中藥提取廢水處理方法研究分析

江蘇龍鳳堂中藥有限公司 周志榮，徐峰

中藥在我國占有很高的比重，中藥材在生產(chǎn)利用過程中會產(chǎn)生大量的中藥廢棄物、非藥用部位以及藥渣殘渣等，絕大多數(shù)被隨意丟棄、填埋、漚肥等，造成了中藥資源極大的浪費，同時使得大量有害物質(zhì)進(jìn)入環(huán)境，加速了環(huán)境污染。中藥制藥過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢水因其成分復(fù)雜、變化大、種類多、處理困難而成為水污染的重要污染源之一。因此，對中藥廢水的處理，達(dá)到要求的排放標(biāo)準(zhǔn)，對保護(hù)水資源、生態(tài)環(huán)境以及人類發(fā)展具有重要意義。

一、中藥廢水的來源與特征

中藥是以草藥為原料，制備加工成各種劑型的中藥制品，一般中藥的生產(chǎn)過程包括預(yù)處理裝置、浸泡、洗后、切碎、干燥、水提、包裝等生產(chǎn)流程，其中洗泡、沖洗以及水提過程中會產(chǎn)生大量廢水。中藥制藥的原材料主要來源于中藥材，其中大多數(shù)都含有天然的有機(jī)物質(zhì)，少數(shù)含其他復(fù)雜的有機(jī)化合物，這些原料藥在生產(chǎn)過程中須使用一些媒質(zhì)物質(zhì)、溶劑或輔料，使得中藥廢水水質(zhì)成分變得更加復(fù)雜。

中藥廢水主要為較難降解的高濃度有機(jī)污水，具有可生化性，并且其具有色素含量大、COD濃度高、水質(zhì)水量以及有機(jī)污染物種類變化大等特點。中藥廢水中殘存的中藥渣，使中藥廢水中含有一些多糖類、木質(zhì)素類、鞣質(zhì)類、生物堿、色素等成分以及少量的金屬離子，并且大多數(shù)類型的中藥廢水均具有抗生物降解性，具有較高的氨氮濃度、毒性和色度大的特點。

目前研究領(lǐng)域中，國內(nèi)外處理廢水的方法主要有物理處理法、化學(xué)處理法、生物處理法以及組合工藝處理法。

二、物理法處理中藥廢水

物理法根據(jù)作用方法和原理，可分為重力分離法、磁力分離法、篩濾截流法、離心分離法和蒸發(fā)結(jié)晶法等[。根據(jù)中藥廢水中的污染成分的物理性質(zhì)（如密度、粒徑大小、溶解度大小、揮發(fā)性、摩爾質(zhì)量等），采用最合適的物理方法為吸附和絮凝沉淀，實現(xiàn)對中藥廢水中的污染物合理的清除，從而達(dá)到中藥廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)。辛瑩娟等通過過氧化氫對活性炭改性研究發(fā)現(xiàn)，在50 mL的焦化廢水中加入4 g AC-H2O2，200 r·min-1的情況下轉(zhuǎn) 120 min，可使COD去除率高達(dá)94.52%。徐皓等通過對比各種絮凝劑聚合硫酸鐵（PFS）、三氯化鐵（FeCl3）、聚合氯化鋁（PAC）、聚合氯化鋁鐵（PAFC）發(fā)現(xiàn)，三氯化鐵在水溫 30℃、pH 值為 8、HRT 40 min、投加量達(dá)到250 mg·L-1時的絮凝效果最好，

COD去除效率達(dá)到最高值，為51.8%。

三、化學(xué)法處理中藥廢水

化學(xué)處理法主要除去一些金屬離子、有毒成分以及有機(jī)污染物等，常用的方法有混凝法、化學(xué)沉淀法、中和法、氧化還原法、離子交換法、電解法等。

混凝法是向廢水中加入混凝劑，使其中的膠粒和細(xì)小懸浮物脫穩(wěn)，并聚集成大顆粒物質(zhì)，進(jìn)而通過重力沉降或其他固液分離手段除去污染物的廢水處理技術(shù)。SHIRAFKAN等利用聚氯化鋁處理制藥廢水，發(fā)現(xiàn)當(dāng)加入200 mg·L-1的聚氯化鋁時，濁度去除率可以達(dá)到97%～98%，COD、TDS去除率分別為70%、

68%，混凝效果較明顯。吳敦虎等通過PACS、PAFCS兩種混凝劑對大連制藥廠廢水進(jìn)行處理研究，試驗表明一次處理混凝劑投加量為300 mg·L-1，沉降時間為150 min，COD去除率可達(dá)80%以上；若分二次投藥處理效果更佳，可達(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)。

氧化還原法是指通過化學(xué)反應(yīng)將廢水中的污染物氧化或還原，轉(zhuǎn)化成無害或小毒性的新物質(zhì)，或者轉(zhuǎn)化成易從水中分離的氣體或固體，從而實現(xiàn)對廢水的處理。SUN等采用黃鐵礦—Fenton耦合技術(shù)對江蘇省某化學(xué)工廠廢水樣品進(jìn)行研究，當(dāng)初始pH為1.8～7，加入50 mmol·L-1 H2O2、10 g·L-1天然黃鐵礦，反應(yīng)時間在2 h內(nèi)時，COD去除率大概達(dá)到30%；BOD5/COD增強(qiáng)達(dá)到210%的有效效率和84%的急性生物毒性去除效率。

光催化處理技術(shù)對于污染大、排量大且污染物難以降解的中藥廢水具有顯著的效果。光催化處理中藥廢水較傳統(tǒng)方法其降解效率及效果更加顯著。張虹等使用水熱法將納米TiO2負(fù)載于石墨烯之上形成TiO2/GO納米復(fù)合材料，在該材料的光催化處理作用下，中藥廢水在30 min內(nèi)可降解達(dá)到95%以上，3 h后COD去除率可以達(dá)到78%；TiO2/GO納米復(fù)合材料明顯的縮短了中藥廢水的降解時間，且有效率地除去了中藥廢水中的有機(jī)物污染，TiO2/GO納米復(fù)合材料具有明顯的優(yōu)點，例如用時短、去除效率高、污染小。

四、中藥廢水處理工藝

循環(huán)式活性污泥工藝 （CASS工藝）：是在間歇式活性污泥工藝基礎(chǔ)上演變而來的，主要結(jié)合了生物反應(yīng)動力學(xué)原理。循環(huán)式活性污泥處理工藝主要包括預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)兩個部分。預(yù)反應(yīng)區(qū)內(nèi)，微生物在酶的作用下，對進(jìn)水的水質(zhì)和水量進(jìn)行緩沖，并且對絲狀菌產(chǎn)生抑制作用，防止污泥發(fā)生膨脹。主反應(yīng)區(qū)內(nèi)主要進(jìn)行的處理是有機(jī)物的降解、硝化及反硝化作用以及磷的吸收。循環(huán)式活性污泥處理工藝中，中藥廢水是分批次進(jìn)入反應(yīng)池中的，之后再經(jīng)過反應(yīng)、沉淀、排水、閑置，這是廢水處理的一個周期。楊春麗采用UMAR-CASS-氣浮工藝處理制藥廢水，出水能達(dá)標(biāo)穩(wěn)定排放。

復(fù)合式厭氧反應(yīng)器 (UASBAF)： 是根據(jù)升流式厭氧污泥床 (UASB) 和厭氧濾池而研究出來的，反應(yīng)器中同時存在懸浮相和附著相厭氧微生物。因此，復(fù)合式厭氧反應(yīng)器既包含了懸浮相厭氧微生物將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為甲烷的能力，也具備附著相厭氧微生物處理溶解性有機(jī)物的能力，處理效果良好。劉付真通過外循環(huán)UASB-生物接觸氧化工藝處理中藥廢水，外循環(huán)UASB的運用有效提高了CODCr和BOD5的去除效率，提高了整套工藝耐沖擊負(fù)荷能力，出 水 CODCr、BOD5、NH4+-N、SS和 TP穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

IC反 應(yīng) 器：IC（internal circulation）反應(yīng)器是最新一代高效厭氧反應(yīng)器，它相當(dāng)于由2層UASB反應(yīng)器串聯(lián)而成。按功能劃分，反應(yīng)器由下而上共分為5個區(qū)：布水混合區(qū)、高負(fù)荷處理區(qū)、精細(xì)處理區(qū)、沉淀區(qū)和氣液分離區(qū)。夏雯菁采用IC+好氧MBR+BAF組合工藝處理中藥廢水，CODCr、NH4+-N、SS、色度去除率分別為99.3%、92%、97.5%、96%。

五、結(jié)論

本文對中藥廢水的特點和處理方法進(jìn)行了闡述，傳統(tǒng)處理方法處理能力有限，尋找新型處理技術(shù)仍是今后的研究熱點和難點，如何提高中藥廢水的處理效率，應(yīng)從以下兩個方面來進(jìn)行下一步的研究：

（1）開發(fā)利用多種組合處理工藝，配合使用，使廢水在各個階段實現(xiàn)多種技術(shù)聯(lián)合處理，有效提高污染物的去除率。

（2）理論聯(lián)系實際，須加強(qiáng)理論基礎(chǔ)研究，結(jié)合實際應(yīng)用，選擇合適的方法對中藥廢水進(jìn)行最大程度的處理，使中藥廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

相關(guān)鏈接

中藥的化學(xué)成份十分復(fù)雜，既有含有多種有效成份，又有無效成份，也包含有毒成份。提取其有效成分并進(jìn)一步加以分離、純化，得到有效單體是中藥研究領(lǐng)域中的一項重要內(nèi)容。中藥提取就是利用一些技術(shù)最大限度提取其中有效成份，使得中藥制劑的內(nèi)在質(zhì)量和臨床治療效果提高，使中藥的效果得以最大限度的發(fā)揮。

中藥的提取是中藥生產(chǎn)過程重要的單元操作，其工藝方法、工藝流程的選擇和設(shè)備配置都將直接關(guān)系到中藥的質(zhì)量和臨床效果。

傳統(tǒng)的離心法、板框過濾法、澄清劑法、醇沉法、樹脂吸附法等工藝無法對中藥提取液進(jìn)行有效的澄清和提純精制，同時還存在如過濾困難堵塞快、樹脂堵孔、醇沉溶劑消耗大、高溫濃縮時能耗高、生產(chǎn)提取廢水量大、造成環(huán)保負(fù)擔(dān)等問題。

中藥治療的傳統(tǒng)提取方法包括水煎煮法、浸漬法、滲漉法、改良明膠法、回流法、溶劑提取法、水蒸氣蒸餾法和升華法等。其中水煎煮法是最常用的方法。

親水性的有機(jī)溶劑：也就是一般所說的與水能混溶的有機(jī)溶劑，如乙醇（酒精）、甲醇（木精）、丙酮等，以乙醇最常用。乙醇的溶解性能比較好，對中草藥細(xì)胞的穿透能力較強(qiáng)。親水性的成分除蛋白質(zhì)、粘液質(zhì)、果膠、淀粉和部分多糖等外，大多能在乙醇中溶解。難溶于水的親脂性成分，在乙醇中的溶解度也較大。還可以根據(jù)被提取物質(zhì)的性質(zhì)，采用不同濃度的乙醇進(jìn)行提取。用乙醇提取比用水量較少，提取時間短，溶解出的水溶性雜質(zhì)也少。乙醇為有機(jī)溶劑，雖易燃，但毒性小，價格便宜，來源方便，有一定設(shè)備即可回收反復(fù)使用，而且乙醇的提取液不易發(fā)霉變質(zhì)。由于這些原因，用乙醇提取的方法是歷來最常用的方法之一。甲醇的性質(zhì)和乙醇相似，沸點較低（64℃），但有毒性，使用時應(yīng)注意。