中藥是我們中華民族幾千年燦爛文化的瑰寶, 它以自己獨到的功效, 在世界醫學上占有重要的地位, 隨著科學和社會的發展, 我國中藥制藥生產得到長足發展, 現在國內中藥生產廠家達到2000 多家, 而中藥廢水產生的污染也凸現出來,本文介紹中藥廢水污染的特點, 以及相關處理工藝分析。
1 中藥廢水的污染特點
中藥廢水污染主要表現為高濃度有機廢水的污染, 對于中藥制藥工業, 由于藥物生產過程中不同藥物品種和生產工藝不同, 所產生的廢水水質及水量有很大的差別, 而且由于產品更換周期短, 隨著產品的更換,廢水水質、水量經常波動, 極不穩定。
中藥生產廢水主要來自生產車間, 在洗泡蒸煮藥材、沖洗 、制劑等過程中產生。 廢水包括生產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生的污水、 生產設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 、木質素、生物堿 、蛋白質、色素及它們的水解產物。
中藥廢水的特點是 :有機污染物濃度高;懸浮物, 尤其是木質素等比重較輕、難于沉淀的有機物質含量高 ;色度較高 ;廢水的可生化性較好;多為間歇排放, 污水成分復雜, 水質水量變化較大。中藥廢水的上述特點決定了其處理難度較大。
2 中藥廢水現有處理工藝
有關中藥廢水治理技術的報道在國內外均不多見, 根據己有的報道, 中藥廢水現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用
物化法處理中藥廢水可作為單獨的處理工序, 又可作生物法的預處理或后處理工序。根據水質的不同, 采用的物理化學法有 :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用, 在中藥廢水中也有應用。
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 。有機陽離子高分子絮凝劑對PFSS 、P AC 可增強絮凝處理效果, 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吸附廢水中某種或幾種污染物以達到廢水凈化的目的。制藥廢水處理中, 常用燥灰或活性炭處理維生素 、雙氯滅痛、 中成藥等生產中產生的廢水。 受吸附劑的粒徑、表面以及結構等的影響, 經吸附處理的廢水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, 化學氣浮和電解氣浮等多種形式。其中化學氣浮法應用較多, 使用于懸浮物含量較高的廢水預處理。中藥廢水采用化學氣浮處理后, CO D 的去除率可達 50 , 固體懸浮物的去除率達 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物, 需要用其他方法進一步處理。
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性狀, 常作為生物處理方法的預處理工序。
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, 勞動強度大, 極易引起二次污染, 是一種高投入低產出的方法, 這體現出該法的局限性。
2 .2 Th物法在中藥廢水處理中的應用
生物法廣泛用于生活污水和工業廢水的處理, 技術成熱, 處理設備簡單, 運行管理方便, 費用低廉, 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,能夠去除有機廢水中的大部分污染物。 現有研究利用兩相厭氧消化中的產酸相將大分子有機物分解成小分子物質, 改善中藥廢水的可生物降解性之后, 再好氧處理。近年來, 有研究者通過改進反應器結構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, 菌膠團中心的厭氧范圍縮小, 參加生化反應的微生物數量增加, 從而加快了基質降解速率, 提高了處理效率。 當P =0 .2M Pa , 進水 COD =500～ 800 m g/L , 回流比R =6 時, COD 去除率可以達到 60 ～ 90 , P =0 .3M Pa , 進水 COD =1 000 ～ 1 500 mg/L , 回流比R =6 時, 去除率可以達 60 ～ 70 。但是采用厭氧法處理廢水, 進水COD 濃度和SS 含量不宜過高, 預處理要求嚴格, 設備比較復雜, 運行操作條件嚴格, 適用范圍受抑制性物質限制。
與厭氧生物法相比, 好氧生物法處理有機廢水反應周期短, 運行操作條件易控制, 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, 最終導致處理費用增加。 接觸氧化法載體表面積大, 單位體積微生物數量大, 可在高容積負荷( 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缺點, 將這兩種工藝進行組合, 利用各自的工藝特點實現制藥廢水凈化, 是研究的熱點。 對于高濃度有機廢水, 厭氧水解酸具有把大分子及不溶性有機物分解為小分子可溶性有機物的作用。 而好氧法則可以為微生物提供較好的外部環境, 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, 可使出水達到二級排放標準。
近年來, 為提高生物法的處理效率, 利用優勢菌種處理高濃度有機廢水的技術得以迅速發展。優勢菌株生物膜法、 光合細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培養出特異菌株,將其固定在載體上或定位于限定的空間區域內,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] 采用生物工程技術構建的多功能降解性工程菌 L EY 6 對高濃度制藥廢水進行處理, 廢水處理工程以接觸氧化方式對廢水進行處理。工藝采用物化預處理、 工程菌深度處理的工藝路線 。處理效果:進水 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用
以生物法為主體處理工藝, 物化法為預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生物法處理的要求, 除調節、 穩定水量與水質(如 COD 、SS 、堿度、pH 、物料營養比例等)。還有去除生物抑制物質, 提高廢水可生化性的作用。前處理方法應根據廢水特點及試驗結果而定, 以沉淀、絮凝、過濾等方法為主。 但從實踐看, 化學藥品投加量大時, 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處理。 厭氧處理的目的是利用高效厭氧工藝容積負荷高、COD 去除率高 、耐沖擊負荷的優點, 減少稀釋水量并且大幅度地削減COD 。優先采用的厭氧工藝是升流式厭氧污泥床反應器 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處理后達標排放。常用好氧工藝有生物接觸氧化、 生物流化床和SBR 。這些工藝的優點是污泥不用回流且剩余污泥少, 基建投資低且占地面積少, 運行穩定且成本低于其他好氧工藝, SBR 還具有適合間歇操作,可以更好地適應中藥廢水排放水量的特點 。當廢水經好氧生物法處理后仍不能達標時, 還會在其后布置后處理工序, 一般以砂濾沉淀法為主。廢水經過物化一生物法處理, 出水水質一般可以達到制藥廢水二級排放標準的要求, 甚至滿足一級排放標準。
成都理工大學的王敏、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, 經實際工程檢驗, 在進水濃度 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 可穩定低于 100 mg/L , BOD 5 穩定低于 200 mg /L 。
3 結語
新的污水處理的核心思想是處理工藝簡單、處理效率高、投資運行費用省等。目前國內外尚有許多處理效率高的工藝, 但投資運行費用都相當高;也有許多投資運行費用低的工藝 , 但其處理效率都很低, 甚至操作復雜 。所以目前需要一種處理效率高、投資運行省、操作簡單的工藝, 而這仍需研究人員進一步努力。