淺析植物提取制藥生產(chǎn)過程中的污水排放

王棟

（石家莊常豐環(huán)境工程有限公司，石家莊050010）

1 引言

提取類制藥系指運用物理、化學(xué)、生物化學(xué)的方法，將生物（動物、植物、海洋生物等，不包括微生物）中起重要生理作用的各種基本物質(zhì)經(jīng)過提取、分離、純化等手段制造藥物的過程。提取類藥物大多數(shù)是以植物提取為主的天然藥物和以動物提取為主的生化藥物。提取類藥物多為單一成分，屬于天然存在的物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)不經(jīng)過化學(xué)修飾或人工合成。

提取類制藥工藝流程可分為：原料藥材的選擇和預(yù)處理、粉碎、提取、分離、精制純化、干燥或制劑。在一些工藝單元中會產(chǎn)生部分生產(chǎn)廢水，不同工藝單元所產(chǎn)生的廢水有所不同。以植物為主要原料的提取制藥生產(chǎn)中采用的制藥原料均系天然物質(zhì)，經(jīng)過工藝加工后，有效成分被收集利用，殘留的剩余物質(zhì)主要是生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的蛋白質(zhì)、鞣質(zhì)、樹脂、糖類、淀粉、黏液質(zhì)、果膠、纖維素、栓皮、石細胞等[1]。本文主要針對以植物藥材為原料的提取制藥工藝各個單元產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水進行淺析，用于污水處理工藝設(shè)計的參考。

2 植物提取制藥工藝流程

植物提取制藥是指從植物中提取具有藥效的物質(zhì)或有效成分，這些物質(zhì)可以是明確的單一物質(zhì)，一般指化學(xué)上的單體化合物，能用分子式和結(jié)構(gòu)式表示，并具有一定的理化性質(zhì)，如某種生物堿、苷、揮發(fā)油、黃酮、有機酸等。然而一種中藥中往往含有多種有效成分，一種有效成分又有多方面的藥理作用。因此具有藥效的物質(zhì)也可以是植物中一部分成分，甚至可以是全部成分。在提取工藝中，盡量提取出有藥效的物質(zhì)或有效成分，最低限度地浸出無效甚至有害的物質(zhì)。最典型的植物提取制藥工藝如下：

原料→清洗→粉碎→提取→分離→濃縮→制劑

在清洗、提取、分離、濃縮、制劑各個單元的工藝生產(chǎn)過程中都會產(chǎn)生不同濃度的廢水[2]。制劑工藝根據(jù)不同需要可制成固體制劑、液體制劑等，且制劑過程中所產(chǎn)生的廢水水量較少，濃度較低，在此不再詳細研究，重點分析清洗、提取、分離、濃縮四個工藝環(huán)節(jié)的污水排放情況。

3 重點工藝單元污水排放分析

通過對通化、石家莊、白山3個以植物提取制藥為主的中藥制藥企業(yè)植物提取工藝各生產(chǎn)單元排水取樣進行歸納和匯總，此3個制藥廠均以中藥提取制藥為主，采用的原料藥也多為植物類藥材。對以上3個制藥廠重點工藝單元取樣檢測，分析出各重點工藝單元污水排放的情況如下：

3.1 清洗工藝單元

原料的清洗是將藥材通過洗滌或水漂除去雜質(zhì)和毒性成分的一種方法。通過清洗，附著在藥材表面的泥砂、鹽分等被清除。因此清洗工藝單元所排廢水中的主要污染物質(zhì)為懸浮物、鹽分和少量動植物油等。分析實際取樣檢測結(jié)果，此種廢水COD濃度較低，一般在200～500mg/L[3]。

3.2 提取工藝單元

最常用的提取方法是浸提，它是指利用適當?shù)娜軇┖头椒?，將有效成分從原料藥中提取出來的過程，通常也稱為浸出過程。浸提過程中，不同浸提溶劑對浸提效果具有顯著的影響，最常用的浸提溶劑是水、乙醇及不同濃度的乙醇液。

常用的提取工藝有“水提醇沉法”和“醇提水沉法”等。水提醇沉法是以水浸出法提取中藥有效成分，再以乙醇沉淀去除雜質(zhì)的方法。其基本原理是利用中藥中的大多數(shù)成分，如生物堿鹽、苷類、有機酸、多糖等易溶于水和醇的特點，用水提出，并將提取液濃縮，加入適當?shù)囊掖己拖∫掖挤磸?fù)數(shù)次沉降，除去其不溶解的物質(zhì)，最后得到澄清的液體。加入乙醇時，應(yīng)使藥液含醇量逐步提高，防止一次加入過量的乙醇，使其有效成分一起被沉出。通常當含醇量達50%～60%時即可除去淀粉等雜質(zhì)；含醇量達75%時，可除去蛋白質(zhì)等雜質(zhì)；當含醇量達到80%時，幾乎可除去全部蛋白質(zhì)和多糖、無機鹽類雜質(zhì)，從而保留了既溶于水、又溶于醇的生物堿、苷、氨基酸、有機酸等有效成分。藥液經(jīng)上述步驟處理后，大部分蛋白質(zhì)、精化淀粉、黏液質(zhì)、油脂、脂溶性色素、樹脂等雜質(zhì)均被除去。同時某些水中難溶性成分，如多種苷元、香豆精、內(nèi)酯、芳香酸等水提取液中的含量本來就不高，經(jīng)幾次處理后，較大部分會被沉淀而去除。對于藥液中的鞣質(zhì)、水溶性色素、樹脂等不易被除去的物質(zhì)。通?？衫弥兴幠承┏煞衷谒腥芙舛扰cpH值有關(guān)的性質(zhì)，用酸堿調(diào)節(jié)提取液中的pH值至一定范圍，除去一部分雜質(zhì)以達到精制的目的。醇提水沉法的基本原理及操作大致與水提醇沉法相同。其不同之處是先用乙醇提取可減少生藥中黏液質(zhì)、淀粉、蛋白質(zhì)等雜質(zhì)的浸出，因此此種工藝一般用于這類雜質(zhì)較多的藥材提取中[4]。

當提取完成后，濃浸提液會由真空泵輸送至下一工藝單元，清理提取罐時，大部分藥渣會被收集，而殘留的藥渣及殘留的提取液會被清理出來，匯入污水管路。另外，在設(shè)備清洗時也會將提取罐內(nèi)粘附的提取物沖刷下來進入水中產(chǎn)生設(shè)備沖洗廢水。此廢水中主要污染物為提取后的產(chǎn)品、中間產(chǎn)品及溶解的溶劑和藥渣等。在清理醇沉罐或水沉罐和收集沉淀罐內(nèi)膏狀沉淀物時也會有部分膏狀沉淀物散落并隨水沖入污水管路。此種膏狀物質(zhì)溶于水后，對COD影響非常嚴重，因此本工藝段的污水COD濃度變化幅度大，濃度非常高[5]。經(jīng)取樣并檢測，匯總歸納實驗數(shù)據(jù)，一般提取罐首次排放的廢水根據(jù)提取物和浸提溶劑的不同，COD濃度在5000～20000mg/L，設(shè)備沖洗水，隨沖洗次數(shù)的增加（一般沖洗次數(shù)為2～3次），排放的廢水COD濃度也逐漸降低，可由4000mg/L降至500mg/L。醇沉罐或水沉罐清理時的廢水，當采用醇沉工藝時廢水COD濃度一般可達500000mg/L以上；當采用水沉工藝時廢水COD濃度一般在200000～300000mg/L。需要特殊說明的是，生產(chǎn)過程中有時會因為操作失誤使乙醇泄露并流入污水管道，此時廢水COD峰值濃度往往會突破百萬，對下游污水站的運行會造成沖擊。

3.3 分離工藝單元

由于提取工藝生產(chǎn)的提取液往往是混合物，因此需要通過分離工藝加以分離純化去除所含的各種雜質(zhì)。常用的分離純化工藝可以分為機械分離和傳質(zhì)分離兩大類。機械分離如過濾、沉降、離心分離、壓榨等。傳質(zhì)分離如蒸餾、萃取、吸附、離子交換等。在實踐中采用機械分離的較多，主要是離心分離、膜分離等。分離工藝所產(chǎn)生的廢水主要來源于分離設(shè)備內(nèi)殘存的提取液及設(shè)備沖洗水[6]。經(jīng)實際取樣檢測，情況如下：膜過濾（采用陶瓷膜過濾）排水COD濃度在100000～200000mg/L；離心分離機（采用碟式分離機）排水COD濃度在50000～150000mg/L；設(shè)備首次清洗水COD濃度一般為10000～100000mg/L。第二遍清洗時一般COD濃度可降至5000mg/L以下。

3.4 濃縮工藝單元

濃縮是利用蒸發(fā)原理，在不同壓力下將提取液加熱后，使提取液中的一部分溶劑氣化并除去，從而提高提取液濃度的方法。一般可分為常壓濃縮和減壓濃縮。本工藝段產(chǎn)生的廢水主要是設(shè)備清洗水，殘留在蒸發(fā)器內(nèi)的濃縮液等。經(jīng)取樣檢測，首次清洗廢水COD濃度一般在3000～5000mg/L，有時會超過10000mg/L，隨著清洗次數(shù)的增加，COD濃度也有所下降。

4 結(jié)論

綜上所述，在以植物類為主要原料的中藥提取制藥中，提取和分離工藝單元產(chǎn)生的廢水濃度較高，最高可達到500000 mg/L以上，清洗工藝單元產(chǎn)生的廢水濃度最低，一般在200～500mg/L。全過程污水主要來源是各個工藝段設(shè)備的清洗水和車間地面清洗水（衛(wèi)生用水）。由于各個工序的先后順序以及各個工藝單元都采取間歇式運行，使廢水也呈間歇式排放，造成排放的污水水量和COD濃度變化也非常大，但多數(shù)情況下COD濃度都在2000～8000mg/L范圍之內(nèi)。參考以上分析，在污水處理工藝設(shè)計時，根據(jù)生產(chǎn)工藝，結(jié)合各個工藝生產(chǎn)單元排放的廢水的情況，選擇合適的污水處理工藝流程并確定各處理單元的設(shè)計參數(shù)，一并考慮瞬時沖擊造成的水質(zhì)、水量波動帶來的影響，使設(shè)計更加經(jīng)濟、合理可行。