医疗器械生产废水零排放工艺
1、水量与设计水质
1.1 水量及来源
某医疗器械企业的生产废水主要分为酸蚀废水和含氮清洗废水。
酸蚀废水处理规模为110.3m3/a，废水主要来源为厂区酸蚀线清洗废水、酸雾中和废水、研磨废水和实验室清洗废水。
含氮清洗废水处理规模为120m3/a，废水主要来源为厂区除油清洗废水和纯化水清洗废水。
1.2 设计水质
本项目处理后酸蚀废水达到《污水排入城镇下水道水质标准》(CJ343-2010)的C等级，含氮清洗废水达到零排放要求。酸蚀废水出水水质要求如表1所示。
2、工艺设计
2.1 设计说明
2.1.1 酸蚀废水
酸蚀废水的特点为水量较小、水质较为复杂，主要控制指标为SS、F与COD。
针对废水量小、排放不稳定的特点，采用序批式反应器。针对废水中pH波动大的特点，采用工艺为酸碱中和法，并设置废水调节池，以应对水质波动[1]。针对废水中SS和COD较高的特点，采用混凝沉淀法与膜过滤法相结合的方式。向废水中加入适量的聚合氯化铝(PAC)与聚丙烯酰胺(PAM)，充分反应后静置沉淀，产生的污泥依次进入污泥浓缩池和污泥压滤池，并最终排出。针对废水中含有残余F的特点，采用化学加药混凝法进行处理。通过向废水中加入CaCl2，从而形成CaF2沉淀而去除。
2.1.2 含氮清洗废水
常见的含氮清洗废水处理方法有：活性污泥法、折点加氯法、吸附法以及蒸发结晶法。
蒸发结晶法常见方式有常压蒸发结晶与真空减压蒸发结晶两种。含氮清洗废水采用纳滤(NF)膜与反渗透(RO)膜两级过滤方式进行深度处理，出水经由蒸发器蒸干后，残渣作为危废委外处理。该工艺占地面积小，可间歇操作，并能够达到氨氮废水零排放的要求。
而本工程中含氮清洗废水的氮化合物主要来源为生产工艺中所用到的清洗剂，其主要成分为十一烷醇聚醚等有机溶剂，溶解性较强，有机氮浓度较高。同时该项目水量小，需间歇性运行，且要求氮磷零排放，因此选择混凝沉淀+“NF-RO”+真空减压蒸发结晶组合工艺进行处理。
2.2 工艺流程图
该项目工艺流程图如图1所示。
2.3 主要构筑物与设计参数
2.3.1 酸蚀废水
(1)调节池
废水首先进入调节池。调节池设置1座，为地下封闭式混凝土结构，其有效容积为3.6m3，HRT为10d。池内设置浮球液位计一套，通过调节池液位控制废水提升泵的启停。
(2)反应池沉淀池
废水经提升泵输送至反应池与沉淀池。设置反应池沉淀池1座，运行方式为序批式。采用地下封闭式碳钢衬FRP防腐结构，有效容积为3.6m3，HRT为10d。池中设置搅拌机，功率为0.37kW，起搅拌混合均匀的作用。池内设置pH在线监测仪一套，调节废水pH为6~9。加药计量泵为机械隔膜计量泵，采用五用一备的方式，分别投加H2SO4、NaOH、CaCl2、PAC与PAM。加药桶为PE材质，并设有搅拌器以搅拌均匀。经反应沉淀后的上清液排入地下市政管网。
(3)污泥储槽
沉淀池的污泥通过污泥供给泵进入污泥储槽，污泥供给泵为气动隔膜式。池内设置浮球液位计一套，通过调节池液位控制废水提升泵的启停。
(4)污泥脱水系统
设有污泥脱水机一式，类型为板框压滤机。污泥储槽污泥经输送泵到达压滤机，经压榨处理后以泥饼的形式外运。压榨水回流至调节池。
2.3.2 含氮清洗废水
(1)收集池
含氮清洗废水首先进入收集池。收集池设置1座，为地下封闭式碳钢结构，其有效容积为1.8m3，HRT为5d。池内设置浮球液位计一套，通过收集池液位控制废水提升泵的启停。
(2)反应池沉淀池2
废水经提升泵输送至反应池与沉淀池。设置反应池沉淀池1座，运行方式为序批式。采用地下封闭式碳钢衬FRP防腐结构，有效容积为3.6m3，HRT为10d。池中设置搅拌机，功率为0.37kW，起搅拌混合均匀的作用。池内设置pH在线监测仪一套，调节废水pH为6~9。加药计量泵为机械隔膜计量泵，采用四用一备的方式，分别投加H2SO4、NaOH、PAC与PAM。加药桶为PE材质，并设有搅拌器以搅拌均匀。沉淀后的上清液由提升泵输送至中间池[2]。
(3)中间池
沉淀池上清液流至中间池。中间池设置1座，为地下封闭式碳钢结构，其有效容积为5m3，HRT为15d。池内设置浮球液位计一套，通过中间池液位控制废水提升泵的启停。
(4)纳滤+反渗透系统
中间池出水进入过滤器，为进一步深度过滤做好准备。本工艺单元分别设置机械过滤器与活性炭过滤器各一式，过滤器内分别投加石英砂与活性炭作为滤料。过滤器直径为0.4m，材质为碳钢，并衬有防腐涂层。过滤器同时设有反洗水泵，流量为5m3/h，扬程为25m。过滤器出水通过高压泵进入纳滤+反渗透装置。系统分别设有纳滤膜及膜壳4只、反渗透膜及膜壳2只，并配有高压泵2台，流量为1m3/h。
(5)电加热蒸发器
此类废水经废水提升泵由收集池输送至蒸发器。蒸发器主要由夹套式浓缩罐、气滤捕液器、列管式冷凝器与受液贮罐组成。该处理装置蒸发量为50kg/h，并配有冷凝水箱，材质为碳钢，容积为200L。含氮清洗废水经蒸发器蒸干后，残渣作为危废委外处理，冷凝水排放至地沟。
3、实际运行效果
该项目于2017年9月完成调试并开始正常运行。系统调试运行数据如表2所示，可知酸蚀废水与含氮清洗废水的各项出水指标均满足出水水质要求。
4、结束语
综上所述，采用混凝沉淀、多级过滤与真空减压蒸发结晶相结合的方式处理含氮清洗废水，多次检测蒸发器产生的冷凝水，并未检测到氨氮等含氮含磷污染物，达到了氮磷零排放的目标。该工程案例采用酸碱调节与混凝沉淀的组合方法处理酸蚀废水，有效去除了悬浮固体与氟离子，其出水水质稳定达标，具有一定的借鉴意义。(来源：江苏中电创新环境科技有限公司)