水资源紧缺矛盾的日益加剧，使得污水处理、中水回用成为水环境保护的主要任务。徐州经济技术开发区加大污水处理和中水回用建设力度，提高污水处理能力和中水回用率，实现水资源梯级循环利用，为国家生态工业示范园区建设起到示范作用。
开发区采用BOT模式于2002年投资1.4亿元建设了荆马河污水处理厂，一期工程日处理能力污水10万吨，出水水质一级B标准。2010年，又实施荆马河二期日处理5万吨扩建工程，污水处理采用“强化A2/O活性污泥法+微絮凝过滤”工艺，出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级A标准。2010年，利用荆马河污水处理厂尾水，建设了省内最大的日产6万吨的中水回用厂，中水工程主要采用进水泵房、涡旋高效澄清池、高效纤维束滤池、清水池、加氯、加药等工艺，2011年12月份正式投产。每日向江苏中能硅业科技发展有限公司供水3万吨，作为工业循环冷却水的补充用水，年节约新鲜水1000余万吨，实现了城市污水再生利用，实现水资源梯级循环利用。2013年，对荆马河污水处理厂一期实施了改造提标工程，使出水水质提高到一级A标准，进一步削减了污染物的排放量。
开发区2007年区划调整后，投资7000余万元，建设了日处理4.5万吨开发区污水处理厂，设计规模为：服务范围为京杭运河以南，蟠桃山以东、三八河和房亭河以北、大黄山镇以西的19.1平方公里区域。目前，日处理水量为2.72万吨，尾水排放口安装了超声波流量计和COD在线检测仪，环保部门可对其排放水质实时监控。2013年，实施了开发区污水处理厂出水提标工程，由一级B标准提升至一级A标准。开发区污水厂建设有效保护了运河水质。随着开发区的快速发展，园区东部区域污水排放量日趋增大，2009年投资6300万元，建设了日处理3万吨的大庙污水处理厂，接收京福高速公路以东、徐海路以南区域的居民及工业废水，尾水排放为一级A标准。
为完成园区污水收集系统，先后对杨山大沟、金水河、房亭河沿岸两侧企业排污口进行封堵。建设了尾水导流工程，三个污水处理厂尾水全部进入导流渠。至此，开发区污水处理体系基本形成，污水日处理能力达到22.5万吨，城市污水收集率、处理率及中水回用率得到了较大提高，园区三八河、荆马河、房亭河的污染压力得到缓解，水生态环境修复有了基础，有效改善了生态环境，为可持续发展发挥了重要作用。
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