造紙廢水中因含有大量的半纖維素、木質(zhì)素及化學(xué)藥品，耗氧量大，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，其處理始終是社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)之一。因污水的集中處理較單獨(dú)處理效率更高，園區(qū)規(guī)劃及規(guī)劃環(huán)評(píng)、國家《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》等要求，新建、擴(kuò)建制漿造紙企業(yè)應(yīng)集中到產(chǎn)業(yè)園區(qū)，并實(shí)現(xiàn)污水集中治理。
河南某制漿造紙產(chǎn)業(yè)園區(qū)規(guī)劃面積為8km2，主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)為造紙、紙制品加工、包裝印刷及相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)，屬于市級(jí)工業(yè)專業(yè)園區(qū)。該制漿造紙產(chǎn)業(yè)園區(qū)現(xiàn)狀排水重點(diǎn)企業(yè)以造紙企業(yè)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(jī)白水等。
1、園區(qū)污水廠概況
該制漿造紙產(chǎn)業(yè)園區(qū)污水處理廠位于大隗鎮(zhèn)河屯村，占地約7.2hm2，南靠雙洎河。該產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)各造紙廠均建有獨(dú)立污水處理系統(tǒng)，執(zhí)行《制漿造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB3544—2008），大多采用物化+生化工藝，出水進(jìn)入園區(qū)污水處理廠。園區(qū)污水處理廠實(shí)際進(jìn)水量約3×104m3/d，污水處理工藝為調(diào)節(jié)池+絮凝反應(yīng)沉淀+氣水反沖洗濾池（見圖1），執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)（其中COD≤40mg/L），排水由廠區(qū)南側(cè)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(huán)保標(biāo)準(zhǔn)及政策不斷嚴(yán)格，園區(qū)內(nèi)大部分造紙企業(yè)治污設(shè)施已經(jīng)過多輪投資改造，企業(yè)運(yùn)營成本較高，噸紙治污成本增大；②受市場(chǎng)行情及環(huán)保管控影響，造紙企業(yè)生產(chǎn)負(fù)荷較低，基本維持在50%或間歇性生產(chǎn)，造成各企業(yè)污水處理設(shè)施利用效率較低、運(yùn)行不穩(wěn)定；③個(gè)別企業(yè)排水超園區(qū)污水處理廠進(jìn)水指標(biāo)要求，易造成制漿造紙產(chǎn)業(yè)園區(qū)污水處理廠處理工藝尾水不能達(dá)標(biāo)排放；④園區(qū)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(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，需進(jìn)一步降低尾水中的主要污染物濃度。
2、進(jìn)、出水水質(zhì)及工藝流程
2.1 設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)
該制漿造紙產(chǎn)業(yè)園區(qū)污水處理廠目前處理的工業(yè)廢水主要為造紙廢水，根據(jù)當(dāng)?shù)卣块T及環(huán)保要求，各企業(yè)廢水經(jīng)簡(jiǎn)單的預(yù)處理后由“一廠一管”排至園區(qū)污水處理廠集中處理，排水需執(zhí)行COD≤40mg/L、氨氮≤2mg/L、總磷≤0.4mg/L的標(biāo)準(zhǔn)，其他水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到《賈魯河流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（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(qū)造紙企業(yè)廢水由間接排放改為直接排入園區(qū)污水處理廠，園區(qū)污水廠進(jìn)水由達(dá)到《制漿造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（即COD≤100mg/L、BOD5≤40mg/L、SS≤100mg/L和色度≤100倍）變?yōu)槠髽I(yè)簡(jiǎn)單預(yù)處理后直排（見表1），且設(shè)計(jì)出水水質(zhì)要求更高，亟需對(duì)園區(qū)污水廠原有工藝進(jìn)行提升改造。
該工程提升改造后集成工藝為“細(xì)格柵+調(diào)節(jié)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(yīng)急）+轉(zhuǎn)筒式精密過濾器”，具體見圖2。
3、工藝設(shè)計(jì)
3.1 提升改造思路
為保證提升改造后的出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，需考慮強(qiáng)化各污染因子的去除措施。該工程進(jìn)水主要為造紙工業(yè)廢水，有機(jī)污染物濃度高、水質(zhì)水量波動(dòng)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(yīng)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(yīng)加強(qiáng)難降解COD及色度去除，以保證出水達(dá)標(biāo)。
BOD5∶N∶P的比值是影響生物脫氮除磷的重要因素，該工程進(jìn)水BOD5/TN=40，BOD5/TP=800，滿足生物脫氮除磷工藝對(duì)碳源的要求，但實(shí)際進(jìn)水BOD5具有波動(dòng)性，為保證生物脫氮效果，需要時(shí)可考慮補(bǔ)充外部碳源和氮、磷元素。
3.2 主要設(shè)計(jì)參數(shù)
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(fù)荷0.69m3（/m2·h），沉淀時(shí)間5.0h，配備桁車式刮泥機(jī)2臺(tái)，排泥泵2臺(tái)（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(fù)荷為0.69m3（/m2·h），沉淀時(shí)間5.0h，配備桁車式刮泥機(jī)2臺(tái)、排泥泵2臺(tái)（1用1備）。
③缺氧及好氧池（原回用清水池改造）。鋼混結(jié)構(gòu)，1座3格，反應(yīng)池有效容積12487.5m3，HRT為9.99h，其中缺氧區(qū)6.66h、好氧區(qū)3.33h，氣水比7.2∶1；配備高速潛水?dāng)嚢杵?/span>24臺(tái)，葉輪直徑480mm；配備可提升式旋流曝氣器250個(gè)，曝氣量0.6m3/min。
④氧化溝（原調(diào)節(jié)池改造）。將現(xiàn)有調(diào)節(jié)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(tái)，葉輪直徑1800mm；配備導(dǎo)流泵6臺(tái)（4用2備），揚(yáng)程10kPa；配備旋流曝氣器540個(gè)，曝氣量0.6m3/min。
⑤中和池（原混合配水井改造）。鋼混結(jié)構(gòu)，1座，HRT為28min，配套磁懸浮風(fēng)機(jī)2臺(tái)（1用1備），風(fēng)量20m3/min，穿孔曝氣管2套。
⑥鼓風(fēng)機(jī)房、配電間及加溫池（原回用泵房及配電間改造）。鼓風(fēng)機(jī)房為地上框架結(jié)構(gòu)，1座，氧化溝、缺氧及好氧池分別配備磁懸浮風(fēng)機(jī)3臺(tái)和2臺(tái)；加溫池1座，有效容積726m3，配備混合器1套，提升泵3臺(tái)，攪拌器1臺(tái)（葉輪直徑480mm）。
⑦加藥間（原加藥間改造）。地上框架結(jié)構(gòu)，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(tǒng)。
⑧鍋爐房（原反沖洗泵房改造）。構(gòu)筑物1座，利用UASB產(chǎn)生的沼氣為加溫池提供蒸汽，配備1臺(tái)10t的燃?xì)忮仩t。
3.2.2 新建部分
①進(jìn)水監(jiān)測(cè)間及格柵。監(jiān)測(cè)間1座，平面尺寸為8m×3m；格柵渠2道，配備螺旋輸送壓榨機(jī)1套、轉(zhuǎn)鼓格柵3臺(tái)，柵條間距1mm，電動(dòng)葫蘆1臺(tái)，起重質(zhì)量3t。
②調(diào)節(jié)池及事故池。調(diào)節(jié)池鋼混結(jié)構(gòu)，HRT為8h，配備低速推流器4臺(tái)、高速推流器2臺(tái)、潛污泵3臺(tái)（2用1備）；事故池為鋼混結(jié)構(gòu)，HRT為4h，配備低速推流器4臺(tái)、高速推流器2臺(tái)、潛污泵2臺(tái)（1用1備）。
③UASB及沉淀池。UASB池為鋼混結(jié)構(gòu)，6座，單座尺寸24m×24m，有效容積為28600m3，容積負(fù)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(fù)荷為1.0m3（/m2·h），配備周邊傳動(dòng)濃縮機(jī)2套。
④厭氧污泥泵房。鋼混半地下結(jié)構(gòu)，1座，回流比100%，配備回流污泥泵3臺(tái)（2用1備）、剩余污泥泵2臺(tái)（1用1備）、電動(dòng)葫蘆1臺(tái)，起重質(zhì)量2t。
⑤二沉池。設(shè)計(jì)流量1250m3/h，2座，表面負(fù)荷0.88m3（/m2·h），配備周邊傳動(dòng)濃縮機(jī)2套，連續(xù)運(yùn)行，現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制開停。
⑥回流及剩余污泥泵房。設(shè)計(jì)流量為1250m3/h，鋼混半地下結(jié)構(gòu)，1座，配備回流污泥泵3臺(tái)（2用1備）、剩余污泥泵2臺(tái)（1用1備），電動(dòng)葫蘆1臺(tái)，起重質(zhì)量2t。
⑦芬頓流化床。設(shè)計(jì)流量1250m3/h，3座，配備提升泵6臺(tái)（3用3備）、循環(huán)泵12臺(tái)（6用6備）、不銹鋼芬頓塔3套、納米微氣泡發(fā)生裝置3套，流量25m3/h。
⑧轉(zhuǎn)筒式精密過濾間。進(jìn)一步去除水中SS，設(shè)計(jì)流量1250m3/h，配備不銹鋼316L轉(zhuǎn)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(jì)量槽與回用水池合建，半地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，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(guī)模9000m3/d，回用水泵房配備流量185m3/h單機(jī)單吸離心泵3臺(tái)（2用1備）、流量10m3/h的潛污泵1臺(tái)；加氯間配備消毒劑螺桿計(jì)量泵2臺(tái)（1用1備）、次氯酸鈉儲(chǔ)罐1臺(tái)、加藥泵2臺(tái)（流量50m3/h）。
⑪污泥濃縮池及均質(zhì)池。污泥濃縮池直徑20m，2座，污泥固體負(fù)荷27.9kg/（m2·d），配備周邊傳動(dòng)濃縮機(jī)2套、污泥提升泵3臺(tái)（2用1備）；均質(zhì)池1座2格，有效水深6m，HRT為2.0h，配備高速攪拌器4臺(tái)，葉輪直徑480mm。
⑫污泥脫水機(jī)房及暫存間。脫水機(jī)房和暫存間各1座，平面尺寸均為40m×25m，進(jìn)泥含水率99%，泥餅含水率≤70%，運(yùn)行時(shí)間16h，配備污泥壓榨機(jī)7臺(tái)、壓榨機(jī)填充泵7臺(tái)、壓榨機(jī)保壓泵7臺(tái)、沖洗水泵7臺(tái)、壓榨水泵7臺(tái)、一級(jí)輸送機(jī)7臺(tái)、二級(jí)輸送機(jī)1臺(tái)、三氯化鐵投加泵2臺(tái)、三氯化鐵儲(chǔ)罐2座、PAM加藥泵3臺(tái)、PAM溶藥裝置1套。
⑬脫硫塔及沼氣儲(chǔ)罐。沼氣產(chǎn)率0.5m3/kgCOD，沼氣量984m3/h，脫硫塔配備氣水分離器1座，流量計(jì)1臺(tái)；沼氣儲(chǔ)罐1座，材質(zhì)PVDF，容積5000m3；火炬1座，最大燃燒量900m3/h，不銹鋼材質(zhì)。
⑭除臭系統(tǒng)。除臭間2座，尺寸18m×7m，配備16000m3/h生物濾池2套、循環(huán)水泵4臺(tái)（2用2備）、離心風(fēng)機(jī)4臺(tái)（2用2備）、噴淋水泵2臺(tái)（流量6m3/h）。
4、運(yùn)行效果
4.1 污水處理效果
該項(xiàng)目于2022年10月建成并投入運(yùn)行。近半年來，園區(qū)污水處理廠實(shí)際處理水量為21442~29106m3/d，平均為26729m3/d。以2023年上半年運(yùn)行數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)為月均值，各預(yù)處理及生化段水質(zhì)數(shù)據(jù)源于污水廠化驗(yàn)室，總出水水質(zhì)數(shù)據(jù)源于在線監(jiān)測(cè)設(shè)備）分析園區(qū)污水處理廠及各主要工藝單元對(duì)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(duì)COD、BOD5、SS、NH3-N、TP、TN和色度的平均去除率分別達(dá)到98.8%、98.9%、99.3%、87.8%、64.0%、80%和91.4%，出水水質(zhì)均優(yōu)于設(shè)計(jì)排水標(biāo)準(zhǔn)；生化處理工藝對(duì)COD、BOD5、氨氮、TN和TP的去除效果較好，去除率分別達(dá)到93.2%、96.3%、82.0%、64.0%和50%；深度處理工藝對(duì)COD、SS和色度去除效果相對(duì)較好，去除率分別達(dá)到75.5%、77.5%和72.0%。
4.2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
該工程總投資21806萬元，直接運(yùn)行費(fèi)用為8.29元/m3，其中：人工費(fèi)0.17元/m3，電費(fèi)2.31元/m3，藥劑費(fèi)（雙氧水、硫酸亞鐵、硫酸、液堿等）5.33元/m3，污泥處置費(fèi)0.44元/m3，水費(fèi)0.04元/m3。
5、結(jié)語
①園區(qū)造紙企業(yè)廢水由間接排放改為直接排入園區(qū)污水處理廠，需對(duì)園區(qū)污水廠原有工藝進(jìn)行提升改造，改造內(nèi)容包括回用清水池改為缺氧及好氧池，調(diào)節(jié)池改為氧化溝等；新建內(nèi)容包括調(diào)節(jié)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(yùn)行費(fèi)用為8.29元/m3。
②即使進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)較大，提升改造集成工藝對(duì)COD、BOD5、SS、氨氮、總氮、TP和色度的平均去除率仍分別達(dá)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(zhì)指標(biāo)優(yōu)于《賈魯河流域水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB41/908—2014）的排放限值。（來源：鄭州大學(xué)環(huán)境技術(shù)咨詢工程有限公司，河南省地質(zhì)局地質(zhì)災(zāi)害防治中心）
