中药提取废水处理方法研究分析

江苏龙凤堂中药有限公司 周志荣，徐峰

中药在我国占有很高的比重，中药材在生产利用过程中会产生大量的中药废弃物、非药用部位以及药渣残渣等，绝大多数被随意丢弃、填埋、沤肥等，造成了中药资源极大的浪费，同时使得大量有害物质进入环境，加速了环境污染。中药制药过程中产生的工业废水因其成分复杂、变化大、种类多、处理困难而成为水污染的重要污染源之一。因此，对中药废水的处理，达到要求的排放标准，对保护水资源、生态环境以及人类发展具有重要意义。

一、中药废水的来源与特征

中药是以草药为原料，制备加工成各种剂型的中药制品，一般中药的生产过程包括预处理装置、浸泡、洗后、切碎、干燥、水提、包装等生产流程，其中洗泡、冲洗以及水提过程中会产生大量废水。中药制药的原材料主要来源于中药材，其中大多数都含有天然的有机物质，少数含其他复杂的有机化合物，这些原料药在生产过程中须使用一些媒质物质、溶剂或辅料，使得中药废水水质成分变得更加复杂。

中药废水主要为较难降解的高浓度有机污水，具有可生化性，并且其具有色素含量大、COD浓度高、水质水量以及有机污染物种类变化大等特点。中药废水中残存的中药渣，使中药废水中含有一些多糖类、木质素类、鞣质类、生物碱、色素等成分以及少量的金属离子，并且大多数类型的中药废水均具有抗生物降解性，具有较高的氨氮浓度、毒性和色度大的特点。

目前研究领域中，国内外处理废水的方法主要有物理处理法、化学处理法、生物处理法以及组合工艺处理法。

二、物理法处理中药废水

物理法根据作用方法和原理，可分为重力分离法、磁力分离法、筛滤截流法、离心分离法和蒸发结晶法等[。根据中药废水中的污染成分的物理性质（如密度、粒径大小、溶解度大小、挥发性、摩尔质量等），采用最合适的物理方法为吸附和絮凝沉淀，实现对中药废水中的污染物合理的清除，从而达到中药废水的排放标准。辛莹娟等通过过氧化氢对活性炭改性研究发现，在50 mL的焦化废水中加入4 g AC-H2O2，200 r·min-1的情况下转 120 min，可使COD去除率高达94.52%。徐皓等通过对比各种絮凝剂聚合硫酸铁（PFS）、三氯化铁（FeCl3）、聚合氯化铝（PAC）、聚合氯化铝铁（PAFC）发现，三氯化铁在水温 30℃、pH 值为 8、HRT 40 min、投加量达到250 mg·L-1时的絮凝效果最好，

COD去除效率达到最高值，为51.8%。

三、化学法处理中药废水

化学处理法主要除去一些金属离子、有毒成分以及有机污染物等，常用的方法有混凝法、化学沉淀法、中和法、氧化还原法、离子交换法、电解法等。

混凝法是向废水中加入混凝剂，使其中的胶粒和细小悬浮物脱稳，并聚集成大颗粒物质，进而通过重力沉降或其他固液分离手段除去污染物的废水处理技术。SHIRAFKAN等利用聚氯化铝处理制药废水，发现当加入200 mg·L-1的聚氯化铝时，浊度去除率可以达到97%～98%，COD、TDS去除率分别为70%、

68%，混凝效果较明显。吴敦虎等通过PACS、PAFCS两种混凝剂对大连制药厂废水进行处理研究，试验表明一次处理混凝剂投加量为300 mg·L-1，沉降时间为150 min，COD去除率可达80%以上；若分二次投药处理效果更佳，可达到国家一级排放标准。

氧化还原法是指通过化学反应将废水中的污染物氧化或还原，转化成无害或小毒性的新物质，或者转化成易从水中分离的气体或固体，从而实现对废水的处理。SUN等采用黄铁矿—Fenton耦合技术对江苏省某化学工厂废水样品进行研究，当初始pH为1.8～7，加入50 mmol·L-1 H2O2、10 g·L-1天然黄铁矿，反应时间在2 h内时，COD去除率大概达到30%；BOD5/COD增强达到210%的有效效率和84%的急性生物毒性去除效率。

光催化处理技术对于污染大、排量大且污染物难以降解的中药废水具有显著的效果。光催化处理中药废水较传统方法其降解效率及效果更加显著。张虹等使用水热法将纳米TiO2负载于石墨烯之上形成TiO2/GO纳米复合材料，在该材料的光催化处理作用下，中药废水在30 min内可降解达到95%以上，3 h后COD去除率可以达到78%；TiO2/GO纳米复合材料明显的缩短了中药废水的降解时间，且有效率地除去了中药废水中的有机物污染，TiO2/GO纳米复合材料具有明显的优点，例如用时短、去除效率高、污染小。

四、中药废水处理工艺

循环式活性污泥工艺 （CASS工艺）：是在间歇式活性污泥工艺基础上演变而来的，主要结合了生物反应动力学原理。循环式活性污泥处理工艺主要包括预反应区和主反应区两个部分。预反应区内，微生物在酶的作用下，对进水的水质和水量进行缓冲，并且对丝状菌产生抑制作用，防止污泥发生膨胀。主反应区内主要进行的处理是有机物的降解、硝化及反硝化作用以及磷的吸收。循环式活性污泥处理工艺中，中药废水是分批次进入反应池中的，之后再经过反应、沉淀、排水、闲置，这是废水处理的一个周期。杨春丽采用UMAR-CASS-气浮工艺处理制药废水，出水能达标稳定排放。

复合式厌氧反应器 (UASBAF)： 是根据升流式厌氧污泥床 (UASB) 和厌氧滤池而研究出来的，反应器中同时存在悬浮相和附着相厌氧微生物。因此，复合式厌氧反应器既包含了悬浮相厌氧微生物将有机物转化为甲烷的能力，也具备附着相厌氧微生物处理溶解性有机物的能力，处理效果良好。刘付真通过外循环UASB-生物接触氧化工艺处理中药废水，外循环UASB的运用有效提高了CODCr和BOD5的去除效率，提高了整套工艺耐冲击负荷能力，出 水 CODCr、BOD5、NH4+-N、SS和 TP稳定达标排放。

IC反 应 器：IC（internal circulation）反应器是最新一代高效厌氧反应器，它相当于由2层UASB反应器串联而成。按功能划分，反应器由下而上共分为5个区：布水混合区、高负荷处理区、精细处理区、沉淀区和气液分离区。夏雯菁采用IC+好氧MBR+BAF组合工艺处理中药废水，CODCr、NH4+-N、SS、色度去除率分别为99.3%、92%、97.5%、96%。

五、结论

本文对中药废水的特点和处理方法进行了阐述，传统处理方法处理能力有限，寻找新型处理技术仍是今后的研究热点和难点，如何提高中药废水的处理效率，应从以下两个方面来进行下一步的研究：

（1）开发利用多种组合处理工艺，配合使用，使废水在各个阶段实现多种技术联合处理，有效提高污染物的去除率。

（2）理论联系实际，须加强理论基础研究，结合实际应用，选择合适的方法对中药废水进行最大程度的处理，使中药废水达到排放标准。

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中药的化学成份十分复杂，既有含有多种有效成份，又有无效成份，也包含有毒成份。提取其有效成分并进一步加以分离、纯化，得到有效单体是中药研究领域中的一项重要内容。中药提取就是利用一些技术最大限度提取其中有效成份，使得中药制剂的内在质量和临床治疗效果提高，使中药的效果得以最大限度的发挥。

中药的提取是中药生产过程重要的单元操作，其工艺方法、工艺流程的选择和设备配置都将直接关系到中药的质量和临床效果。

传统的离心法、板框过滤法、澄清剂法、醇沉法、树脂吸附法等工艺无法对中药提取液进行有效的澄清和提纯精制，同时还存在如过滤困难堵塞快、树脂堵孔、醇沉溶剂消耗大、高温浓缩时能耗高、生产提取废水量大、造成环保负担等问题。

中药治疗的传统提取方法包括水煎煮法、浸渍法、渗漉法、改良明胶法、回流法、溶剂提取法、水蒸气蒸馏法和升华法等。其中水煎煮法是最常用的方法。

亲水性的有机溶剂：也就是一般所说的与水能混溶的有机溶剂，如乙醇（酒精）、甲醇（木精）、丙酮等，以乙醇最常用。乙醇的溶解性能比较好，对中草药细胞的穿透能力较强。亲水性的成分除蛋白质、粘液质、果胶、淀粉和部分多糖等外，大多能在乙醇中溶解。难溶于水的亲脂性成分，在乙醇中的溶解度也较大。还可以根据被提取物质的性质，采用不同浓度的乙醇进行提取。用乙醇提取比用水量较少，提取时间短，溶解出的水溶性杂质也少。乙醇为有机溶剂，虽易燃，但毒性小，价格便宜，来源方便，有一定设备即可回收反复使用，而且乙醇的提取液不易发霉变质。由于这些原因，用乙醇提取的方法是历来最常用的方法之一。甲醇的性质和乙醇相似，沸点较低（64℃），但有毒性，使用时应注意。