中藥是我們中華民族幾千年?duì)N爛文化的瑰寶,它以自己獨(dú)到的功效,在世界醫(yī)學(xué)上占有重要的地位,隨著科學(xué)和社會(huì)的發(fā)展,我國(guó)中藥制藥生產(chǎn)得到長(zhǎng)足發(fā)展, 現(xiàn)在國(guó)內(nèi)中藥生產(chǎn)廠家達(dá)到 2000 多家, 而中藥廢水產(chǎn)生的污染也凸現(xiàn)出來(lái), 本文介紹中藥廢水污染的特點(diǎn), 以及相關(guān)處理工藝分析。

1 中藥廢水的污染特點(diǎn)

中藥廢水污染主要表現(xiàn)為高濃度有機(jī)廢水的污染,對(duì)于中藥制藥工業(yè),由于藥物生產(chǎn)過(guò)程中不同藥物品種和生產(chǎn)工藝不同, 所產(chǎn)生的廢水水質(zhì)及水量有很大的差別,而且由于產(chǎn)品更換周期短,隨著產(chǎn)品的更換,廢水水質(zhì)、水量經(jīng)常波動(dòng),極不穩(wěn)定。中藥生產(chǎn)廢水主要來(lái)自生產(chǎn)車間, 在洗泡蒸煮藥材、沖洗、制劑等過(guò)程中產(chǎn)生。廢水包括生產(chǎn)過(guò)程中的原藥洗滌水,原藥藥汁殘液、過(guò)濾、蒸餾、萃取等單元操作中產(chǎn)生的污水、生產(chǎn)設(shè)備洗滌和地板沖洗用水。污染物主要是從藥材中煎出的各種成分,主要成分為:糖類、蕙醒、木質(zhì)素、生物堿、蛋白質(zhì)、色素及它們的水解產(chǎn)物。

中藥廢水的特點(diǎn)是:有機(jī)污染物濃度高;懸浮物,尤其是木質(zhì)素等比重較輕、難于沉淀的有機(jī)物質(zhì)含量高; 色度較高; 廢水的可生化性較好; 多為間收稿日期:2007 - 06 - 16 歇排放,污水成分復(fù)雜,水質(zhì)水量變化較大。

中藥廢水的上述特點(diǎn)決定了其處理難度較大。

2 中藥廢水現(xiàn)有處理工藝分析

有關(guān)中藥廢水治理技術(shù)的報(bào)道在國(guó)內(nèi)外均不多見(jiàn),根據(jù)己有的報(bào)道,中藥廢水現(xiàn)有的治理方法依然沿用了目前常用的制藥廢水的處理方法,即: 物化法、生物法和物化一生物法。 2. 1 物化法在中藥廢水處理中的應(yīng)用物化法處理中藥廢水可作為單獨(dú)的處理工序, 又可作生物法的預(yù)處理或后處理工序。根據(jù)水質(zhì)的不同, 采用的物理化學(xué)法有: 混凝法、吸附法、電解法、氣浮法等。

(1) 混凝法

混凝法是制藥廢水處理中常用的物化法, 通過(guò)投加凝聚劑來(lái)降低污染物濃度, 改善廢水的可生物降解性能。常用凝聚劑有聚合硫酸鐵, 氯化鐵,亞鐵鹽類,聚合氯化硫酸鋁,聚合氯化鋁,聚丙烯酸胺( PAM) 等,混凝法在制藥廢水中有著廣泛的應(yīng)用,在中藥廢水中也有應(yīng)用。

鄭懷禮, 龍騰銳[1 ]等人研究了中藥制藥廢水絮凝處理方法及其作用機(jī)理, 所選絮凝劑有聚合氯化鋁( PAC) ,聚合硫酸鐵( PFS) 、以及自制聚合硅酸硫酸鐵( PFSS) 等。研究結(jié)果表明: PFSS 較 PAC 有更好的絮凝效果, PFSS 更適合該類廢水的治理。所用絮凝劑都存在一最佳投藥量: PFSS、 PAC 為80～100 mg/ L , 液體PFSS 為1. 0 mL / L 。有機(jī)陽(yáng)離子高分子絮凝劑對(duì)PFSS、PAC 可增強(qiáng)絮凝處理效果,而對(duì)PFSS 則效果不明顯:水溫在20 ℃～40 ℃時(shí)對(duì)絮凝效果影響不大, p H 值是影響絮凝效果的重要因素, 如用純堿或石灰調(diào)至堿性范圍,可提高處理效果。

(2) 吸附法

吸附法是利用多孔性固體相物質(zhì)吸附廢水中某種或幾種污染物以達(dá)到廢水凈化的目的。制藥廢水處理中,常用燥灰或活性炭處理維生素、雙氯滅痛、中成藥等生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水。受吸附劑的粒徑、表面以及結(jié)構(gòu)等的影響,經(jīng)吸附處理的廢水 COD 去除率一般在20 %～40 % , 色度的去除率則可以達(dá)到80 %左右。

(3) 氣浮法

氣浮法也是制藥廢水處理工藝中常用的一種方法,包括充氣氣浮、溶氣氣浮,化學(xué)氣浮和電解氣浮等多種形式。其中化學(xué)氣浮法應(yīng)用較多, 使用于懸浮物含量較高的廢水預(yù)處理。中藥廢水采用化學(xué)氣浮處理后,COD 的去除率可達(dá)50 %,固體懸浮物的去除率達(dá)80 %以上。盡管氣浮法投資少, 能耗低,工藝簡(jiǎn)單,維修方便,但不能有效地去除廢水中可溶性有機(jī)物,需要用其他方法進(jìn)一步處理。

除了上述物化法, 還可用反滲透法、吹脫法、電解法等處理制藥廢水。這些物化法能去除部分 COD ,BOD ,SS ,NH3 - N ,改善廢水的物理化學(xué)性狀,常作為生物處理方法的預(yù)處理工序。

目前我國(guó)利用物化法處理中藥廢水的實(shí)例很少, 其原因就是物化處理成本高, 勞動(dòng)強(qiáng)度大, 極易引起二次污染,是一種高投入低產(chǎn)出的方法,這體現(xiàn)出該法的局限性。

2. 2 生物法在中藥廢水處理中的應(yīng)用

生物法廣泛用于生活污水和工業(yè)廢水的處理,技術(shù)成熱,處理設(shè)備簡(jiǎn)單,運(yùn)行管理方便,費(fèi)用低廉,中藥廢水處理工藝也以生物法為主。厭氧生物法是中藥廢水最常用的處理工藝, 能夠去除有機(jī)廢水中的大部分污染物。現(xiàn)有研究利用兩相厭氧消化中的產(chǎn)酸相將大分子有機(jī)物分解成小分子物質(zhì),改善中藥廢水的可生物降解性之后,再好氧處理。近年來(lái),有研究者通過(guò)改進(jìn)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)來(lái)提高厭氧消化的處理效率。修光利等[2 ]利用加壓上流式厭氧污泥床PUASB 處理制藥廢水。

PUASB 通過(guò)壓力的變化,提高溶解氧的濃度。溶解氧濃度高時(shí),菌膠團(tuán)中心的厭氧范圍縮小,參加生化反應(yīng)的微生物數(shù)量增加, 從而加快了基質(zhì)降解速率, 提高了處理效率。當(dāng)P = 0. 2MPa , 進(jìn)水 COD = 500～800 mg/ L ,回流比R = 6 時(shí),COD 去除率可以達(dá)到60 %～90 % , P = 0. 3MPa , 進(jìn)水 COD = 1 000～1 500 mg/ L , 回流比R = 6 時(shí), 去除率可以達(dá)60 %～70 %。但是采用厭氧法處理廢水, 進(jìn)水COD 濃度和SS 含量不宜過(guò)高, 預(yù)處理要求嚴(yán)格, 設(shè)備比較復(fù)雜, 運(yùn)行操作條件嚴(yán)格, 適用范圍受抑制性物質(zhì)限制。

與厭氧生物法相比, 好氧生物法處理有機(jī)廢水反應(yīng)周期短,運(yùn)行操作條件易控制,管理簡(jiǎn)單。生物接觸氧化對(duì)COD 有良好的去除效果, 進(jìn)水 COD 濃度不宜超過(guò)1 000 mg/ L , 否則會(huì)增長(zhǎng)曝氣時(shí)間,增加能耗,最終導(dǎo)致處理費(fèi)用增加。接觸氧化法載體表面積大,單位體積微生物數(shù)量大,可在高容積負(fù)荷( (4. 5 kgCOD/ m3 ·d) 條件下處理高濃度的中藥廢水。

厭氧生物法和好氧生物法處理中藥廢水各有優(yōu)缺點(diǎn),將這兩種工藝進(jìn)行組合,利用各自的工藝特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)制藥廢水凈化, 是研究的熱點(diǎn)。對(duì)于高濃度有機(jī)廢水, 厭氧水解酸具有把大分子及不溶性有機(jī)物分解為小分子可溶性有機(jī)物的作用。而好氧法則可以為微生物提供較好的外部環(huán)境, 促使微生物有效地去除污染物。因此, 制藥廢水的主體處理工藝以水解酸化一好氧工藝最為常見(jiàn)。南京大學(xué)的袁守軍、鄭正等[3 ]人采用水解酸化· 兩級(jí)接觸氧化法處理出廢水的CODCr 平均濃度為2 233. 6 mg/ L ,BOD5 平均濃度為1 312mg/ L 的中藥廢水,可使出水達(dá)到二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

近年來(lái),為提高生物法的處理效率,利用優(yōu)勢(shì)菌種處理高濃度有機(jī)廢水的技術(shù)得以迅速發(fā)展。優(yōu)勢(shì)菌株生物膜法、光合細(xì)菌處理法及固定化微生物法處理制藥廢水都有報(bào)道。相對(duì)而言, 固定物化生物法運(yùn)用較多。該方法是通過(guò)篩選分離出高效菌株,或通過(guò)生物工程技術(shù)培養(yǎng)出特異菌株, 將其固定在載體上或定位于限定的空間區(qū)域內(nèi), 保持其生物功能而去除廢水中的特定底物。李爾煬、史樂(lè)文等[4 ]采用生物工程技術(shù)構(gòu)建的多功能降解性工程菌L EY6 對(duì)高濃度制藥廢水進(jìn)行處理, 廢水處理工程以接觸氧化方式對(duì)廢水進(jìn)行處理。工藝采用物化預(yù)處理、工程菌深度處理的工藝路線。處理效果:進(jìn)水CODCr :10 000 mg/ L ;出水CODCr ,200 mg/ L 以下。

2. 3 物化—生物法在中藥廢水處理中的應(yīng)用以生物法為主體處理工藝,物化法為預(yù)處理或后處理工藝的物化一生物法在中藥廢水治理中有著廣泛的應(yīng)用。物化一生物法一般按照前處理一厭氧處理一好氧處理一后續(xù)處理的途徑來(lái)組合。前處理的目的是使物料的理化性狀適合于后續(xù)生物法處理的要求, 除調(diào)節(jié)、穩(wěn)定水量與水質(zhì) (如COD、SS、堿度、p H、物料營(yíng)養(yǎng)比例等) 。還有去除生物抑制物質(zhì), 提高廢水可生化性的作用。前處理方法應(yīng)根據(jù)廢水特點(diǎn)及試驗(yàn)結(jié)果而定, 以沉淀、絮凝、過(guò)濾等方法為主。但從實(shí)踐看, 化學(xué)藥品投加量大時(shí), 處理成本高且有污泥生成。生物厭氧水解法通常也因?yàn)槭翘岣邚U水可生物降解性的有效方法而用于廢水的預(yù)處理。厭氧處理的目的是利用高效厭氧工藝容積負(fù)荷高、COD 去除率高、耐沖擊負(fù)荷的優(yōu)點(diǎn),減少稀釋水量并且大幅度地削減COD。優(yōu)先采用的厭氧工藝是升流式厭氧污泥床反應(yīng)器UASB 和上流式厭氧污泥床過(guò)濾器UASB + AF 。

好氧處理的目的是保證厭氧出水經(jīng)處理后達(dá)標(biāo)排放。常用好氧工藝有生物接觸氧化、生物流化床和SBR。這些工藝的優(yōu)點(diǎn)是污泥不用回流且剩余污泥少, 基建投資低且占地面積少, 運(yùn)行穩(wěn)定且成本低于其他好氧工藝, SBR 還具有適合間歇操作, 可以更好地適應(yīng)中藥廢水排放水量的特點(diǎn)。當(dāng)廢水經(jīng)好氧生物法處理后仍不能達(dá)標(biāo)時(shí), 還會(huì)在其后布置后處理工序, 一般以砂濾沉淀法為主。廢水經(jīng)過(guò)物化一生物法處理, 出水水質(zhì)一般可以達(dá)到制藥廢水二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求,甚至滿足一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。成都理工大學(xué)的王敏、丁明剛等[5 ]提出采用氣浮- UASB - MBR 組合工藝處理高濃度中藥廢水的工藝流程, 經(jīng)實(shí)際工程檢驗(yàn), 在進(jìn)水濃度 CODCr 為2 000～5 000 mg/ L , BOD5 為800～2 500 mg/ L 時(shí), 出水CODCr 可穩(wěn)定低于100 mg/ L ,BOD5 穩(wěn)定低于200 mg/ L 。

3 結(jié)語(yǔ)

新的污水處理的核心思想是處理工藝簡(jiǎn)單、處理效率高、投資運(yùn)行費(fèi)用省等。目前國(guó)內(nèi)外尚有許多處理效率高的工藝, 但投資運(yùn)行費(fèi)用都相當(dāng)高;也有許多投資運(yùn)行費(fèi)用低的工藝,但其處理效率都很低,甚至操作復(fù)雜。所以目前需要一種處理效率高、投資運(yùn)行省、操作簡(jiǎn)單的工藝, 而這仍需研究人員進(jìn)一步努力。

參考文獻(xiàn)

[ 1] 鄭懷禮,龍騰銳等. 絮凝法處理中藥制藥廢水的試驗(yàn)研究[J ] . 水處理技術(shù),2002 , 28(6) :339～342.

[ 2] 修光利, 吳生, 等. 加壓上流式好氧污泥床( PUASB) 法處理制藥廢水初探[J ] . 環(huán)境科學(xué),1999 ,20(1) :47～50.

[ 3] 袁守軍,鄭正,孫亞兵. 水解酸化一兩級(jí)接觸氧化法處理中藥廢水[J ] . 環(huán)境工程. 2004 ,22(4) :22～23.

[ 4] 李爾煬. 史樂(lè)文, 周葦圣, 嚴(yán)文瑤. 工程菌處理制藥廢水[J ] . 水處理技術(shù). 2005 ,24(7) :287～289.

[ 5] 王敏, 丁明剛等. 高濃度中藥廢水處理工程設(shè)計(jì)[J ] . 水處理技術(shù). 2006 ,32(7) :79～81.

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