淺析中藥提取高效廢水處理方法

張延坤

(上海電氣集團國控環球工程有限公司，山西 太原 030001)

引 言

通過對過去連續五年中國市場中藥材提取行業消費規模及同比增速的解讀，中藥材提取行業的市場潛力是非常可觀的，即需求量供不應求。但在中成藥的生產提取過程中產生的廢水處理問題一直是環保企業、科研機構的研究重點。

我國的中藥材品種較多，如，黃芩、丹參、連翹、槐米、山楂、甘草、黃芪、金銀花、絞股藍、人參、甜葉菊、葛根、銀杏葉等，是中藥材飲片和提取物加工主要原料，具有規模化和市場化前景。因原料不同，廢水在水質和污染物成分方面存在較大差異，常用的處理方法難以達到現行的出水水質指標要求，本文推薦一套高效的中藥廢水處理組合方法。

1 廢水污染特征

根據中國藥典，中草藥經提取、絮凝、膜過濾、酸沉、中和、柱吸附、醇洗脫、精餾等操作獲得植物提取物。過程排出的水主要有膜濃縮液、膜過濾清洗水、

吸附柱水洗液、吸附柱酸洗液、吸附柱堿洗液、柱漏出液的膜透過液、酸堿中和液等。

廢水中成分主要為植物體內的熱水抽出物，由于生產過程中已經過膜處理，水的懸浮物很少，但由于提取液經過酸、堿處理，而各段膜的再生、吸附柱的再生都需要酸堿洗滌，因此水中的鹽類含量較高，會造成生物處理的困難。廢水指標分別為：COD為7 200 mg/L、BOD為52 400 mg/L、ρ(NH3-N)=54 mg/L、ρ(TN)=225 mg/L，其廢水BOD5/COD的比值大于0.3，屬于可生化廢水，采用以生物處理為核心的處理工藝效果較好。

2 出水水質要求

根據《中藥類制藥工業水污染排放標準》(GB21906-2008)，在國土開發密度較高、環境承載能力開始減弱，環境容量相對較小、生態環境脆弱，容易發生嚴重水環境污染問題而需要采取特別保護措施的地區，中藥提取企業按照現在環保要求其排放的廢水執行表1規定的水污染物特別排放限值。

表1 水污染物排放標準

3 污水處理方法

如果各類中藥提取共同生產，由于原料來源廣泛，造成排放的廢水水質成分復雜，生產過程廢水排放點較多，排放也有間歇過程，這就造成水質水量變化很大，因此，設計的調節池應充分考慮水質水量的均衡，采用較大的調節池容積設計，保證廢水處理系統的連續穩定運行[1-2]。

根據廢水的污染特征，污染物的去除分析如下：

3.1 懸浮物的去除

各段排放的廢水懸浮物非常少，但各段廢水匯于調節池后由于水質之間性質的不同也會形成絮體，但懸浮物直徑均較小，因此不設斜篩或微濾機等過濾手段，直接采用前端加混凝劑的初沉池對懸浮物進行處理，減少對后續生化處理的影響，同時可利用混凝作用去除部分總磷。

在系統的末端設纖維轉盤濾池，攔截前端系統的懸浮物漏網之魚，保證懸浮物的達標排放。

3.2 有機物去除

可降解有機物最合理的處理方式是生物處理，雖然植物提取物廢水中鹽類的含量較高，但仍屬于可生化廢水，采用以生物處理為主的工藝效果最好，進入系統的廢水有機物濃度較高，采用厭氧-好氧組合的生物處理手段，在厭氧生物處理過程中，廢水中高濃度有機物經大量厭氧微生物的共同作用，轉化為甲烷、二氧化碳、水、硫化氫和氨，進入好氧的污水中，呈非溶解狀態的大分子有機物被活性污泥吸附后，首先在微生物分泌的胞外酶作用下，分解成小分子的溶解性有機物，這些小分子有機物與污水中的溶解性有機物一起進入微生物細胞內，通過各種代謝反應被降解和轉化。在最終處理階段，殘余和難降解的有機物采用芬頓為主的高級氧化技術，兼有混凝作用，水中的有機污染物被處理干凈，達到排放標準。

3.3 脫氮除磷

由于廢水主要成分為植物提取物，水中的氮磷含量較高，在工藝選擇中必須予以考慮，由于廢水中的有機物濃度較高，因此宜采用生物同步脫氮除磷技術，在以缺氧、厭氧為主的水解-厭氧反應器處理中，有機氮在微生物的氨化作用下轉化為氮氮，并在后續好氧處理中轉化為硝酸鹽氮，并被回流到缺氧池由反硝化菌作用轉化為氮氣排出系統而去除。總磷則在厭氧釋磷、好氧過量吸磷的作用下由活性污泥的排放而清除出系統。系統末端設深度處理，利用藥劑的混凝作用保證磷的達標排放。

4 各工藝單元(見圖1)

圖1 中藥廢水處理工藝流程示意圖

4.1 過濾

采用格柵過濾手段，除去大塊漂浮物等雜質，以保護提升泵。

4.2 匯集

廢水匯集至調節池，形成綜合廢水，調節水質水量。各車間洗吸附柱的酸堿廢水排放規律性不強，在各車間單獨收集，泵送至酸性、堿性廢水池，池內酸性、堿性廢水根據pH值的需要注入調節池內。設應急池處理不正常狀態的廢水及用于車間化學原料泄漏后應急收集。

4.3 預處理

混凝池、初沉池作用：通過混凝并重力固液分離，盡量去除綜合水中的SS并初步降低廢水中的有機污染物。

4.4 生化組合處理

水解酸化：有機物預酸化作用，主要是將廢水中大分子類污染物轉化為易生物降解類小分子物質，這樣進一步提高了污水有機污染物的可生化性，同時，由于微生物的新陳代謝活動消化了污水中部分有機物，降低了污水有機物污染濃度。作為厭氧處理的預處理工段，水解酸化池也用于調節廢水的溫度和pH值，水池控制在35 ℃～38 ℃，水解酸化池設計一臺測量循環泵，在測量循環泵的出口管路上安裝pH計和溫度計用于pH和溫度的控制。

厭氧處理：厭氧處理采用高負荷厭氧反應器，在PEIC厭氧反應器內，存在大量經過馴化的厭氧顆粒污泥，通過與廢水充分接觸，廢水中有機污染物通過三個階段的作用被分解并產生沼氣。經厭氧反應器處理后廢水從反應器末端流出，由集水管道重力自流入好氧處理池。厭氧反應器多余的顆粒污泥通過專門的污泥槽儲存備用。

A2O處理：采用厭氧-缺氧-好氧的脫氮除磷去除有機物組合工藝，在厭氧段原污水與從二沉池排出的含磷回流污泥同步進入，在厭氧池里釋放磷，在此期間部分有機物被氨化；在缺氧段，首要脫氮，硝態氮通過內循環由好氧池送來，由反硝化菌進行反硝化作用生成氮氣排出系統并補充堿度；好氧段進行足量曝氣，這一反應單元是多功能的，去除BOD5，硝化和吸收磷等均在此處進行，混合液從這里回流到缺氧反應器。二沉池的作用是泥水分離，污泥一部分回流至厭氧反應器，上清液作為處理水排放至下一工段。

4.5 混凝處理

從好氧處理池流出的已被凈化的廢水自流入化學絮凝系統，在混凝沉淀池前端設有混凝加藥反應裝置，進一步去除廢水中有機物，達到現行排放標準后排放。

4.6 深度處理

在深度處理藥劑的氧化混凝作用下，殘余的有機物進一步被礦化成CO2和H2O，并產生網捕和沉淀作用。水中的殘余磷也被沉淀去除。通過濾池的過濾作用，保證各種狀態下懸浮物達標。

5 結語

以上中藥提取廢水處理方法采用了成熟的厭氧處理工藝PEIC厭氧反應器，好氧工藝采用成熟的A2O處理及其組合工藝，可以達到出水水質指標要求，既重視處理方法的先進性，又注重系統運行的穩定可靠性，真正做到了高效處理中藥提取工業廢水。