造紙廢水中因含有大量的半纖維素、木質素及化學藥品，耗氧量大，對生態環境造成嚴重破壞，其處理始終是社會關注的熱點之一。因污水的集中處理較單獨處理效率更高，園區規劃及規劃環評、國家《水污染防治行動計劃》等要求，新建、擴建制漿造紙企業應集中到產業園區，并實現污水集中治理。
河南某制漿造紙產業園區規劃面積為8km2，主導產業為造紙、紙制品加工、包裝印刷及相關配套產業，屬于市級工業專業園區。該制漿造紙產業園區現狀排水重點企業以造紙企業為主，造紙廢水包括制漿蒸煮廢液、洗滌廢水、漂白廢水與紙機白水等。
1、園區污水廠概況
該制漿造紙產業園區污水處理廠位于大隗鎮河屯村，占地約7.2hm2，南靠雙洎河。該產業園區內各造紙廠均建有獨立污水處理系統，執行《制漿造紙工業水污染物排放標準》（GB3544—2008），大多采用物化+生化工藝，出水進入園區污水處理廠。園區污水處理廠實際進水量約3×104m3/d，污水處理工藝為調節池+絮凝反應沉淀+氣水反沖洗濾池（見圖1），執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）的一級A標準（其中COD≤40mg/L），排水由廠區南側總排水口排入雙洎河。
此次提升改造的主要原因：①近年來隨著國家和地方環保標準及政策不斷嚴格，園區內大部分造紙企業治污設施已經過多輪投資改造，企業運營成本較高，噸紙治污成本增大；②受市場行情及環保管控影響，造紙企業生產負荷較低，基本維持在50%或間歇性生產，造成各企業污水處理設施利用效率較低、運行不穩定；③個別企業排水超園區污水處理廠進水指標要求，易造成制漿造紙產業園區污水處理廠處理工藝尾水不能達標排放；④園區污水廠尾水是雙洎河上游的主要水源，為保障雙洎河下游考核斷面水質穩定達標，需進一步降低尾水中的主要污染物濃度。
2、進、出水水質及工藝流程
2.1 設計進、出水水質
該制漿造紙產業園區污水處理廠目前處理的工業廢水主要為造紙廢水，根據當地政府部門及環保要求，各企業廢水經簡單的預處理后由“一廠一管”排至園區污水處理廠集中處理，排水需執行COD≤40mg/L、氨氮≤2mg/L、總磷≤0.4mg/L的標準，其他水質指標達到《賈魯河流域水污染物排放標準》（DB41/908—2014）的排放限值，具體見表1。
2.2 廢水處理提升改造工藝
園區造紙企業廢水由間接排放改為直接排入園區污水處理廠，園區污水廠進水由達到《制漿造紙工業水污染物排放標準》（即COD≤100mg/L、BOD5≤40mg/L、SS≤100mg/L和色度≤100倍）變為企業簡單預處理后直排（見表1），且設計出水水質要求更高，亟需對園區污水廠原有工藝進行提升改造。
該工程提升改造后集成工藝為“細格柵+調節池+初沉池+UASB池+厭氧沉淀池+氧化溝+OAO生物池+二沉池+芬頓流化床+三沉池+加炭澄清池（應急）+轉筒式精密過濾器”，具體見圖2。
3、工藝設計
3.1 提升改造思路
為保證提升改造后的出水穩定達標排放，需考慮強化各污染因子的去除措施。該工程進水主要為造紙工業廢水，有機污染物濃度高、水質水量波動大，B/C為0.27，可生化性較差，因此，污水廠提升改造工藝方案應著重考慮改善污水可生化性，提高生化處理效果，深度處理單元應加強難降解COD及色度去除，以保證出水達標。
BOD5∶N∶P的比值是影響生物脫氮除磷的重要因素，該工程進水BOD5/TN=40，BOD5/TP=800，滿足生物脫氮除磷工藝對碳源的要求，但實際進水BOD5具有波動性，為保證生物脫氮效果，需要時可考慮補充外部碳源和氮、磷元素。
3.2 主要設計參數
3.2.1 改造部分
①初沉池（原折板絮凝平流沉淀池改造）。折板絮凝池，1座2組，配備混凝攪拌器和絮凝攪拌器各2套；初沉池，1座，表面負荷0.69m3（/m2·h），沉淀時間5.0h，配備桁車式刮泥機2臺，排泥泵2臺（1用1備）。
②三沉池（原折板絮凝平流沉淀池改造）。折板絮凝池，1座2組，配備混凝攪拌器2套；三沉池，1座2格，表面負荷為0.69m3（/m2·h），沉淀時間5.0h，配備桁車式刮泥機2臺、排泥泵2臺（1用1備）。
③缺氧及好氧池（原回用清水池改造）。鋼混結構，1座3格，反應池有效容積12487.5m3，HRT為9.99h，其中缺氧區6.66h、好氧區3.33h，氣水比7.2∶1；配備高速潛水攪拌器24臺，葉輪直徑480mm；配備可提升式旋流曝氣器250個，曝氣量0.6m3/min。
④氧化溝（原調節池改造）。將現有調節池的池壁加高，氧化溝有效池容為36414m3，HRT為29.1h，有效水深7m，混合液污泥濃度4500mg/L，氣水比14.4∶1；生化處理單元污泥回流比為50%~100%，硝化液回流比為150%~300%，剩余污泥量約15t/d，總HRT為38.09h（缺氧及好氧池+氧化溝）；配備推流器18臺，葉輪直徑1800mm；配備導流泵6臺（4用2備），揚程10kPa；配備旋流曝氣器540個，曝氣量0.6m3/min。
⑤中和池（原混合配水井改造）。鋼混結構，1座，HRT為28min，配套磁懸浮風機2臺（1用1備），風量20m3/min，穿孔曝氣管2套。
⑥鼓風機房、配電間及加溫池（原回用泵房及配電間改造）。鼓風機房為地上框架結構，1座，氧化溝、缺氧及好氧池分別配備磁懸浮風機3臺和2臺；加溫池1座，有效容積726m3，配備混合器1套，提升泵3臺，攪拌器1臺（葉輪直徑480mm）。
⑦加藥間（原加藥間改造）。地上框架結構，1座，配備PAC、PAM、氮、磷、硫酸、雙氧水、氫氧化鈉、硫酸亞鐵投加系統。
⑧鍋爐房（原反沖洗泵房改造）。構筑物1座，利用UASB產生的沼氣為加溫池提供蒸汽，配備1臺10t的燃氣鍋爐。
3.2.2 新建部分
①進水監測間及格柵。監測間1座，平面尺寸為8m×3m；格柵渠2道，配備螺旋輸送壓榨機1套、轉鼓格柵3臺，柵條間距1mm，電動葫蘆1臺，起重質量3t。
②調節池及事故池。調節池鋼混結構，HRT為8h，配備低速推流器4臺、高速推流器2臺、潛污泵3臺（2用1備）；事故池為鋼混結構，HRT為4h，配備低速推流器4臺、高速推流器2臺、潛污泵2臺（1用1備）。
③UASB及沉淀池。UASB池為鋼混結構，6座，單座尺寸24m×24m，有效容積為28600m3，容積負荷2.5kgCOD/（m3·d），混合液污泥濃度10~20g/L，配備脈沖布水器、三相分離器、不銹鋼出水槽和水封槽；UASB沉淀池1座，表面負荷為1.0m3（/m2·h），配備周邊傳動濃縮機2套。
④厭氧污泥泵房。鋼混半地下結構，1座，回流比100%，配備回流污泥泵3臺（2用1備）、剩余污泥泵2臺（1用1備）、電動葫蘆1臺，起重質量2t。
⑤二沉池。設計流量1250m3/h，2座，表面負荷0.88m3（/m2·h），配備周邊傳動濃縮機2套，連續運行，現場手動控制開停。
⑥回流及剩余污泥泵房。設計流量為1250m3/h，鋼混半地下結構，1座，配備回流污泥泵3臺（2用1備）、剩余污泥泵2臺（1用1備），電動葫蘆1臺，起重質量2t。
⑦芬頓流化床。設計流量1250m3/h，3座，配備提升泵6臺（3用3備）、循環泵12臺（6用6備）、不銹鋼芬頓塔3套、納米微氣泡發生裝置3套，流量25m3/h。
⑧轉筒式精密過濾間。進一步去除水中SS，設計流量1250m3/h，配備不銹鋼316L轉筒式精密過濾器2套。
⑨消毒接觸池及回用水池。接觸消毒池、巴氏計量槽與回用水池合建，半地下式鋼筋混凝土結構，有效水深3.5m，巴歇爾槽喉寬0.6m。
⑩回用水泵房及加氯間。中水回用規模9000m3/d，回用水泵房配備流量185m3/h單機單吸離心泵3臺（2用1備）、流量10m3/h的潛污泵1臺；加氯間配備消毒劑螺桿計量泵2臺（1用1備）、次氯酸鈉儲罐1臺、加藥泵2臺（流量50m3/h）。
⑪污泥濃縮池及均質池。污泥濃縮池直徑20m，2座，污泥固體負荷27.9kg/（m2·d），配備周邊傳動濃縮機2套、污泥提升泵3臺（2用1備）；均質池1座2格，有效水深6m，HRT為2.0h，配備高速攪拌器4臺，葉輪直徑480mm。
⑫污泥脫水機房及暫存間。脫水機房和暫存間各1座，平面尺寸均為40m×25m，進泥含水率99%，泥餅含水率≤70%，運行時間16h，配備污泥壓榨機7臺、壓榨機填充泵7臺、壓榨機保壓泵7臺、沖洗水泵7臺、壓榨水泵7臺、一級輸送機7臺、二級輸送機1臺、三氯化鐵投加泵2臺、三氯化鐵儲罐2座、PAM加藥泵3臺、PAM溶藥裝置1套。
⑬脫硫塔及沼氣儲罐。沼氣產率0.5m3/kgCOD，沼氣量984m3/h，脫硫塔配備氣水分離器1座，流量計1臺；沼氣儲罐1座，材質PVDF，容積5000m3；火炬1座，最大燃燒量900m3/h，不銹鋼材質。
⑭除臭系統。除臭間2座，尺寸18m×7m，配備16000m3/h生物濾池2套、循環水泵4臺（2用2備）、離心風機4臺（2用2備）、噴淋水泵2臺（流量6m3/h）。
4、運行效果
4.1 污水處理效果
該項目于2022年10月建成并投入運行。近半年來，園區污水處理廠實際處理水量為21442~29106m3/d，平均為26729m3/d。以2023年上半年運行數據（數據為月均值，各預處理及生化段水質數據源于污水廠化驗室，總出水水質數據源于在線監測設備）分析園區污水處理廠及各主要工藝單元對COD、BOD5、SS、NH3-N、TP、TN和色度的去除效果，具體見表2。
從表2可以看出，提升改造集成工藝對COD、BOD5、SS、NH3-N、TP、TN和色度的平均去除率分別達到98.8%、98.9%、99.3%、87.8%、64.0%、80%和91.4%，出水水質均優于設計排水標準；生化處理工藝對COD、BOD5、氨氮、TN和TP的去除效果較好，去除率分別達到93.2%、96.3%、82.0%、64.0%和50%；深度處理工藝對COD、SS和色度去除效果相對較好，去除率分別達到75.5%、77.5%和72.0%。
4.2 技術經濟分析
該工程總投資21806萬元，直接運行費用為8.29元/m3，其中：人工費0.17元/m3，電費2.31元/m3，藥劑費（雙氧水、硫酸亞鐵、硫酸、液堿等）5.33元/m3，污泥處置費0.44元/m3，水費0.04元/m3。
5、結語
①園區造紙企業廢水由間接排放改為直接排入園區污水處理廠，需對園區污水廠原有工藝進行提升改造，改造內容包括回用清水池改為缺氧及好氧池，調節池改為氧化溝等；新建內容包括調節池、事故池、UASB池、芬頓流化床、精密過濾間、消毒池等。該工程提升改造投資為21806萬元，綜合運行費用為8.29元/m3。
②即使進水水質波動較大，提升改造集成工藝對COD、BOD5、SS、氨氮、總氮、TP和色度的平均去除率仍分別達到98.8%、98.9%、99.3%、87.8%、64.0%、80%和91.4%，出水COD<40mg/L、氨氮<2mg/L、總磷<0.4mg/L，其他水質指標優于《賈魯河流域水污染物排放標準》（DB41/908—2014）的排放限值。（來源：鄭州大學環境技術咨詢工程有限公司，河南省地質局地質災害防治中心）
