中藥是我們中華民族幾千年燦爛文化的瑰寶, 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)和社會的發(fā)展, 我國中藥制藥生產(chǎn)得到長足發(fā)展, 現(xiàn)在國內(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,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, 對于中藥制藥工業(yè), 由于藥物生產(chǎn)過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, 極不穩(wěn)定。
中藥生產(chǎn)廢水主要來自生產(chǎn)車間, 在洗泡蒸煮藥材、沖洗 、制劑等過程中產(chǎn)生。 廢水包括生產(chǎn)過程中的原藥洗滌水, 原藥藥汁殘液 、過濾 、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
有關(guān)中藥廢水治理技術(shù)的報道在國內(nèi)外均不多見, 根據(jù)己有的報道, 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, 通過投加凝聚劑來降低污染物濃度, 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(PA M )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(PA C), 聚合硫酸鐵(P FS)、以及自制聚合硅酸硫酸鐵(P FSS)等 。研究結(jié)果表明:PF SS 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 :PF SS 、PAC 為 80 ～ 100 m g/L , 液體PFSS 為 1 .0 m L /L 。有機(jī)陽離子高分子絮凝劑對PFSS 、P AC 可增強(qiáng)絮凝處理效果, 而對PFSS 則效果不明顯:水溫在 20 ℃～ 40℃時對絮凝效果影響不大 , pH 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 ～ 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, CO D 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 , NH 3 -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。
目前我國利用物化法處理中藥廢水的實例很少, 其原因就是物化處理成本高, 勞動強(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 Th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, 有研究者通過改進(jìn)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)來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 通過壓力的變化, 提高溶解氧的濃度。溶解氧濃度高時, 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 .2M Pa , 進(jìn)水 COD =500～ 800 m g/L , 回流比R =6 時, COD 去除率可以達(dá)到 60 ～ 90 , P =0 .3M Pa , 進(jìn)水 COD =1 000 ～ 1 500 mg/L , 回流比R =6 時, 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, 管理簡單。生物接觸氧化對COD 有良好的去除效果, 進(jìn)水COD 濃度不宜超過 1 000 m g/L , 否則會增長曝氣時間, 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/m 3 ·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)實現(xiàn)制藥廢水凈化, 是研究的熱點(diǎn)。 對于高濃度有機(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。南京大學(xué)的袁守軍、鄭正等 [ 3] 人采用水解酸化·兩級接觸氧化法處理出廢水的 CODC r 平均濃度為 2 233 .6 mg/L , BOD 5 平均濃度為 1 312mg/L的中藥廢水, 可使出水達(dá)到二級排放標(biāo)準(zhǔn)。
近年來, 為提高生物法的處理效率, 利用優(yōu)勢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道。 相對而言, 固定物化生物法運(yùn)用較多。 該方法是通過篩選分離出高效菌株, 或通過生物工程技術(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 EY 6 對高濃度制藥廢水進(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 CODC r :10 000 mg /L ;出水CODCr , 200 m g/L 以下。
2 .3 物化—Th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、pH 、物料營養(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)及試驗結(jié)果而定, 以沉淀、絮凝、過濾等方法為主。 但從實踐看, 化學(xué)藥品投加量大時, 處理成本高且有污泥生成。 生物厭氧水解法通常也因為是提高廢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濾器 UASB +A F 。
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, 還會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)到制藥廢水二級排放標(biāo)準(zhǔn)的要求, 甚至滿足一級排放標(biāo)準(zhǔn)。
成都理工大學(xué)的王敏、丁明剛等 [ 5] 提出采用氣浮 -U ASB -M BR 組合工藝處理高濃度中藥廢水的工藝流程, 經(jīng)實際工程檢驗, 在進(jìn)水濃度 CODC r 為 2 000 ～ 5 000 m g/L , BOD 5 為 800 ～ 2
500 m g/L 時, 出水CO DC r 可穩(wěn)定低于 100 mg/L , BOD 5 穩(wěn)定低于 200 mg /L 。
3 結(jié)語
新的污水處理的核心思想是處理工藝簡單、處理效率高、投資運(yùn)行費(fèi)用省等。目前國內(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、操作簡單的工藝, 而這仍需研究人員進(jìn)一步努力。