浅析中药提取高效废水处理方法

张延坤

(上海电气集团国控环球工程有限公司，山西 太原 030001)

引 言

通过对过去连续五年中国市场中药材提取行业消费规模及同比增速的解读，中药材提取行业的市场潜力是非常可观的，即需求量供不应求。但在中成药的生产提取过程中产生的废水处理问题一直是环保企业、科研机构的研究重点。

我国的中药材品种较多，如，黄芩、丹参、连翘、槐米、山楂、甘草、黄芪、金银花、绞股蓝、人参、甜叶菊、葛根、银杏叶等，是中药材饮片和提取物加工主要原料，具有规模化和市场化前景。因原料不同，废水在水质和污染物成分方面存在较大差异，常用的处理方法难以达到现行的出水水质指标要求，本文推荐一套高效的中药废水处理组合方法。

1 废水污染特征

根据中国药典，中草药经提取、絮凝、膜过滤、酸沉、中和、柱吸附、醇洗脱、精馏等操作获得植物提取物。过程排出的水主要有膜浓缩液、膜过滤清洗水、

吸附柱水洗液、吸附柱酸洗液、吸附柱碱洗液、柱漏出液的膜透过液、酸碱中和液等。

废水中成分主要为植物体内的热水抽出物，由于生产过程中已经过膜处理，水的悬浮物很少，但由于提取液经过酸、碱处理，而各段膜的再生、吸附柱的再生都需要酸碱洗涤，因此水中的盐类含量较高，会造成生物处理的困难。废水指标分别为：COD为7 200 mg/L、BOD为52 400 mg/L、ρ(NH3-N)=54 mg/L、ρ(TN)=225 mg/L，其废水BOD5/COD的比值大于0.3，属于可生化废水，采用以生物处理为核心的处理工艺效果较好。

2 出水水质要求

根据《中药类制药工业水污染排放标准》(GB21906-2008)，在国土开发密度较高、环境承载能力开始减弱，环境容量相对较小、生态环境脆弱，容易发生严重水环境污染问题而需要采取特别保护措施的地区，中药提取企业按照现在环保要求其排放的废水执行表1规定的水污染物特别排放限值。

表1 水污染物排放标准

3 污水处理方法

如果各类中药提取共同生产，由于原料来源广泛，造成排放的废水水质成分复杂，生产过程废水排放点较多，排放也有间歇过程，这就造成水质水量变化很大，因此，设计的调节池应充分考虑水质水量的均衡，采用较大的调节池容积设计，保证废水处理系统的连续稳定运行[1-2]。

根据废水的污染特征，污染物的去除分析如下：

3.1 悬浮物的去除

各段排放的废水悬浮物非常少，但各段废水汇于调节池后由于水质之间性质的不同也会形成絮体，但悬浮物直径均较小，因此不设斜筛或微滤机等过滤手段，直接采用前端加混凝剂的初沉池对悬浮物进行处理，减少对后续生化处理的影响，同时可利用混凝作用去除部分总磷。

在系统的末端设纤维转盘滤池，拦截前端系统的悬浮物漏网之鱼，保证悬浮物的达标排放。

3.2 有机物去除

可降解有机物最合理的处理方式是生物处理，虽然植物提取物废水中盐类的含量较高，但仍属于可生化废水，采用以生物处理为主的工艺效果最好，进入系统的废水有机物浓度较高，采用厌氧-好氧组合的生物处理手段，在厌氧生物处理过程中，废水中高浓度有机物经大量厌氧微生物的共同作用，转化为甲烷、二氧化碳、水、硫化氢和氨，进入好氧的污水中，呈非溶解状态的大分子有机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机物，这些小分子有机物与污水中的溶解性有机物一起进入微生物细胞内，通过各种代谢反应被降解和转化。在最终处理阶段，残余和难降解的有机物采用芬顿为主的高级氧化技术，兼有混凝作用，水中的有机污染物被处理干净，达到排放标准。

3.3 脱氮除磷

由于废水主要成分为植物提取物，水中的氮磷含量较高，在工艺选择中必须予以考虑，由于废水中的有机物浓度较高，因此宜采用生物同步脱氮除磷技术，在以缺氧、厌氧为主的水解-厌氧反应器处理中，有机氮在微生物的氨化作用下转化为氮氮，并在后续好氧处理中转化为硝酸盐氮，并被回流到缺氧池由反硝化菌作用转化为氮气排出系统而去除。总磷则在厌氧释磷、好氧过量吸磷的作用下由活性污泥的排放而清除出系统。系统末端设深度处理，利用药剂的混凝作用保证磷的达标排放。

4 各工艺单元(见图1)

图1 中药废水处理工艺流程示意图

4.1 过滤

采用格栅过滤手段，除去大块漂浮物等杂质，以保护提升泵。

4.2 汇集

废水汇集至调节池，形成综合废水，调节水质水量。各车间洗吸附柱的酸碱废水排放规律性不强，在各车间单独收集，泵送至酸性、碱性废水池，池内酸性、碱性废水根据pH值的需要注入调节池内。设应急池处理不正常状态的废水及用于车间化学原料泄漏后应急收集。

4.3 预处理

混凝池、初沉池作用：通过混凝并重力固液分离，尽量去除综合水中的SS并初步降低废水中的有机污染物。

4.4 生化组合处理

水解酸化：有机物预酸化作用，主要是将废水中大分子类污染物转化为易生物降解类小分子物质，这样进一步提高了污水有机污染物的可生化性，同时，由于微生物的新陈代谢活动消化了污水中部分有机物，降低了污水有机物污染浓度。作为厌氧处理的预处理工段，水解酸化池也用于调节废水的温度和pH值，水池控制在35 ℃～38 ℃，水解酸化池设计一台测量循环泵，在测量循环泵的出口管路上安装pH计和温度计用于pH和温度的控制。

厌氧处理：厌氧处理采用高负荷厌氧反应器，在PEIC厌氧反应器内，存在大量经过驯化的厌氧颗粒污泥，通过与废水充分接触，废水中有机污染物通过三个阶段的作用被分解并产生沼气。经厌氧反应器处理后废水从反应器末端流出，由集水管道重力自流入好氧处理池。厌氧反应器多余的颗粒污泥通过专门的污泥槽储存备用。

A2O处理：采用厌氧-缺氧-好氧的脱氮除磷去除有机物组合工艺，在厌氧段原污水与从二沉池排出的含磷回流污泥同步进入，在厌氧池里释放磷，在此期间部分有机物被氨化；在缺氧段，首要脱氮，硝态氮通过内循环由好氧池送来，由反硝化菌进行反硝化作用生成氮气排出系统并补充碱度；好氧段进行足量曝气，这一反应单元是多功能的，去除BOD5，硝化和吸收磷等均在此处进行，混合液从这里回流到缺氧反应器。二沉池的作用是泥水分离，污泥一部分回流至厌氧反应器，上清液作为处理水排放至下一工段。

4.5 混凝处理

从好氧处理池流出的已被净化的废水自流入化学絮凝系统，在混凝沉淀池前端设有混凝加药反应装置，进一步去除废水中有机物，达到现行排放标准后排放。

4.6 深度处理

在深度处理药剂的氧化混凝作用下，残余的有机物进一步被矿化成CO2和H2O，并产生网捕和沉淀作用。水中的残余磷也被沉淀去除。通过滤池的过滤作用，保证各种状态下悬浮物达标。

5 结语

以上中药提取废水处理方法采用了成熟的厌氧处理工艺PEIC厌氧反应器，好氧工艺采用成熟的A2O处理及其组合工艺，可以达到出水水质指标要求，既重视处理方法的先进性，又注重系统运行的稳定可靠性，真正做到了高效处理中药提取工业废水。