淺析中藥提取高效廢水處理方法

張延坤

(上海電氣集團(tuán)國控環(huán)球工程有限公司，山西 太原 030001)

引 言

通過對(duì)過去連續(xù)五年中國市場中藥材提取行業(yè)消費(fèi)規(guī)模及同比增速的解讀，中藥材提取行業(yè)的市場潛力是非?？捎^的，即需求量供不應(yīng)求。但在中成藥的生產(chǎn)提取過程中產(chǎn)生的廢水處理問題一直是環(huán)保企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)的研究重點(diǎn)。

我國的中藥材品種較多，如，黃芩、丹參、連翹、槐米、山楂、甘草、黃芪、金銀花、絞股藍(lán)、人參、甜葉菊、葛根、銀杏葉等，是中藥材飲片和提取物加工主要原料，具有規(guī)?；褪袌龌熬啊Ｒ蛟喜煌?，廢水在水質(zhì)和污染物成分方面存在較大差異，常用的處理方法難以達(dá)到現(xiàn)行的出水水質(zhì)指標(biāo)要求，本文推薦一套高效的中藥廢水處理組合方法。

1 廢水污染特征

根據(jù)中國藥典，中草藥經(jīng)提取、絮凝、膜過濾、酸沉、中和、柱吸附、醇洗脫、精餾等操作獲得植物提取物。過程排出的水主要有膜濃縮液、膜過濾清洗水、

吸附柱水洗液、吸附柱酸洗液、吸附柱堿洗液、柱漏出液的膜透過液、酸堿中和液等。

廢水中成分主要為植物體內(nèi)的熱水抽出物，由于生產(chǎn)過程中已經(jīng)過膜處理，水的懸浮物很少，但由于提取液經(jīng)過酸、堿處理，而各段膜的再生、吸附柱的再生都需要酸堿洗滌，因此水中的鹽類含量較高，會(huì)造成生物處理的困難。廢水指標(biāo)分別為：COD為7 200 mg/L、BOD為52 400 mg/L、ρ(NH3-N)=54 mg/L、ρ(TN)=225 mg/L，其廢水BOD5/COD的比值大于0.3，屬于可生化廢水，采用以生物處理為核心的處理工藝效果較好。

2 出水水質(zhì)要求

根據(jù)《中藥類制藥工業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21906-2008)，在國土開發(fā)密度較高、環(huán)境承載能力開始減弱，環(huán)境容量相對(duì)較小、生態(tài)環(huán)境脆弱，容易發(fā)生嚴(yán)重水環(huán)境污染問題而需要采取特別保護(hù)措施的地區(qū)，中藥提取企業(yè)按照現(xiàn)在環(huán)保要求其排放的廢水執(zhí)行表1規(guī)定的水污染物特別排放限值。

表1 水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)

3 污水處理方法

如果各類中藥提取共同生產(chǎn)，由于原料來源廣泛，造成排放的廢水水質(zhì)成分復(fù)雜，生產(chǎn)過程廢水排放點(diǎn)較多，排放也有間歇過程，這就造成水質(zhì)水量變化很大，因此，設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)池應(yīng)充分考慮水質(zhì)水量的均衡，采用較大的調(diào)節(jié)池容積設(shè)計(jì)，保證廢水處理系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行[1-2]。

根據(jù)廢水的污染特征，污染物的去除分析如下：

3.1 懸浮物的去除

各段排放的廢水懸浮物非常少，但各段廢水匯于調(diào)節(jié)池后由于水質(zhì)之間性質(zhì)的不同也會(huì)形成絮體，但懸浮物直徑均較小，因此不設(shè)斜篩或微濾機(jī)等過濾手段，直接采用前端加混凝劑的初沉池對(duì)懸浮物進(jìn)行處理，減少對(duì)后續(xù)生化處理的影響，同時(shí)可利用混凝作用去除部分總磷。

在系統(tǒng)的末端設(shè)纖維轉(zhuǎn)盤濾池，攔截前端系統(tǒng)的懸浮物漏網(wǎng)之魚，保證懸浮物的達(dá)標(biāo)排放。

3.2 有機(jī)物去除

可降解有機(jī)物最合理的處理方式是生物處理，雖然植物提取物廢水中鹽類的含量較高，但仍屬于可生化廢水，采用以生物處理為主的工藝效果最好，進(jìn)入系統(tǒng)的廢水有機(jī)物濃度較高，采用厭氧-好氧組合的生物處理手段，在厭氧生物處理過程中，廢水中高濃度有機(jī)物經(jīng)大量厭氧微生物的共同作用，轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳、水、硫化氫和氨，進(jìn)入好氧的污水中，呈非溶解狀態(tài)的大分子有機(jī)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機(jī)物，這些小分子有機(jī)物與污水中的溶解性有機(jī)物一起進(jìn)入微生物細(xì)胞內(nèi)，通過各種代謝反應(yīng)被降解和轉(zhuǎn)化。在最終處理階段，殘余和難降解的有機(jī)物采用芬頓為主的高級(jí)氧化技術(shù)，兼有混凝作用，水中的有機(jī)污染物被處理干凈，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 脫氮除磷

由于廢水主要成分為植物提取物，水中的氮磷含量較高，在工藝選擇中必須予以考慮，由于廢水中的有機(jī)物濃度較高，因此宜采用生物同步脫氮除磷技術(shù)，在以缺氧、厭氧為主的水解-厭氧反應(yīng)器處理中，有機(jī)氮在微生物的氨化作用下轉(zhuǎn)化為氮氮，并在后續(xù)好氧處理中轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮，并被回流到缺氧池由反硝化菌作用轉(zhuǎn)化為氮?dú)馀懦鱿到y(tǒng)而去除?？偭讋t在厭氧釋磷、好氧過量吸磷的作用下由活性污泥的排放而清除出系統(tǒng)。系統(tǒng)末端設(shè)深度處理，利用藥劑的混凝作用保證磷的達(dá)標(biāo)排放。

4 各工藝單元(見圖1)

圖1 中藥廢水處理工藝流程示意圖

4.1 過濾

采用格柵過濾手段，除去大塊漂浮物等雜質(zhì)，以保護(hù)提升泵。

4.2 匯集

廢水匯集至調(diào)節(jié)池，形成綜合廢水，調(diào)節(jié)水質(zhì)水量。各車間洗吸附柱的酸堿廢水排放規(guī)律性不強(qiáng)，在各車間單獨(dú)收集，泵送至酸性、堿性廢水池，池內(nèi)酸性、堿性廢水根據(jù)pH值的需要注入調(diào)節(jié)池內(nèi)。設(shè)應(yīng)急池處理不正常狀態(tài)的廢水及用于車間化學(xué)原料泄漏后應(yīng)急收集。

4.3 預(yù)處理

混凝池、初沉池作用：通過混凝并重力固液分離，盡量去除綜合水中的SS并初步降低廢水中的有機(jī)污染物。

4.4 生化組合處理

水解酸化：有機(jī)物預(yù)酸化作用，主要是將廢水中大分子類污染物轉(zhuǎn)化為易生物降解類小分子物質(zhì)，這樣進(jìn)一步提高了污水有機(jī)污染物的可生化性，同時(shí)，由于微生物的新陳代謝活動(dòng)消化了污水中部分有機(jī)物，降低了污水有機(jī)物污染濃度。作為厭氧處理的預(yù)處理工段，水解酸化池也用于調(diào)節(jié)廢水的溫度和pH值，水池控制在35 ℃～38 ℃，水解酸化池設(shè)計(jì)一臺(tái)測量循環(huán)泵，在測量循環(huán)泵的出口管路上安裝pH計(jì)和溫度計(jì)用于pH和溫度的控制。

厭氧處理：厭氧處理采用高負(fù)荷厭氧反應(yīng)器，在PEIC厭氧反應(yīng)器內(nèi)，存在大量經(jīng)過馴化的厭氧顆粒污泥，通過與廢水充分接觸，廢水中有機(jī)污染物通過三個(gè)階段的作用被分解并產(chǎn)生沼氣。經(jīng)厭氧反應(yīng)器處理后廢水從反應(yīng)器末端流出，由集水管道重力自流入好氧處理池。厭氧反應(yīng)器多余的顆粒污泥通過專門的污泥槽儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>

A2O處理：采用厭氧-缺氧-好氧的脫氮除磷去除有機(jī)物組合工藝，在厭氧段原污水與從二沉池排出的含磷回流污泥同步進(jìn)入，在厭氧池里釋放磷，在此期間部分有機(jī)物被氨化；在缺氧段，首要脫氮，硝態(tài)氮通過內(nèi)循環(huán)由好氧池送來，由反硝化菌進(jìn)行反硝化作用生成氮?dú)馀懦鱿到y(tǒng)并補(bǔ)充堿度；好氧段進(jìn)行足量曝氣，這一反應(yīng)單元是多功能的，去除BOD5，硝化和吸收磷等均在此處進(jìn)行，混合液從這里回流到缺氧反應(yīng)器。二沉池的作用是泥水分離，污泥一部分回流至厭氧反應(yīng)器，上清液作為處理水排放至下一工段。

4.5 混凝處理

從好氧處理池流出的已被凈化的廢水自流入化學(xué)絮凝系統(tǒng)，在混凝沉淀池前端設(shè)有混凝加藥反應(yīng)裝置，進(jìn)一步去除廢水中有機(jī)物，達(dá)到現(xiàn)行排放標(biāo)準(zhǔn)后排放。

4.6 深度處理

在深度處理藥劑的氧化混凝作用下，殘余的有機(jī)物進(jìn)一步被礦化成CO2和H2O，并產(chǎn)生網(wǎng)捕和沉淀作用。水中的殘余磷也被沉淀去除。通過濾池的過濾作用，保證各種狀態(tài)下懸浮物達(dá)標(biāo)。

5 結(jié)語

以上中藥提取廢水處理方法采用了成熟的厭氧處理工藝PEIC厭氧反應(yīng)器，好氧工藝采用成熟的A2O處理及其組合工藝，可以達(dá)到出水水質(zhì)指標(biāo)要求，既重視處理方法的先進(jìn)性，又注重系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定可靠性，真正做到了高效處理中藥提取工業(yè)廢水。