純水制備過(guò)程中氨氮和總氮在制水廢水中的富集

陳 磊

(無(wú)錫市智慧環(huán)保技術(shù)監(jiān)測(cè)研究院有限公司，江蘇 無(wú)錫 214121)

自《江蘇省太湖水污染防治條例》于2018年5月1日起施行,太湖流域保護(hù)區(qū)禁止新建、改建、擴(kuò)建排放含磷、氮等污染物的企業(yè)，因此，此問(wèn)題備受在太湖流域投資的外資企業(yè)關(guān)注，外資企業(yè)擔(dān)心面臨選址后廢水無(wú)法排放，或增加環(huán)保投資費(fèi)用，以及環(huán)境違規(guī)罰款的風(fēng)險(xiǎn)。很多企業(yè)關(guān)注，如原輔材料和生產(chǎn)工藝不涉及含氮、磷元素的物質(zhì)，但實(shí)際排水可檢出氨氮、總氮和總磷濃度的行為，是否需要整改和措施使其氮、磷零排放。對(duì)此，我們研究和調(diào)查了廢水中檢出氮、磷濃度的來(lái)源之一：純水制備過(guò)程中氮、磷濃度在制水廢水中的富集。

1 工廠概況

某外企擬在太湖流域并購(gòu)生產(chǎn)“醫(yī)用生理鹽水和預(yù)填鹽水注射器”的工廠，關(guān)注環(huán)保對(duì)氮磷廢水排放的要求。該企業(yè)原輔材料、工藝流程和產(chǎn)品中均不涉及含有氮磷元素的物質(zhì)，但在廢水總排口檢測(cè)出廢水中氮磷濃度，對(duì)此，企業(yè)委托第三方開(kāi)展氮磷廢水源頭的調(diào)查。醫(yī)用生理鹽水生產(chǎn)主要使用的原輔材料包括：氯化鈉、針用活性炭、瓶塞、鋁蓋和包裝瓶；預(yù)填鹽水注射器生產(chǎn)主要使用的原輔材料包括PP塑料粒子、色母、硅油、橡膠膠塞和水性油墨(標(biāo)簽打印)。

主要生產(chǎn)工藝較為簡(jiǎn)單，醫(yī)用生理鹽水生產(chǎn)工藝：先將氯化鈉稱量-濃配-過(guò)濾-稀配-過(guò)濾，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)醫(yī)用氯化鈉溶液后，灌裝在純水、注射用水清洗的輸液瓶中，然后上塞-封口加蓋-蒸汽滅菌-貼標(biāo)簽-包裝入庫(kù)。預(yù)填鹽水注射器生產(chǎn)工藝：首先由PP塑料粒子加熱注塑成型，冷卻定型生成注射器筒；然后，注射器筒進(jìn)行清洗-筒內(nèi)涂硅油-裝配頂帽-填裝醫(yī)用生理鹽水-將外購(gòu)膠塞在廠區(qū)內(nèi)清洗硅化-與注射器筒組裝-滅菌-貼標(biāo)簽-包裝入庫(kù)。

2 廢水產(chǎn)生情況

本項(xiàng)目產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水包括清洗廢水W1、蒸汽滅菌產(chǎn)生的蒸汽冷凝水W2、硅化廢水W3、間接冷卻循環(huán)水W4和制水系統(tǒng)廢水W5。根據(jù)工廠實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和調(diào)研結(jié)果，每股廢水的來(lái)源和濃度如下所示：

(1)清洗廢水W1：包括配料罐及管道清洗廢水、輸液瓶和膠塞清洗產(chǎn)生的清洗廢水、以及氯化鈉稀配過(guò)濾濾芯清洗產(chǎn)生的清洗廢水。根據(jù)現(xiàn)有車(chē)間多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和客戶提供的資料，此部分COD濃度70 mg/L，SS濃度60 mg/L，此部分廢水水質(zhì)較好，其中，部分清洗廢水經(jīng)混凝沉淀、砂濾和活性炭過(guò)濾后作為冷卻循環(huán)水補(bǔ)水回用于循環(huán)冷卻系統(tǒng)，剩余清洗廢水濃度較低，直接納管排放。

其中，配料罐及管道清洗廢水W1-1：項(xiàng)目各車(chē)間配料罐及管道均需清洗，清洗頻次為每天一次。根據(jù)設(shè)計(jì)情況，該部分用水采用注射用水，用量較少。

輸液瓶和膠塞清洗產(chǎn)生的清洗廢水W1-2：輸液瓶先使用純水進(jìn)行清洗，后使用注射用水清洗；注射器生產(chǎn)線使用純水對(duì)膠塞進(jìn)行清洗，注射器筒和注射器桿采用空氣清洗。

氯化鈉稀配過(guò)濾濾芯清洗產(chǎn)生的清洗廢水W1-3：項(xiàng)目各車(chē)間氯化鈉稀配過(guò)濾濾芯需清洗，清洗頻次為每天一次。根據(jù)設(shè)計(jì)情況，該部分用水采用注射用水，用量較少。

(2)蒸汽滅菌產(chǎn)生的蒸汽冷凝水W2：項(xiàng)目?jī)煞N產(chǎn)品均采用蒸汽滅菌柜進(jìn)行消毒，采用市政蒸汽加熱注射用水進(jìn)行噴淋，此部分廢水水質(zhì)較好，此部分COD濃度70 mg/L，SS濃度60 mg/L，預(yù)處理后全部作為冷卻循環(huán)水補(bǔ)水，回用于循環(huán)冷卻系統(tǒng)。

(3)硅化廢水W3：注射器膠塞使用前需要使用硅油(C6H18OSi2)對(duì)其進(jìn)行硅化，硅化過(guò)程為加入一定比例水和硅油(硅油比例占2%)，加熱攪拌，會(huì)產(chǎn)生硅化廢水，需定期排放，根據(jù)客戶提供的資料，此部分COD濃度400 mg/L，SS濃度300 mg/L。

(4)間接冷卻循環(huán)水W4：項(xiàng)目注塑車(chē)間、空調(diào)系統(tǒng)和空壓機(jī)機(jī)組降溫會(huì)產(chǎn)生間接冷卻循環(huán)水。間接冷卻循環(huán)水循環(huán)一定程度，水中鈣鎂離子會(huì)增加，無(wú)法滿足使用需求，需定期排放，此部分COD濃度70 mg/L，SS濃度60 mg/L。

(5)制水系統(tǒng)廢水W5：本項(xiàng)目需建設(shè)制水車(chē)間來(lái)滿足生產(chǎn)過(guò)程中各環(huán)節(jié)純化水和注射用水的需求。制水車(chē)間采用二級(jí)反滲透工藝，出水率約61%。項(xiàng)目制水系統(tǒng)廢水產(chǎn)生量為37231 t/a，其中9255 t/a制水系統(tǒng)廢水經(jīng)過(guò)砂濾、活性炭過(guò)濾和反滲透處理后，部分回用于冷卻循環(huán)水系統(tǒng)，部分回用于輸液瓶粗洗工序。制水車(chē)間采用的為市政供給自來(lái)水，排水中含有極少量的SS，鈣鎂離子濃度稍高。

3 廢水調(diào)查內(nèi)容

針對(duì)上述廢水W1～W6進(jìn)水和排水分別進(jìn)行廢水取樣送至實(shí)驗(yàn)室分析pH、CODcr、硝酸鹽氮、總磷、懸浮物、氨氮和總氮，發(fā)現(xiàn)純水制備系統(tǒng)進(jìn)口和制水系統(tǒng)廢水出口濃度異常。所以，對(duì)制水系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水進(jìn)行了詳細(xì)的分段調(diào)查。企業(yè)制水工藝采用較為先進(jìn)的二級(jí)RO反滲透純水生產(chǎn)工藝，市政自來(lái)水經(jīng)過(guò)石英砂過(guò)濾-活性炭過(guò)濾-保安過(guò)濾器-一級(jí)反滲透裝置-二級(jí)反滲透裝置-精密過(guò)濾器-紫外線殺菌后，生成醫(yī)用純水。最后，經(jīng)過(guò)純蒸汽發(fā)生器蒸餾生成醫(yī)用注射用水。工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 某企業(yè)醫(yī)藥注射用水生產(chǎn)工藝和廢水產(chǎn)生環(huán)節(jié)

反沖洗廢水W51：石英砂過(guò)濾在有效去除水中的懸浮物，顆粒物、機(jī)械雜質(zhì)、膠體雜質(zhì)，降低水中的渾濁度，在裝有石英砂的過(guò)濾器中進(jìn)行，使用一段時(shí)間后自動(dòng)進(jìn)行反沖洗清洗，會(huì)產(chǎn)生反沖洗廢水；

反沖洗廢水W52：利用活性炭吸附去除原水中的余氯、部分重金屬離子、有機(jī)物及異味等，活性炭過(guò)濾器使用一段時(shí)間后需進(jìn)行反沖洗清洗，會(huì)產(chǎn)生反沖洗廢水；

反滲透濃水W52、W54：反滲透裝置在工藝中主要去除水中99%以上的陰陽(yáng)離子及有機(jī)物和細(xì)菌等。經(jīng)反滲透處理后的出水，去除了絕大部分無(wú)機(jī)鹽和幾乎所有有機(jī)物、微生物，定期會(huì)產(chǎn)生反滲透濃水。經(jīng)過(guò)精密過(guò)濾器過(guò)濾氣體、0.1 μm以上的微粒和細(xì)菌，以及紫外線殺菌后，滿足醫(yī)用純水要求。

蒸餾廢水：經(jīng)過(guò)處理后的純化水經(jīng)多效蒸餾器蒸餾后產(chǎn)生項(xiàng)目所需要的注射用水，多次蒸餾后會(huì)產(chǎn)生蒸餾廢水。

4 廢水檢測(cè)結(jié)果和分析

企業(yè)委托有資質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室對(duì)采樣的廢水進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。為了更好的了解制水廢水中各污染物濃度水平，將其與當(dāng)?shù)貜U水排放納管排放標(biāo)準(zhǔn)和《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)中標(biāo)準(zhǔn)限值進(jìn)行參照分析。

表1 制水廢水各環(huán)節(jié)污染物濃度檢測(cè)結(jié)果

注釋：(1)pH值、COD和SS當(dāng)?shù)貓?zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)表4 三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。(2)氨氮、總磷和總氮當(dāng)?shù)貓?zhí)行《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T31962-2015)表1B 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

檢測(cè)結(jié)果顯示，各因子檢出濃度均遠(yuǎn)小于當(dāng)?shù)貜U水納管排放標(biāo)準(zhǔn)；蒸餾廢水的pH值和一級(jí)反滲透濃水檢測(cè)出的硝酸鹽氮濃度稍超過(guò)生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，氨氮濃度可滿足生活飲用水要求。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，分析得出的結(jié)論見(jiàn)表2。

表2 制水廢水各環(huán)節(jié)污染物濃度分析

5 總結(jié)

綜上所述，即使企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中其使用的原輔材料和生產(chǎn)工藝不涉及含氮、磷元素的物質(zhì)，但實(shí)際排水也可能檢出氨氮和總氮，原因有兩點(diǎn)，第一，自來(lái)水中本身可能檢出低氮濃度因子；第二，企業(yè)一般均使用自來(lái)水制備純水，制備純水過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生反沖洗廢水、反滲透濃水等制水廢水，因?yàn)樵泻械蜐舛鹊暮镔|(zhì)，所以，氨氮和總氮會(huì)在制水過(guò)程生成的廢水中富集，企業(yè)廢水總排口可能會(huì)有氨氮和總氮的檢出。

根據(jù)部分位于太湖流域項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，區(qū)域重點(diǎn)關(guān)注企業(yè)原輔材料和生產(chǎn)工藝等過(guò)程中氮磷元素的來(lái)源，對(duì)于純水制備產(chǎn)生的廢水中的氮磷元素現(xiàn)階段管控不嚴(yán)格，企業(yè)可根據(jù)實(shí)際情況與地方審批部門(mén)進(jìn)行溝通，避免環(huán)保合規(guī)性的問(wèn)題。