器447.6.1 设计参数要求457.6.2 设计计算457.7 气浮池467.8 紫外线消毒渠467.9 污泥浓缩池477.9.1 设计参数要求477.9.2 设计计算477.10 污泥脱水间497.10.1 脱水机选择497.10.2 设计参数要求507.10.3 设计计算507.10.4 污泥提升泵选型528 工程概算538.1 卡鲁塞尔氧化沟工艺估算538.2 SBR工艺估算579 总体布置及高程计算629.1 总体布置设计629.2 高程布置设计629.2.1 高程布置原则629.2.2 高程计算6210 结 论65参考文献67在学取得成果71致 谢73- VII -本页为“10毕业论文正文页（若干页）”，点击菜单“USTB本科论文各部分”中的本部分菜单进行相应操作。本提示信息为非打印信息，可一直保留，不影响打印。大学本科生毕业设计(论文)1 引 言作为重要的基础原材料产业，造纸工业是实体经济的重要组成部分。目前，我国是世界上最大的纸制品生产大国也是纸制品消费大国，近二十年我国的纸制品消费量逐年攀升，纸制品生产量也常年位居世界第一。而造纸工业的生产过程中所产生的废水量也极为可观，而且废水中有机污染物种类多，成分复杂，如果不加处理而直接排放将会带来巨大的环境压力。造纸过程中包括制浆、漂洗等各个环节都会消耗大量的水资源同时也会产生大量造纸废水，其排放量位居所有行业的第二位。由于造纸原料多为木材、草本植物，造纸废水中的纤维素和有机污染物含量也不容小觑，特别是COD含量更是高居全行业第一位。目前，造纸废水中可以检测出的各类有机污染物超过三百种，给包括中国、加拿大、美国、芬兰在内的众多国家都带来了严重的环境污染问题。基于以上背景，造纸工业废水的无害化处理和资源化利用问题引起了全世界的广泛重视。近年来，国内造纸企业日趋合理的经济类型和产品结构调整很大程度上缓解了其所带来的环境污染问题。然而，在生态文明建设初期阶段，清洁生产、产品结构调整的实施仍然面临着技术薄弱、资源不足等方面的问题，短期内效果不够明显，需要较长时间的推进和发展。由此可见，当前最为重要和有效的控制造纸废水污染的基本措施就是对废水进行末端治理，改善废水的水质，减少对环境的影响和危害。从而有助于减少淡水资源的消耗，同时提升企业效益，进一步促进社会经济可持续发展。本设计为浆造纸工业水污染物排放标准(GB3544-2008)排放要求。本设计对于改善环境问题，保护地表水质量具有一定意义。2 文献综述2.1 造纸废水污染概述造纸工业是中国污染最严重的行业之一，造纸废水排放量可观，而且成分复杂，有毒物质和难降解有机物含量高1，不加处理而直接排放会带来巨大的环境压力。推出大量相关法律法规督促造纸工业整治，减少水资源污染。有报道称，我国造纸工业，占比接近全国总废水排放量的17%；COD，占全国COD排放总量的28.9%。截至2017年，我国造纸废水排放量同比降低3.9%，实际废水排放量降低至23.7亿吨，占全国废水排放总量13.1%；而COD的治理效果更加明显，年排放量降低100余万吨，同比降低15.8% 2。造纸工业产业结构改革、整治正在稳步推进当中，并取得了一定成效。但是，由于我国长期处于发展中国家阶段，技术发展程度与西方发达国家仍存在一定差距，源头控制技术落实仍需要一定时间，造纸废水污染问题仍然不容乐观。2.1.1 造纸废水的来源根据制浆造纸的不同阶段，中段废水和。由于工艺的不同，每个阶段所产生的造纸废水所含的污染物种类及含量也各不相同3。制浆是通过化学、机械或机械化学结合法将纤维从木材或草本植物等植物纤维原料中进行分离而获得纸浆的过程。这一过程产生的废水主要是用于，因其碱性大、颜色深也被称为黑水（而酸性制浆得到的制浆废水为红水，由于我国通常使用碱法制浆，因而本文对红水不做赘述）。黑水是造纸废水中含量最高到的组成部分，占到了造纸废水排放总量近90%。同时它的BOD含量高达5-40g/L，因此，黑水也是造纸废水中有机污染物含量最高、污染最大的组成成分 4。的废水。其中，漂白废水中含有大量的强氧化性的含氯离子以及二噁英，对5。中段废水的主要污染物是难以生物降解的木质素、纤维素和氯酚类物质，因此生化处理效果较差。在造纸机网部初步脱水，再经脱水烘干制成纸张。由于抄纸过程的原料纸浆中的有色杂质已经被完全去除，因此产生的废水大多色度较低，被称为纸机白水（简称白水）。纸机白水中的污染物质主要是一些草木纤维以及抄纸过程中投加的胶黏剂、填料等。2.1.2 造纸废水的特点造纸废水通常主要包括四类污染物，如表2-1所示，而且具有以下特点：1、废水排放量大。据调查，发达国家生产每吨浆纸仅会产生10-20吨废水，甚至一些更为先进的造纸技术会将吨纸废水排放量降低至10吨以下。而目前我国远超过发达国家排放水平。特别是，我国化学木浆纸的生产应用率低于草浆纸，大部分造纸企业仍然以草浆纸为主要经营领域。草浆纸的废水排放量比生产同等质量化学木浆纸还要高38%左右。2、废水中有毒物质含量巨大6。制浆造纸的过程中原料和投加药剂都可能会释放各种有毒物质。比如原料中的树脂类化合物、有机硫化物等，以及漂白过程中可能引入的氯酚类污染物等，都会对人体健康产生危害。为了降低造纸废水中的毒性物质，目前一些改良过的新型制浆造纸工艺已经开始在欧美发达国家投入使用。3、废水种类多，浓度大。不同的造纸厂使用的植物纤维原料性质存在较大差异，从而导致制浆工艺以及各种添加的化学药剂的不同，因此造纸废水的组成特点也存在一定差异7。例如，油墨中含有大量的含碳有机物，因此脱墨类工艺产生的废水中的BOD和COD含量都远高于非脱墨类工艺。一些利用次氯酸根（ClO2-）作为漂白剂进行漂白所产生的中段废水中通常会含有三氯甲烷（CHCl3）等有毒有害物质。而且，造纸废水中COD的含量很高，在所有行业中高居第一位。同时，由于大量纤维物质悬浮在废水中，会使废水的浊度偏高。4、我国造纸废水治理水平与造纸工业的发展水平不相协调。目前，我国造纸行业组成中，以废纸为原料的造纸企业比例仍然较低，以木浆和草浆造纸企业为主体。特别是小型草浆造纸企业，这些企业虽然体量较小，但是由于产能较为落后，所以不仅废水排放量大，污染物含量高，而且经营成本高、经济效益差，难以实现废水处理工艺的合理配置。从而使得造纸废水污染已然成为工业废水的相当重要的一部分8。表2-1 造纸废水污染物的组成92.1.3 造纸废水的危害造纸废水中有机物含量很高，如果不加处理直接将废水排入自然水体，有机物会利用水体中的溶解氧进行氧化发酵，从而导致水生动植物缺氧。较大的碎渣沉入水底还会形成淤泥，通过厌氧发酵而产生有毒气体。更重要的是，废水中含有氯酚类污染物等的“三致”物质及POPs，会导致水生生物产生染色体畸变10。用来水产养殖或灌溉农作物会使有害物质通过生物链在动植物体内富集，从而对生物链上的所有生物以至于人体的健康造成泛的严重危害。2.2 造纸废水处理方法11。表2-2造纸废水处理方法12物理法是利用机械手段或外加物质和能量的方式，例如过滤、沉淀、吸附等，对废水中粒径较大、难溶于水的污染物进行去除。其特点在于在处理的过程中物质的化学性质没有发生改变，避免了二次污染等问题，而且物理法只能去除废水中的固体悬浮物，而对于有机污染物的去除效率较低。因此通过物理法对造纸废水进行简单的初步处理后需要配合二级、三级处理才能达到排放标准的要求。化学法是利用一些化学药剂或技术使得污染物的存在形式发生改变，转化为其他容易从水体分离或污染程度更小的物质，从而从水体中去除。化学法主要是与物理法结合应用于一级处理进行混合絮凝等；或应用于三级处理，例如Fenton氧化、催化臭氧氧化等，对通过二级处理的废水进行进一步深度处理使其满足回用需求1314。由于化学法较长、成本较高、污泥产量大，因而很少应用于二级处理。生物法是以微生物的生长代谢过程为基础，将有机污染物和一些无机物质作为、稳定的物质，并通过菌胶团对处理后的物质进行吸附沉降，达到废水处理的效果。由于这类技术无需额外投入药剂、成本低，目前废水处理最成熟也是最常用的技术。生物法又分为好氧法和厌氧法。二者的区别主要在于参与反应的微生物的种类不同。厌氧法则是利用厌氧微生物和兼性厌氧菌通过水解-酸化-产甲烷将有机污染物转化为CH4从而实现资源化利用，而好氧法是将有机污染物通过好氧微生物的代谢过程转化为CO2和H2O等无害化物质 1516。相对于好氧法，厌氧法能耗更省、建设运营成本更低，同时又能将污染物制备甲烷从而进行资源化，提升经济效益，近年来受到了越来越广泛的关注与应用17，不过厌氧生物法往往对反应条件的要求较高，因此推行起来仍有一定困难。2.3 造纸废水常用的二级处理工艺2.3.1 序批式活性污泥法序批式活性污泥法，通常简称为SBR工艺，最大的特点就是其间歇式、周期性的处理工艺18。SBR工艺将生物反应池和沉淀池的功能合而为一，在同一个池子里按照时间顺序完成一个周期的运转，减少了构筑物的数量从而缩小了二级处理的占地面积19。SBR工艺的优点：1）占地面积小、基建费用低：SBR反应器设备等，有时还能省去初沉池，可以节省至少30%的基建费用。2）运行方式灵活、处理效果好：SBR工艺可以根据不同的进水水质对曝气和搅拌等反应条件进行调节，为脱氮除磷创造合适的环境，对于各种水质的废水都能达到很好的处理效果20。3）操作简便、可控性好：虽然SBR工艺周期性运转，需要经常进行操作调控，但是该工艺容易进行自动化控制，灵活调节各阶段反应时长以及曝气量、污泥龄等以适应不同的进水水质和流量。自动化控制使得日常维护更加简单易操作，极大地节省了人工。4）缓冲能力好、耐冲击负荷强：造纸废水在SBR反应池中完全混合，废水中的污染物质被充分地稀释均化，从而降低对SBR反应器的冲击21。SBR工艺的缺点：由于SBR反应器是间歇运行，因此对于自控系统的要求比较高，从而对于操作人员的技术水平要求也更高。而且，间歇运行需要同时布设多个反应器以保证适应连续进水的需求，会造成反应器容积的利用率偏低。工程实例：广西南宁天然纸业有限公司废水生化处理系统，日处理量10000吨22。该公司的造纸原料主要为漂白甘蔗浆和部分木浆，通过对此类废水水质的调研，决定使用好氧SBR技术进行处理，采用加拿大ADI公司先进技术。COD去除率可达到88%，近年来，国际上对于SBR技术的研究和应用不断深入，形成了很多改进型SBR工艺。其中CAST工艺是目前较为先进的技术之一，除了与SBR工艺相同的特点外，占地面积还具有推流式的特点，因此就会存在主要依靠时序控制的弊端，导致处理效果容易受到进水水质的影响23。2.3.2 内循环厌氧反应器内循环厌氧反应器，通常又被称为IC反应器，它可以看做是由是由两个UASB反应器上下组合得到的24。IC反应器由进水混合区、上下反应室、三污水从底部进入反应器，与颗粒污泥膨胀床接触，通过厌氧反应生成大量沼气。下反应室上方的三相分离器会将废水、颗粒污泥和沼气进行分离，沼气排出反应器，颗粒污泥重新回到下反应室与后续进入的废水进行反应，废水则进入上反应室进一步反应25。IC工艺的优点：1）处理成本低：IC工艺属于厌氧反应器，污泥产量少，脱水处理费用低，而且无需曝气，动力消耗很少，运行成本仅为好氧法成本的1/3。如果沼气可以被充分资源化利用，甚至可能产生利润26。2）N、P等营养物质需求量小：IC工艺中COD:N:P，而一般的好氧法中COD:N:P=100：5:1。因此，被处理的有机废水中存在的一定量的氮和磷完全可以满足IC工艺中污泥的需求而无需外部投加营养盐。3）菌种适应性强：厌氧菌种可以在没有有机物供给的条件下保持一年以上的生物活性和沉降性能，可以适应进水的水质变化，也为反应器的间歇性运行创造有利条件。 4）容积负荷高：IC反应器的容积负荷相当于UASB反应器的4-5倍 27。而且，由于IC反应器，纵向空间利用率高，占地面积进一步减小，非常适合土地资源有限的处理厂使用。IC工艺的缺点：IC反应器的内部结构更为复杂，建设难度比较大，日常维护也比较麻烦。工程实例：江苏理文纸业废水处理系统，处理量50000t/d28。该厂是年产150万吨包装卡纸和瓦楞纸的特大型造纸企业，其废水处理站共分为四期建设，处理工艺为“预酸化-IC工艺-A/O好氧工艺-等离子气浮”，COD和BOD的去除率均超过了98%。2.3.3 卡鲁塞尔氧化沟工艺氧化沟工艺最早建立于1954年的荷兰，也被称为，现已广泛应用于各种污水的处理29。目前国内通常使用其中发展较为成熟的卡鲁塞尔氧化沟作为二级工艺处理造纸废水，该技术是荷兰的DHV公司于1967研发投入使用。的废水在这里进行水解酸化，然后与活性污泥混合在叶轮的推动下进入好氧区，废水中的有机物氧化分解为二氧化碳和水。废水混合液在循环推流的过程中反复经过。卡鲁塞尔氧化沟优点：1）耐冲击负荷强：不同时段进入氧化沟的废水以及活性污泥会在表面曝气机的推动作用下充分混合，从而使废水中的污染物质得到稀释，并且增大了污染物质与微生物接触的机会，更有利于污染物质的去除和降解。正因如此，也形成了氧化沟耐冲击符合强的特征，对于进水水质的要求很低，可以处理高浓度废水30。2）机械设备少，容易检修、管理：当进水有机物含量较低时甚至可以无需设置初沉池，减少了工作人员检修维护工作量。而且氧化沟所需机械设备很少不需要分别设置推流器和曝气器控制废水在构筑物中的流向和含氧量。仅需采用倒伞型曝气器就可以同时实现曝气和推流的双重功能，既能便于日常管理委会同时也能减少能耗，从而降低废水处理成本31。3）综合性能强：卡鲁塞尔氧化沟在实现去除有机物的同时还能实现脱氮除磷，处理效果好。卡鲁塞尔氧化沟缺点：1）水力停留时间长。2）处理工业废水需要进行一定的预处理。3）需要外加氮源。工程实例：云景林纸股份有限公司造纸废水处理系统，处理量18000t/d32。该厂主要以桉木、松木和竹子作为原料通过碱法制浆生产纸张。其废水中的污染物组成以纤维素为主，采用的工艺是“卡鲁塞尔氧化沟-气浮”相结合的方式。通过卡鲁塞尔氧化沟处理的废水中BOD，需要进一步处理达到排放标准。因此利用气浮工艺对其进行深度处理，结合“浅池理论”和“零速度原理”，仅需3-5分钟就可以将SS浓度降低至30mg/L，满足排放标准。2.3.4 厌氧-好氧工艺厌氧-好氧工艺，通常简称为A/O工艺，因其构筑物简单，管理便捷，是目前各种城镇污水处理厂和工业废水处理厂广泛使用的一种二级处理工艺。A/O工艺包括好氧段和缺氧段两部分，二者通常采用合建串联的方式建造。造纸废水中的纤维、有机污染物在缺氧段被分解为小分子可溶性有机物，从而改善造纸废水可生化性差的状况，有助于好氧段中的微生物将有机污染物充分降解。通过部分混合液回流，使得处理水先后通过缺氧段-好氧段-缺氧段，从而令有机氮转化为硝态氮再还原为分子氮，同时实现磷的聚集和去除。A/O工艺的优点：1）污泥中磷的含量比较高，可以用于制肥原料。2）工艺简单，运行费用低。3）有机污染物去除效率高，BOD的去除率超过90%。A/O工艺的缺点：1）除磷效果较差,磷的去除效率仅有不到30%。在好氧段额外投加铝盐可以提高磷的去除率，但该技术仍不成熟，难以大规模使用33。2）对于出水的溶解氧要求较高，溶解氧较低可能会使污泥中的磷释放出来，溶解氧过高则会导致回流液影响缺氧池的正常工作。工程实例：云南某造纸厂造纸废水处理系统，处理量8000t/d34。该厂产生的造纸废水中有机物浓度较低，COD浓度为987mg/L，通过“A/O-次氯酸钠消毒”即可使造纸废水的出水中各类污染物指标达到国家排放标准。造纸废水出水的COD浓度为35mg/L，去除率超过95%，BOD的去。2.4 造纸废水常用的三级处理工艺2.4.1 曝气生物滤池曝气生物滤池集生物处理和物理过滤于一体，在欧美广泛使用。目前已近建立了数十座先进的生物曝气滤池处理工艺。曝气生物滤池中的小粒径颗粒状滤料为载体，微生物及一些吸附在其上的有机物和无机物共同构成具有一定厚度的生物膜，由内到外含氧量逐渐增大，从而形成厌氧区、缺氧区和好氧区，从而实现有机物和氮的进一步去除35。此外，滤料还具有过滤的作用，可以将一些污泥和杂质进行截留，提升出水水质。根据气、水进入方向的不同，曝气生物滤池又分为气、水同向进入滤池的上向流和气、水逆向进入滤池的下向流，其中目前上向流的应用更为广泛。该工艺具有模块化建设使其更容易改建和扩建，其缺点是水头损失较大，反冲洗时大量回流水会对系统造成一定冲击。2.4.2 吸附处理工艺目前造纸废水深度处理中使用最为普遍的吸附剂是制备工艺相对简单的活性炭。活性炭中的微孔结构提供了的表面积,吸附性能非常好。但是其缺点是再生成本高，处理成本也很高。相较而言，活性焦成本低廉、吸附性能好、强度高，但再生工序复杂、重复利用效率低36。近年来，由于再生能力强、吸附面积大、吸附性能好，大孔吸附树脂和膨润土受到了广泛地关注，具有非常广阔的应用前景。吸附处理法的优点是处理速度快、操作简便、污泥量少；缺点是吸附剂的前期投资和再生维护成本都非常大，无论是在投加量和单位成本方面都远远超过其他工艺中投加化学药剂或曝气等外加手段。而且，吸附剂的再生效果往往较差，再生后的吸附剂孔径会发生较大的变化，有利于吸附的介孔结构会转化成为不利于吸附的微孔或大孔结构，降低其工作效率。不仅如此，失效吸附剂的处理问题较难解决，随意丢弃或堆放失效吸附剂会造成严重的二次污染问题37。因此，吸附剂比较适合实验室研究使用，而在大规模污水或废水处理厂的应用仍需进一步地研究和开发。2.4.3 混凝沉淀工艺混凝沉淀法是向废水中加入混凝剂和助凝剂，改变污水中不易沉降的悬浮物质的存在形态，集结成较大的矾花絮体，利用重力沉降而分离的方法38。压缩双电层和吸附电中和是通过破坏溶液中悬浮态的胶体物质的电荷平衡，改变其带电特性进而影响胶体物质之间的相互作用力的平衡关系，使其相互结合团聚，从而集结成可沉淀的絮体，从废水中沉降分离。吸附架桥则主要是通过物理化学作用实现混凝沉淀，利用混凝剂上的活性位点与胶体物质发生吸附桥联从而使得胶体颗粒相互聚集最终形成矾花。而沉淀网捕则是通过机械手段实现悬浮物的去除，金属盐混凝剂在水中会以悬浮物作为核心形成氢氧化物沉淀，在沉淀形成过程中将悬浮物进行包覆、网捕，从而达到去除的效果。在实际应用当中，以上几种机理并不是单一存在的，通常情况下是几种机理共同综合作用实现混凝。但是，根据处理水质条件的不同，以其中的某种机理为主。混凝沉淀法是造纸废水处理常用的工艺，既可以用于一级处理，去除废水中的悬浮物，减少对后续构筑物的损耗同时也能提升构筑物的处理效率；又可以用于三级处理去除造纸废水中的色度物质，进一步提升废水水质。但是它的缺点是投药量比较大，从而增加了废水处理成本。2.4.4 气浮工艺气浮工艺是通过改变气压的方式使得水中产生高度分散的为气泡，附着在利用混凝剂聚结的絮体上，使其密度降低从而浮在水面上从而被从废水中分离。混凝气浮可以有效去除造纸废水中的色度物质39。气浮法主要适用于混浊度较小的进水，因此比起设置在一级处理，气浮法更适合设置在三级处理，此时进水中的悬浮物浓度大大降低，一方面可以减少混凝剂的投放，也能降低工艺的动力同时减少对气浮设施的磨损。目前，气浮工艺主要包括电解凝聚气浮法、内循环射流气浮法、分散空气气浮法、压力溶气气浮法等，其中最为常用的是压力溶气气浮法。气浮法具有占地面积小、操作简便等特点。相较于混凝沉淀，气浮法的投药量更小，处理效果更好。因此在处理工程等方面都有广泛应用。3 课题背景及研究意义3.1 课题背景作为重要的基础原材料产业，造纸工业是实体经济中的重要组成部分。目前，我国是世界上最大的纸制品生产大国也是纸制品消费大国，近二十年我国的纸制品消费量逐年攀升，纸制品生产量也常年位居世界第一。而造纸工业的生产过程中所产生的废水量也极为可观，而且废水中有机污染物种类多，成分复杂，如果不加处理而直接排放将会带来巨大的环境压力。造纸过程中包括制浆、漂洗等各个环节都会消耗大量的水资源同时也会产生大量造纸废水，其排放量居所有行业的第二位。而且，由于造纸原料多为木材、草本植物，造纸废水中的纤维素和有机污染物含量也不容小觑，特别是COD含量更是高居全行业第一位40。目前造纸废水中已检测出三百余种各类有机污染物，造纸工业俨然成为世界公认的六大污染产业之一，引起世界各国的广泛关注。在日本的五大公害和美国的六大公害中都明确将造纸工业包含其中41。据报道，加拿大河流中总污染物质的一半都来自制浆造纸工业废水的直接排放42。不仅如此，在经济比较发达的欧洲也同样受到造纸废水污染的打击。芬兰、瑞典等一些高度发达的西欧国家80%的工业污染几乎都来自造纸工业。由于我国长期处于发展中国家阶段，我国的造纸技术与世界其他发达国家仍然存在着较大差距。COD排放比例远高于经济贡献率的高污染的草浆制浆造纸企业占比较大，废纸回收再利用等技术较为落后，对于环境的污染程度更高。不仅造纸废水排放量巨大，而且废水中各类污染物的浓度都居高不下。据调查，在纤维原料消耗程度相当的情况下，我国制浆造纸废水的排放量超过世界先进水平近十倍，COD和悬浮物质的排放量更是远高于世界先进水平43。3.2 研究意义造纸工业废水中的，不加处理而直接排放会对水体，会严重破坏湖泊河流等地表水源，对水体中的生态系统造成难以补救的恶性影响，胁人体健康。近年来，随着（）等政策法规相继出台，国家对于水资源保护的力度不断加大。准（GB）的推出对于造纸废水的排放标准有了更加严格的要求。这促使了造纸行业综合整治的推进工作。我国造纸工业发展已经进入去产能的中后期阶段，符合环保标准的行业龙头开始扩产能提升市场份额。国内造纸企业日趋合理的经济类型和产品结构调整很大程度上缓解了其所带来的环境污染问题。然而，在污染物排放量控制、能源资源消耗等方面，我国仍然与发达国家存在较大差距。要想实现造纸行业污染控制，关键性措施就是要优化原料结构，通过提高木浆比例来减少COD的排放。但是由于我国森林资源的匮乏和对保护自然生态环境的需要，木浆比例短期内无法得以迅速提高。由此可知，当