论文题目：废纸制浆造纸厂废水处理新工艺及中试研究
摘要：造纸工业作为重要的基础原材料产业,具有可持续发展的特点,在国民经济中占据重要地位。基于制浆造纸行业的特殊性,在生产过程中会使用大量的水,即使经过水的循环使用及工艺改进,仍会产生大量的生产废水。造纸废水的特点是排放量大、污染负荷高、成分复杂,其主要污染指标为化学需氧量、生化需氧量、p H、总氮、总磷、氨氮和悬浮物等。为了避免造成严重的环境问题,需对废水处理后达标再排放或再回用以减轻环境压力。制浆造纸废水常规处置方法较多,一般分为化学处理法、物化处理法、生化处理法。目前已经广泛应用到造纸废水深度处理中的方法主要有:化学混凝法等物化法、厌氧/好氧等生物法、芬顿等高级氧化技术、人工湿地等生态处理法等。随着造纸单位水耗标准的推出及淡水资源的缺乏,研究开发基于中水回用的造纸废水处理新工艺具有重要的实际意义。对水处理过程不同工段废水中有机物采用溶剂萃取进行GC-MS分析检测,发现SBR好氧工艺、混凝工艺以及芬顿氧化工艺均可以大量降解造纸废水中的残留有机物,但由于各种方式的作用机理不同,各工艺降解的有机物种类也不尽相同。SBR好氧工艺和混凝工艺之间存在协同作用,在废纸制浆造纸废水处理工段中同时使用这两种工艺可以有效提高有机物的降解能力。芬顿氧化处理降解有机物的能力较强,但芬顿处理后的废水中仍可以检测到未被降解的有机物。研究开发的臭氧氧化新工艺相对芬顿氧化处理,可高效去除废水中有机物且显著降低出水色度,为化学氧化后废水的深度处理与回用提供更好的条件。为了进一步降低生物处理后的废水中难以生化降解的环境污染物质的含量,探究了多种絮凝剂对废水中杂质的絮凝作用。利用造纸厂芬顿污泥制备得到的聚合硫酸铁（PFS）为絮凝剂,聚丙烯酰胺（PAM）为助凝剂,通过絮凝法对废水进行处理,采用响应面法探究了絮凝过程中PFS用量、PAM/PFS体积比和处理温度对废水中化学需氧量（COD）去除率的影响。结果表明,絮凝法可以有效地降低造纸废水中的COD含量,响应面法优化得到的最佳工艺条件为:PFS用量为1.04 m L/L,PAM/PFS体积比为4.99,处理温度为31.54℃。在最优条件下进行验证实验,造纸废水中CODCr的去除率为39.6%,与模型预测值接近。应用响应面法建立的造纸废水COD脱除模型可以有效预测造纸废水中COD的脱除率。PFS用量和PAM/PFS体积比参数之间存在着协同作用,共同影响造纸废水COD的脱除率。针对造纸过程中废水难以达标排放的问题,采用单因素实验的方法探索了臭氧氧化法的深度处理效果。结果表明,以纳米氧化铜作臭氧氧化的催化剂,并且在臭氧发生量为3g/h,催化剂用量为0.25‰,反应过程中温度维持在30℃,反应时间维持在30min的情况下,COD去除率可达95.7%,出水满足GB 3544-2008《制浆造纸工业水污染物排放标准》。实验室自己制备的多孔材料负载Cu O催化剂的回用实验表明,催化剂在不经处理回用5次后,而COD去除率未受明显影响。整个工艺过程稳定性高并且经济环保,适于造纸废水的深度处理工程应用。为了进一步降低氧化废水中的各种离子及微量有机物等指标,实现中水部分回用,采用无机膜和反渗透膜（RO）组成的膜系统对氧化废水进行膜过滤研究。研究发现无机膜和RO膜组成的膜过滤系统对化学氧化处理的废水进行过滤可以有效地降低废水中的TDS、COD、色度、电导率、硫酸根离子以及铁离子浓度等指标,其中TDS、色度、硫酸根离子以及铁离子的去除效果显著,连续运行发现,这些指标降低95%以上。膜系统经过不同时间和次数对化学氧化后废水过滤后,仍然保持良好的过滤效果。相对于不同孔径的无机膜而言,化学氧化废水经过RO膜过滤后,废水中的TDS、色度、电导率、硫酸根离子以及铁离子均显著降低。
关键词：造纸废水;聚合硫酸铁;臭氧氧化;无机膜;反渗透膜
学科专业：制浆造纸工程（专业学位）
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 制浆造纸工业的概况
1.1.1 制浆造纸过程及产生的废水
1.1.1.1 备料废水
1.1.1.2 制浆废水
1.1.1.3 中段废水
1.1.1.4 造纸白水
1.1.1.5 污冷凝水
1.1.1.6 末端废水
1.1.2 脱墨浆造纸过程的简介及产生废水情况
1.1.2.1 废纸的离解及浆料净化与浓缩
1.1.2.2 废纸脱墨
1.1.2.3 废纸回用废水
1.2 制浆造纸废水处理技术
1.2.1 化学处理法
1.2.2 物化处理法
1.2.2.1 混凝沉淀处理
1.2.2.2 混凝气浮法
1.2.3 生化处理法
1.2.3.1 好氧生物处理法
1.2.3.2 厌氧生物处理法
1.2.3.3 生物酶催化技术
1.2.3.4 厌氧好氧组合技术
1.3 制浆造纸废水的深度处理技术
1.3.1 混凝法深度处理
1.3.2 吸附法
1.3.3 膜分离技术
1.3.3.1 概述
1.3.3.2 基本原理
1.3.3.3 应用
1.3.4 高级氧化法
1.3.4.1 光催化氧化法
1.3.4.2 催化湿式氧化法
1.3.4.3 声化学氧化
1.3.4.4 臭氧氧化法
1.3.4.5 芬顿氧化法
1.3.4.6 超临界水氧化法
1.3.4.7 电化学氧化法
1.3.4.8 过硫酸盐氧化法
1.3.5 联合工艺处理(综合处理方法)
1.3.6 生态处理法
1.3.7 生物酶法
1.3.8 组合技术法
1.4 造纸终端水回用技术及其背景和意义
1.4.1 概述
1.4.2 中水回用技术
1.4.3 中水回用的意义及其发展前景
1.5 本论文研究开发工作的提出及其意义
第二章 废纸制浆造纸主要处理工段水样中有机物特性分析
2.1 实验部分
2.1.1 实验原料及来源
2.1.2 实验试剂及设备
2.2 实验方法
2.2.1 实验原料前处理方法
2.2.2 紫外-可见分光光度计法
2.2.3 气相色谱-质谱分析方法
2.2.4 废水CODCr的测定
2.3 结果与讨论
2.3.1 厌氧出水中有机物的GC-MS分析
2.3.2 厌氧出水再经化学混凝处理后水中有机物的GC-MS分析
2.3.3 SBR好氧处理出水中有机物的GC-MS分析
2.3.4 芬顿氧化排水的GC-MS分析
2.4 本章总结
第三章 二级生化处理出水化学絮凝处理
3.1 实验部分
3.1.1 造纸废水来源
3.1.2 实验试剂与仪器
3.2 实验方法
3.2.1 水质的基本性质测定
3.2.1.1 PH值的测定
3.2.1.2 污泥元素分析
3.2.1.3 水质化学需氧量(COD)
3.2.1.4 废水中半挥发性有机物的检测与分析
3.2.2 PFS的制备
3.2.3 絮凝实验
3.2.4 响应面实验
3.3 结果与讨论
3.3.1 厌氧出水与芬顿氧化入水的GC-MS分析
3.3.2 芬顿氧化入水絮凝最优工艺探索
3.3.2.1 絮凝剂种类的优化
3.3.2.2 絮凝工艺响应面试验
3.4 本章小结
第四章 臭氧氧化催化剂的选择及过程优化
4.1 实验材料与仪器
4.1.1 实验原料
4.1.2 实验试剂与仪器
4.2 实验分析及方法
4.2.1 实验方法
4.2.1.1 催化氧化实验
4.2.1.2 负载型催化剂的制备
4.2.2 分析方法
4.2.2.1 常规指标测定
4.2.2.2 臭氧浓度分析
4.2.2.3 CODCR的测定
4.2.2.4 色度测定
4.3 结果与讨论
4.3.1 臭氧氧化催化剂的选择
4.3.2 负载型催化剂的回用研究
4.3.3 催化剂用量对臭氧氧化的影响
4.3.4 臭氧用量对臭氧氧化的影响
4.3.5 反应温度对臭氧氧化的影响
4.3.6 反应时间对臭氧氧化的影响
4.4 本章小结
第五章 化学氧化后废水的膜处理连续试验研究
5.1 实验原料及方法
5.1.1 实验原料及试剂
5.1.2 实验仪器
5.1.3 中试仪器
5.2 实验方法
5.2.1 无机膜的制备
5.2.2 pH值的测定
5.2.3 TDS的测定
5.2.4 电导率的测定
5.2.5 化学需氧量COD的测定
5.2.6 色度的测定
5.2.7 硫酸盐含量的测定
5.2.8 氯化物含量的测定
5.2.9 总铁含量测定
5.3 实验结果与分析
5.3.1 膜系统处理过程各项指标去除情况
5.3.2 膜系统运行的稳定性测试
5.3.3 不同孔径的膜处理对废水的影响
5.3.4 无机膜和反渗透膜对废水的影响
5.3.5 臭氧氧化/复合膜处理对废水的影响
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
附件