造纸废水中因含有大量的半纤维素、木质素及化学药品，耗氧量大，对生态环境造成严重破坏，其处理始终是社会关注的热点之一。因污水的集中处理较单独处理效率更高，园区规划及规划环评、国家《水污染防治行动计划》等要求，新建、扩建制浆造纸企业应集中到产业园区，并实现污水集中治理。
河南某制浆造纸产业园区规划面积为8km2，主导产业为造纸、纸制品加工、包装印刷及相关配套产业，属于市级工业专业园区。该制浆造纸产业园区现状排水重点企业以造纸企业为主，造纸废水包括制浆蒸煮废液、洗涤废水、漂白废水与纸机白水等。
1、园区污水厂概况
该制浆造纸产业园区污水处理厂位于大隗镇河屯村，占地约7.2hm2，南靠双洎河。该产业园区内各造纸厂均建有独立污水处理系统，执行《制浆造纸工业水污染物排放标准》（GB3544—2008），大多采用物化+生化工艺，出水进入园区污水处理厂。园区污水处理厂实际进水量约3×104m3/d，污水处理工艺为调节池+絮凝反应沉淀+气水反冲洗滤池（见图1），执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）的一级A标准（其中COD≤40mg/L），排水由厂区南侧总排水口排入双洎河。
此次提升改造的主要原因：①近年来随着国家和地方环保标准及政策不断严格，园区内大部分造纸企业治污设施已经过多轮投资改造，企业运营成本较高，吨纸治污成本增大；②受市场行情及环保管控影响，造纸企业生产负荷较低，基本维持在50%或间歇性生产，造成各企业污水处理设施利用效率较低、运行不稳定；③个别企业排水超园区污水处理厂进水指标要求，易造成制浆造纸产业园区污水处理厂处理工艺尾水不能达标排放；④园区污水厂尾水是双洎河上游的主要水源，为保障双洎河下游考核断面水质稳定达标，需进一步降低尾水中的主要污染物浓度。
2、进、出水水质及工艺流程
2.1 设计进、出水水质
该制浆造纸产业园区污水处理厂目前处理的工业废水主要为造纸废水，根据当地政府部门及环保要求，各企业废水经简单的预处理后由“一厂一管”排至园区污水处理厂集中处理，排水需执行COD≤40mg/L、氨氮≤2mg/L、总磷≤0.4mg/L的标准，其他水质指标达到《贾鲁河流域水污染物排放标准》（DB41/908—2014）的排放限值，具体见表1。
2.2 废水处理提升改造工艺
园区造纸企业废水由间接排放改为直接排入园区污水处理厂，园区污水厂进水由达到《制浆造纸工业水污染物排放标准》（即COD≤100mg/L、BOD5≤40mg/L、SS≤100mg/L和色度≤100倍）变为企业简单预处理后直排（见表1），且设计出水水质要求更高，亟需对园区污水厂原有工艺进行提升改造。
该工程提升改造后集成工艺为“细格栅+调节池+初沉池+UASB池+厌氧沉淀池+氧化沟+OAO生物池+二沉池+芬顿流化床+三沉池+加炭澄清池（应急）+转筒式精密过滤器”，具体见图2。
3、工艺设计
3.1 提升改造思路
为保证提升改造后的出水稳定达标排放，需考虑强化各污染因子的去除措施。该工程进水主要为造纸工业废水，有机污染物浓度高、水质水量波动大，B/C为0.27，可生化性较差，因此，污水厂提升改造工艺方案应着重考虑改善污水可生化性，提高生化处理效果，深度处理单元应加强难降解COD及色度去除，以保证出水达标。
BOD5∶N∶P的比值是影响生物脱氮除磷的重要因素，该工程进水BOD5/TN=40，BOD5/TP=800，满足生物脱氮除磷工艺对碳源的要求，但实际进水BOD5具有波动性，为保证生物脱氮效果，需要时可考虑补充外部碳源和氮、磷元素。
3.2 主要设计参数
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组，配备混凝搅拌器和絮凝搅拌器各2套；初沉池，1座，表面负荷0.69m3（/m2·h），沉淀时间5.0h，配备桁车式刮泥机2台，排泥泵2台（1用1备）。
②三沉池（原折板絮凝平流沉淀池改造）。折板絮凝池，1座2组，配备混凝搅拌器2套；三沉池，1座2格，表面负荷为0.69m3（/m2·h），沉淀时间5.0h，配备桁车式刮泥机2台、排泥泵2台（1用1备）。
③缺氧及好氧池（原回用清水池改造）。钢混结构，1座3格，反应池有效容积12487.5m3，HRT为9.99h，其中缺氧区6.66h、好氧区3.33h，气水比7.2∶1；配备高速潜水搅拌器24台，叶轮直径480mm；配备可提升式旋流曝气器250个，曝气量0.6m3/min。
④氧化沟（原调节池改造）。将现有调节池的池壁加高，氧化沟有效池容为36414m3，HRT为29.1h，有效水深7m，混合液污泥浓度4500mg/L，气水比14.4∶1；生化处理单元污泥回流比为50%~100%，硝化液回流比为150%~300%，剩余污泥量约15t/d，总HRT为38.09h（缺氧及好氧池+氧化沟）；配备推流器18台，叶轮直径1800mm；配备导流泵6台（4用2备），扬程10kPa；配备旋流曝气器540个，曝气量0.6m3/min。
⑤中和池（原混合配水井改造）。钢混结构，1座，HRT为28min，配套磁悬浮风机2台（1用1备），风量20m3/min，穿孔曝气管2套。
⑥鼓风机房、配电间及加温池（原回用泵房及配电间改造）。鼓风机房为地上框架结构，1座，氧化沟、缺氧及好氧池分别配备磁悬浮风机3台和2台；加温池1座，有效容积726m3，配备混合器1套，提升泵3台，搅拌器1台（叶轮直径480mm）。
⑦加药间（原加药间改造）。地上框架结构，1座，配备PAC、PAM、氮、磷、硫酸、双氧水、氢氧化钠、硫酸亚铁投加系统。
⑧锅炉房（原反冲洗泵房改造）。构筑物1座，利用UASB产生的沼气为加温池提供蒸汽，配备1台10t的燃气锅炉。
3.2.2 新建部分
①进水监测间及格栅。监测间1座，平面尺寸为8m×3m；格栅渠2道，配备螺旋输送压榨机1套、转鼓格栅3台，栅条间距1mm，电动葫芦1台，起重质量3t。
②调节池及事故池。调节池钢混结构，HRT为8h，配备低速推流器4台、高速推流器2台、潜污泵3台（2用1备）；事故池为钢混结构，HRT为4h，配备低速推流器4台、高速推流器2台、潜污泵2台（1用1备）。
③UASB及沉淀池。UASB池为钢混结构，6座，单座尺寸24m×24m，有效容积为28600m3，容积负荷2.5kgCOD/（m3·d），混合液污泥浓度10~20g/L，配备脉冲布水器、三相分离器、不锈钢出水槽和水封槽；UASB沉淀池1座，表面负荷为1.0m3（/m2·h），配备周边传动浓缩机2套。
④厌氧污泥泵房。钢混半地下结构，1座，回流比100%，配备回流污泥泵3台（2用1备）、剩余污泥泵2台（1用1备）、电动葫芦1台，起重质量2t。
⑤二沉池。设计流量1250m3/h，2座，表面负荷0.88m3（/m2·h），配备周边传动浓缩机2套，连续运行，现场手动控制开停。
⑥回流及剩余污泥泵房。设计流量为1250m3/h，钢混半地下结构，1座，配备回流污泥泵3台（2用1备）、剩余污泥泵2台（1用1备），电动葫芦1台，起重质量2t。
⑦芬顿流化床。设计流量1250m3/h，3座，配备提升泵6台（3用3备）、循环泵12台（6用6备）、不锈钢芬顿塔3套、纳米微气泡发生装置3套，流量25m3/h。
⑧转筒式精密过滤间。进一步去除水中SS，设计流量1250m3/h，配备不锈钢316L转筒式精密过滤器2套。
⑨消毒接触池及回用水池。接触消毒池、巴氏计量槽与回用水池合建，半地下式钢筋混凝土结构，有效水深3.5m，巴歇尔槽喉宽0.6m。
⑩回用水泵房及加氯间。中水回用规模9000m3/d，回用水泵房配备流量185m3/h单机单吸离心泵3台（2用1备）、流量10m3/h的潜污泵1台；加氯间配备消毒剂螺杆计量泵2台（1用1备）、次氯酸钠储罐1台、加药泵2台（流量50m3/h）。
⑪污泥浓缩池及均质池。污泥浓缩池直径20m，2座，污泥固体负荷27.9kg/（m2·d），配备周边传动浓缩机2套、污泥提升泵3台（2用1备）；均质池1座2格，有效水深6m，HRT为2.0h，配备高速搅拌器4台，叶轮直径480mm。
⑫污泥脱水机房及暂存间。脱水机房和暂存间各1座，平面尺寸均为40m×25m，进泥含水率99%，泥饼含水率≤70%，运行时间16h，配备污泥压榨机7台、压榨机填充泵7台、压榨机保压泵7台、冲洗水泵7台、压榨水泵7台、一级输送机7台、二级输送机1台、三氯化铁投加泵2台、三氯化铁储罐2座、PAM加药泵3台、PAM溶药装置1套。
⑬脱硫塔及沼气储罐。沼气产率0.5m3/kgCOD，沼气量984m3/h，脱硫塔配备气水分离器1座，流量计1台；沼气储罐1座，材质PVDF，容积5000m3；火炬1座，最大燃烧量900m3/h，不锈钢材质。
⑭除臭系统。除臭间2座，尺寸18m×7m，配备16000m3/h生物滤池2套、循环水泵4台（2用2备）、离心风机4台（2用2备）、喷淋水泵2台（流量6m3/h）。
4、运行效果
4.1 污水处理效果
该项目于2022年10月建成并投入运行。近半年来，园区污水处理厂实际处理水量为21442~29106m3/d，平均为26729m3/d。以2023年上半年运行数据（数据为月均值，各预处理及生化段水质数据源于污水厂化验室，总出水水质数据源于在线监测设备）分析园区污水处理厂及各主要工艺单元对COD、BOD5、SS、NH3-N、TP、TN和色度的去除效果，具体见表2。
从表2可以看出，提升改造集成工艺对COD、BOD5、SS、NH3-N、TP、TN和色度的平均去除率分别达到98.8%、98.9%、99.3%、87.8%、64.0%、80%和91.4%，出水水质均优于设计排水标准；生化处理工艺对COD、BOD5、氨氮、TN和TP的去除效果较好，去除率分别达到93.2%、96.3%、82.0%、64.0%和50%；深度处理工艺对COD、SS和色度去除效果相对较好，去除率分别达到75.5%、77.5%和72.0%。
4.2 技术经济分析
该工程总投资21806万元，直接运行费用为8.29元/m3，其中：人工费0.17元/m3，电费2.31元/m3，药剂费（双氧水、硫酸亚铁、硫酸、液碱等）5.33元/m3，污泥处置费0.44元/m3，水费0.04元/m3。
5、结语
①园区造纸企业废水由间接排放改为直接排入园区污水处理厂，需对园区污水厂原有工艺进行提升改造，改造内容包括回用清水池改为缺氧及好氧池，调节池改为氧化沟等；新建内容包括调节池、事故池、UASB池、芬顿流化床、精密过滤间、消毒池等。该工程提升改造投资为21806万元，综合运行费用为8.29元/m3。
②即使进水水质波动较大，提升改造集成工艺对COD、BOD5、SS、氨氮、总氮、TP和色度的平均去除率仍分别达到98.8%、98.9%、99.3%、87.8%、64.0%、80%和91.4%，出水COD<40mg/L、氨氮<2mg/L、总磷<0.4mg/L，其他水质指标优于《贾鲁河流域水污染物排放标准》（DB41/908—2014）的排放限值。（来源：郑州大学环境技术咨询工程有限公司，河南省地质局地质灾害防治中心）