制浆造纸废水治理工程：HJ 2011-2012 的污染负荷、分级工艺路线与厌氧好氧设计参数

一、标准定位与两条总量公式

HJ 2011-2012《制浆造纸废水治理工程技术规范》由原环境保护部于 2012 年 3 月 19 日批准，自 2012 年 6 月 1 日起实施，为首次发布。适用于采用化学制浆、化学机械制浆、机械制浆及废纸制浆工艺的制浆和造纸企业的废水治理工程，可作为环境影响评价、可行性研究、设计、施工、安装、调试、验收、运行与监督管理的技术依据。起草单位为山东省环境保护科学研究设计院、山东省轻工业设计院与河南省新乡市环境保护科学研究设计院。

第 4.1 与 4.2 条给出污染负荷的两组估算式。水量：Q=Qi+Qj，其中 Qi=Σqimi，Qi 为生产废水量、Qj 为其他废水量（地面冲洗水与生活污水等，参照 GB 50015、GB 50336 确定）。水质：C=（Wi+Wj）×1000/Q，其中 Wi=Σwimi，Wi 为生产废水污染物负荷、Wj 为其他废水污染物负荷。单位产品排水量 qi 与单位产品污染物负荷 wi 分别按附录 A.1 与附录 A.2、A.3 取值。4.1.2 条还规定：最大日最大时废水量等于最大日平均时废水量与变化系数的乘积，无相关资料时变化系数可取 1.1～1.4。

二、先看水质区间：表 1 的六类废水

表 1 给出的典型水质范围差别极大，直接决定工艺路线（单位 mg/L，pH 无量纲）：

• 化学浆：pH 5～10，SS 250～1500，CODCr 1200～2500，BOD5 350～800，AOX 2～26，总氮 4～20，氨氮 2～5，总磷 0.5～2；
• 化学机械浆：pH 6～9，SS 1800～3800，CODCr 6000～16000，BOD5 1800～4000，AOX 0～3，总氮 5～10，氨氮 3～5，总磷 1～3；
• 机械浆：pH 6～9，SS 850～2000，CODCr 3200～8000，BOD5 1200～2800，AOX 0～1，总氮 4～8，氨氮 2～5，总磷 0.5～1.5；
• 废纸浆：pH 6～9，SS 800～1800，CODCr 1500～5000，BOD5 550～1500，AOX 0～1，总氮 5～20，氨氮 4～15，总磷 0.5～1；
• 脱墨废纸浆：pH 6～9，SS 450～3000，CODCr 1200～6500，BOD5 350～2000，AOX 0～1，总氮 3～10，氨氮 2～6，总磷 0.5～1.5；
• 造纸废水：pH 6～9，SS 250～1300，CODCr 500～1800，BOD5 180～800，AOX 0～1，总氮 2～4，氨氮 1～3，总磷 0.5～1。

表 1 附带三条重要说明：木浆取中低值、非木浆取高值；国产小型纸机取中低值、进口纸机取高值；以及氨法化学浆废水的氨氮与总氮分别为 55～150 mg/L 与 60～160 mg/L，显著高于同类。4.2.3 条另有提示：处理后的废水回用于生产时，污染物浓度应考虑回用水中污染物的累积效应。

三、工艺路线：按排放去向分档

6.3.3 条把处理深度与排放标准的对应关系写死了：执行 GB 3544 表 1 和表 2 的制浆和制浆造纸企业可选择"一级+二级"或"一级+二级+三级"；执行 GB 3544 表 3 的企业应选择"一级+二级+三级"；执行 GB 3544 的造纸企业宜选择"一级+二级"。6.3.2 条则要求优先在车间端减量：备料工段废水预处理后回用于备料，剩余部分再进综合处理；未设厌氧单元时，机械浆与化机浆废水宜预处理后再混合进行好氧与三级处理，设有厌氧单元时可直接混合处理。

6.2 章给出源头减量的具体技术路径：碱法化学浆黑液应采用燃烧法碱回收，并设置浓缩液与高温液的存储调节设施、清洁冷凝水回用、白泥处置（草浆白泥宜综合利用，可用于生产精制碳酸钙或锅炉烟气湿法脱硫；木浆白泥宜采用石灰再生工艺）；亚硫酸铵法废液宜蒸发浓缩、干燥提取木质素磺酸盐；洗选漂工段应选用多段逆流洗涤与分级逆流回用。

四、一级处理：从格栅到调节池

• 备料废水预处理（6.4.1 条）：先经格栅和筛网过滤去除大颗粒杂质，再采用沉淀或混凝沉淀处理；以蔗渣为原料的备料废水也可采用厌氧处理。沉淀工艺表面负荷为 0.8～1.2 m³/(m²·h)、水力停留时间 2～4 h；混凝沉淀工艺混合区 G 值 300～600 s⁻¹、混合时间 30～60 s，反应区 G 值 30～60 s⁻¹、反应时间 5～10 min，沉淀区表面负荷 1.0～1.5 m³/(m²·h)、水力停留时间 2～3 h。
• 格栅（6.4.3.2 条）：粗格栅宜机械清污，间隙 10～20 mm、过栅流速 0.6～1.0 m/s；细格栅宜选自清式机械格栅，间隙 2～5 mm；格栅渠上部工作平台应高出格栅前最高设计水位 0.5 m。
• 集水池（6.4.3.3 条）：水力停留时间宜采用 10～30 min；池底设集水坑，坡度不宜小于 0.01；宜设事故溢出口、冲洗与清泥装置、液位控制与报警装置。
• 纤维回收（6.4.3.4 条）：无动力弧型细格栅栅缝 0.2～0.25 mm；重力自流式过滤筛网 60～100 目、过水能力宜 10～15 m³/(m²·h)；旋转过滤机等栅缝约 0.2 mm。
• 初沉池（6.4.3.5 条 b 款）：表面负荷 0.8～1.2 m³/(m²·h)，水力停留时间 2.5～4.0 h，可将二沉池剩余污泥回流至初沉池。
• 混凝沉淀池（6.4.3.5 条 c 款）：混合区 G 值 300～600 s⁻¹、混合时间 30～120 s；反应区 G 值 30～60 s⁻¹、反应时间 5～20 min；分离区表面负荷 1.0～1.5 m³/(m²·h)、水力停留时间 2.0～3.5 h。
• 普通气浮池（6.4.3.5 条 d 款）：气水接触时间 30～100 s，表面负荷 5～8 m³/(m²·h)，水力停留时间 20～35 min。
• 调节池（6.4.3.6 条）：有效容积应容纳大于 4 h 最大日平均时废水量；潜水推进器混合功率密度宜采用 4～8 W/m³，曝气时曝气量不宜小于 4 m³/(m²·h)。

五、二级处理：厌氧与好氧的边界

5.1 三条分界判据

• 浓度判据（6.4.4.1 条）：一级处理后 CODCr 浓度大于 2000 mg/L 时宜采用厌氧+好氧；小于 1200 mg/L 时宜采用好氧。
• 营养比判据（6.4.4.2 条）：进入厌氧系统的废水 BOD5:N:P 应达到 200:5:1；进入好氧系统的应达到 100:5:1。
• 水温判据（6.4.4.3 条）：厌氧生化反应器内水温控制在 25 ℃～38 ℃；好氧生化反应池内水温控制在 10 ℃～35 ℃。

5.2 厌氧单元的三条抑制边界

6.4.4.4 条给出明确的抑制控制值，这是本规范最有工程价值的部分：进入 UASB 与 IC 反应器的进水悬浮物浓度宜控制在 500 mg/L 以下；进入厌氧反应器废水的硫酸根与 CODCr 浓度比值宜控制在 10% 以下、硫酸根浓度在 450 mg/L 以下；当浓度较高时宜设置预酸化池，预酸化池 pH 值应为 6.5 左右、水力停留时间宜为 2 h 左右，预酸化产生的硫化氢气体宜收集后回收利用或净化后排放。此外 6.1.3 条建议生化处理单元宜设计成平行的 2 条线。

5.3 厌氧设计参数（表 2）

• 升流式厌氧污泥床（UASB）：反应温度 32～35 ℃，污泥浓度 10～20 g/L，容积负荷 5～8 kgCODCr/(m³·d)，水力停留时间 12～20 h，表面负荷 0.5～1.5 m/h，沼气产率 0.4～0.5 m³/kgCODCr；
• 内循环升流式厌氧反应器（IC）：32～35 ℃，污泥浓度 20～40 g/L，容积负荷 10～25 kgCODCr/(m³·d)，水力停留时间 6～12 h，表面负荷 3～8 m/h，沼气产率 0.4～0.6 m³/kgCODCr；
• 完全混合式厌氧反应器（CSTR）：30～38 ℃，污泥浓度 5～8 g/L，容积负荷 3～6 kgCODCr/(m³·d)，水力停留时间 18～28 h，污泥回流比 100%～150%，沼气产率 0.4～0.5 m³/kgCODCr。

构造上还有三条尺寸约束（6.4.4.4 条 e～h 款）：UASB 与 IC 应设置均匀布水装置与三相分离器，分离区出水采用溢流堰出水方式、堰前宜设置浮渣挡板；可采用外循环方式提高上升流速，循环量宜根据设定的反应器表面负荷及沼气产量自动调整；UASB 有效高度一般为 5～7 m、不宜超过 10 m，单座体积不宜超过 2000 m³；IC 高度不宜超过 25 m，单座体积不宜超过 1500 m³；CSTR 后应设置沉淀池，表面负荷宜为 0.6～0.8 m³/(m²·d)、沉淀时间宜为 4.0～6.0 h，采用斜板沉淀池时表面负荷可适当提高。

六、好氧段与三级处理

6.4.4.5 条建议好氧单元选用有机负荷低、抗冲击能力强的延时曝气工艺（氧化沟、带选择区的完全混合曝气、SBR、两段好氧）；处理亚硫酸铵制浆废水时应采用具有脱氮功能的缺氧／好氧法（A/O）。表 3 给出主要工艺参数：氧化沟 MLSS 3.0～6.0 g/L、污泥负荷 0.1～0.3 kgCODCr/(kgMLSS·d)、容积负荷 0.4～1.2 kgCODCr/(m³·d)、HRT 18～32 h、污泥回流比 60%～120%、污泥沉降比 50%～80%、泥龄 18～25 d；完全混合曝气分别为 2.5～6.0、0.15～0.4、0.5～1.5、15～30 h、100%～150%、30%～80%、12～20 d；A/O 为 2.5～6.0、0.15～0.3、0.5～1.2、15～32 h、80%～150%、30%～80%、15～25 d。二沉池（6.4.4.6 条）宜选用辐流式，活性污泥工艺表面负荷应为 0.5～0.7 m³/(m²·h)、固体负荷宜为 60～150 kgSS/(m²·d)；接触氧化工艺表面负荷应为 0.8～1.2 m³/(m²·h)。

需氧量的估算是本条的实用抓手：计算方法应参照 GB 50014 的规定，也可采用 0.6～1.2 kgO₂/kgCODCr 进行估算（处理亚硫酸铵制浆废水时还应考虑去除氨氮的需氧量）。曝气方式的选择则点出了制浆造纸废水的特殊性——应充分考虑易结垢的特点，宜选用表面曝气机、转刷、转碟和射流曝气器等防堵塞、易维修的曝气方式（h 款）；曝气池还应考虑设置泡沫阻隔和消除设施（j 款）。

三级处理（6.4.5 条）按"混凝沉淀（气浮）→过滤→高级氧化"三级递进：混凝沉淀的表面负荷宜为 0.8～1.5 m³/(m²·h)、HRT 2.5～4 h，采用斜板（管）时表面负荷可按普通沉淀池的 1～2 倍考虑；普通气浮宜采用接触时间 30～100 s、表面负荷 6～9 m³/(m²·h)、HRT 20～30 min；浅层气浮宜采用有效水深 500～700 mm、池内 HRT 约 3～5 min。SS 要求较严时可串联过滤，进水 SS 宜小于 30 mg/L，滤料可选用无烟煤、石英砂、陶粒、聚苯烯泡沫滤珠、金刚砂、纤维球、纤维束等。仍不达标时采用 Fenton 氧化：氧化反应时间宜为 30～40 min、反应 pH 3～4，中和可采用 NaOH 或 Ca(OH)₂、中和时间宜大于 10 min、pH 控制在 6～7；可投加 PAM 强化混凝；亦可采用 Fenton 流化床或回流混凝沉淀污泥降低硫酸亚铁投加量。

七、容易被忽略的三条要求

第一是事故池（6.4.6 条）：有效容积应能接纳最大一次事故排放的废水总量，池内应设置提升泵将事故排放废水均匀排入初沉池或调节池，底部应设集水坑且坡度不宜小于 0.01，宜设置混合装置。第二是建设规模的分段取值（5.2.2 条）：格栅渠、集水井、纤维回收间等调节池前的构筑物按最大日最大时流量计算，而调节池及其后的生化池、二沉池按最大日平均时（生产设计负荷）流量计算，污泥处理与处置工程按最大日平均时污泥量计算——同一座厂内部存在两套设计流量口径，取错会直接放大或缩小投资。第三是防爆与防火：6.3.1 条要求集水池设置在线硫化氢及可燃气体报警仪，电气及相关设备按防爆设计；9.2.4 条规定工程火灾危险类别属于丁（戊）类（厌氧单元除外），含厌氧处理单元时厌氧单元的火灾危险性为甲类、防火等级应按一级耐火等级设计。

运行端，12.4.1 条给出厌氧操作要点：根据进水水质特点及剩余污泥排放情况调整营养盐投加量；宜通过温度调节设施将反应器内的温度控制在 35±2 ℃；采取调整系统负荷、投加酸碱等措施控制 VFA、碱度，宜将反应器内混合液 pH 值控制在 6.8～7.6 之间；应提高布水效果，在有效控制出水 SS（宜小于 200 mg/L）的前提下尽量提高污泥浓度。12.4.2 条给出好氧端 DO 控制值：缺氧区液面下 0.5 m 处 DO＜0.3 mg/L、液面下 1.0 m 处 DO＜0.2 mg/L，好氧区出水端 DO≥2.0 mg/L；并应加强活性污泥镜检与观察，防止污泥膨胀。12.3.2 条要求对 CODCr、氨氮等重点控制指标实现在线监测并与监控中心联网，已安装在线监测系统的也应定期取样进行人工监测。

最后需说明两点。其一，沼气的净化、贮存与利用按 NY/T 1222 与 NY/T 1220.2 执行，本规范只给出"宜将沼气作为锅炉燃料"的方向性建议（6.7.1～6.7.3 条），具体热平衡与硫化氢脱除工艺参数需另查专项标准。其二，本规范附录 A 与附录 B 均为资料性附录，其中的单位产品排水量、污染物产生量与典型工艺处理效率属参考资料，正式设计应以实测或类比数据为准。本稿依据的是发布稿，正式使用时应以中国环境科学出版社出版的正式标准文本为准。