中藥渣綜合利用技術(shù)及實(shí)際工程案例

文_田浩楊 路明哲 肖倩 深圳市潤(rùn)科環(huán)保應(yīng)用技術(shù)研究有限公司

1 中藥廢渣現(xiàn)狀與特點(diǎn)

中藥主要由動(dòng)植物和部分礦物類(lèi)藥材組成，其中大部分為植物類(lèi)藥材，占85%以上。近年來(lái)我國(guó)中藥廢棄物超過(guò)1.6×107t。中藥廢棄物主要來(lái)源于中藥材生產(chǎn)過(guò)程中的廢棄根、莖、葉、果肉、果核等及加工過(guò)程的下腳料。中藥廢渣一般為濕物料，具有高有機(jī)質(zhì)、高濕易腐、強(qiáng)烈異味等特點(diǎn)。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境治理力度的加大，如何進(jìn)行中藥渣的無(wú)害化、資源化，已成為中藥行業(yè)面臨的重要課題。

2 中藥渣預(yù)處理技術(shù)

2.1 規(guī)?；鬯?/h3>

粉碎法是指用粉碎、研磨切割等物理手段對(duì)中藥渣進(jìn)行處理，以充分減小藥渣原料大小。球磨粉碎和錘磨粉碎是常用的粉碎方式，球磨粉碎更有利于破壞生物質(zhì)原料的細(xì)胞結(jié)構(gòu)；錘磨粉碎后的生物質(zhì)藥渣粒徑大，均勻度差，有機(jī)質(zhì)含量比球磨粉碎高，灰分含量降低。

2.2 干燥預(yù)處理

干燥預(yù)處理包括通風(fēng)晾曬干燥、機(jī)械干燥等。自然干燥如建設(shè)陽(yáng)光棚等，成本低但效率也低，出料含水量不穩(wěn)定，故通常只將其作為預(yù)處理的第一個(gè)步驟。機(jī)械干燥包括強(qiáng)制通風(fēng)、熱風(fēng)等干燥等，此外，微波干燥等技術(shù)也有工程應(yīng)用。

2.3 化學(xué)預(yù)處理

①熱水預(yù)處理：高溫高壓條件下利用水蒸汽來(lái)處理生物質(zhì)藥渣，熱水預(yù)處理可以分解木質(zhì)纖維素，降低灰分及無(wú)機(jī)離子含量，降低熱解產(chǎn)物中的固體產(chǎn)率。

②稀酸預(yù)處理：利用酸降解半纖維素，增加酶解糖化纖維素。工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，但會(huì)產(chǎn)生酸性廢水且需再次干燥。

③堿性溶液預(yù)處理：與木質(zhì)素酸性分子反應(yīng)，使木質(zhì)素溶解，酯鍵會(huì)發(fā)生斷裂，大分子轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿印?/p>

3 中藥渣資源化技術(shù)

3.1 藥渣燃燒技術(shù)

3.1.1 直接燃燒技術(shù)

直接燃燒是指把中藥渣原料送入適合生物質(zhì)燃燒的生物質(zhì)鍋爐中直接燃燒，傳統(tǒng)爐灶燃燒方式燃燒熱效率不足20%，生物質(zhì)鍋爐適用于相對(duì)集中、大規(guī)模利用生物質(zhì)資源。

3.1.2 混合燃燒技術(shù)

混合燃燒技術(shù)包括兩種方式。一種是將生中藥渣與燃煤在燃料場(chǎng)進(jìn)行混合后燃燒；另一種是設(shè)置獨(dú)立的中藥渣處理和給料生產(chǎn)線，經(jīng)過(guò)機(jī)械或者氣動(dòng)形式給料，然后在現(xiàn)有的燃煤噴入系統(tǒng)和燃燒器中燃燒。這種情況下燃料的混合發(fā)生于燃燒室，不會(huì)影響化石燃料的輸送系統(tǒng)，但投資相對(duì)較高，安裝相對(duì)復(fù)雜。

3.2 工程實(shí)例

3.2.1 揚(yáng)子江藥業(yè)江蘇中藥渣綜合利用項(xiàng)目

項(xiàng)目將兩臺(tái)燃煤鍋爐改造為生物質(zhì)鍋爐，中藥渣作為生物質(zhì)能源鍋爐燃料替代化石類(lèi)能源煤炭生產(chǎn)蒸汽。據(jù)相關(guān)資料介紹，該系統(tǒng)可產(chǎn)出蒸汽20520t，缺口部分從外部購(gòu)入。項(xiàng)目實(shí)施后可減少原煤消耗10800t，折標(biāo)準(zhǔn)煤7714.44t。

3.2.2 華潤(rùn)電力古城有限公司藥渣摻燒項(xiàng)目

河南華潤(rùn)電力古城有限公司通過(guò)技改將藥渣（危廢）摻燒原煤后送入高溫爐膛無(wú)害化處置。2018年4月通過(guò)河南省環(huán)保廳組織的專(zhuān)家評(píng)審，2018年7月取得危險(xiǎn)廢物經(jīng)營(yíng)許可證。

3.3 藥渣熱解技術(shù)

中藥渣生物質(zhì)主要成分是纖維素、半纖維素與木質(zhì)素，它們的熱解速率、機(jī)制與途徑各不相同。纖維素和半纖維素?zé)峤夂笾饕a(chǎn)生揮發(fā)分，木質(zhì)素主要產(chǎn)生焦炭。熱裂解產(chǎn)生物油一般工藝流程包括干燥、粉碎、熱解、焦炭和灰分離、氣態(tài)生物油冷卻和收集。

3.4 藥渣氣化制備燃?xì)饧夹g(shù)及應(yīng)用實(shí)例

藥渣氣化基本原理是在不完全燃燒條件下，將中藥渣加熱同時(shí)加氣化劑（空氣、氧氣或水蒸氣），使高分子量的烴類(lèi)化合物裂解，變成較低分子量的可燃性氣體，其產(chǎn)品主要指CO、H2、CH4等與N2等混合氣體。生物質(zhì)氣化重點(diǎn)關(guān)注熱值、揮發(fā)分兩項(xiàng)物料指標(biāo)。氣化爐是生物質(zhì)氣化的關(guān)鍵核心部件，主要分固定床和流化床兩大類(lèi)。

3.4.1 山東步長(zhǎng)制藥項(xiàng)目

技術(shù)依托單位為山東百川同創(chuàng)能源有限公司，項(xiàng)目年處理中藥藥渣5.1萬(wàn)t（含水率75%），日產(chǎn)氣量大于8萬(wàn)Nm3。工藝流程為原料收儲(chǔ)運(yùn)、預(yù)處理、熱解氣化、燃燒制氣及煙氣處理。每年為企業(yè)生產(chǎn)提供蒸汽4.2萬(wàn)t，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益899.88萬(wàn)元，年節(jié)約藥渣清運(yùn)和處理費(fèi)用200萬(wàn)元。

3.4.2 廣東九騏生態(tài)環(huán)境科技有限公司項(xiàng)目

廣東九騏生態(tài)環(huán)境科技有限公司生物質(zhì)顆粒燃料建設(shè)項(xiàng)目位于揭陽(yáng)市揭東區(qū)，主要處置廢棄藥渣、筍殼等，并將其加工為生物質(zhì)顆粒。

主要生產(chǎn)流程：粉碎機(jī)粉碎后，經(jīng)過(guò)烘干爐烘干，烘干爐、氣化爐首次點(diǎn)火采用能源電，后面通過(guò)草本藥渣經(jīng)氣化爐產(chǎn)氣供熱；草本藥渣經(jīng)過(guò)烘干爐烘干后，進(jìn)入氣化爐形成灰渣及可燃?xì)怏w供熱燃燒；經(jīng)過(guò)二次烘干的的按材料經(jīng)過(guò)混合破碎后，通過(guò)造粒機(jī)造粒成型，作為生物質(zhì)成型燃料出售。

3.5 藥渣液化技術(shù)及應(yīng)用案例

生物質(zhì)藥渣液化工藝可分為生物化學(xué)法和熱化學(xué)法，生物化學(xué)法主要指利用微生物作用，通過(guò)水解、發(fā)酵等過(guò)程將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為燃料乙醇的方法。

3.6 藥渣制造成型燃料技術(shù)及工程實(shí)例

國(guó)內(nèi)外多年來(lái)應(yīng)用的成型機(jī)主要有顆粒燃料成型機(jī)和棒狀或塊狀成型機(jī)。環(huán)模機(jī)為國(guó)外顆粒燃料成型機(jī)的主流機(jī)型且技術(shù)成熟。

3.6.1 吉林通化修正藥業(yè)藥渣制粒

吉林通化修正藥業(yè)為國(guó)內(nèi)知名企業(yè)，藥渣制粒項(xiàng)目主要工藝流程有破碎、造粒、輸送、除塵。該套藥渣做燃料顆粒的生產(chǎn)線，產(chǎn)量在1～1.5t/h之間。組成設(shè)備有多功能粉碎機(jī)，生物質(zhì)顆粒機(jī)，顆粒冷卻機(jī)以及除塵設(shè)備，輸送設(shè)備等輔助設(shè)備。

3.6.2 九騏生態(tài)環(huán)境科技有限公司(氣化+造粒)

該項(xiàng)目位于廣東省揭陽(yáng)市，主要生產(chǎn)流程為：①大草本藥渣通過(guò)粉碎機(jī)粉碎后，經(jīng)過(guò)烘干爐烘干，烘干爐、氣化爐首次點(diǎn)火采用能源電，后面通過(guò)草本藥渣經(jīng)氣化爐產(chǎn)氣供熱；②草本藥渣經(jīng)過(guò)烘干爐烘干后，進(jìn)入氣化爐形成灰渣及可燃?xì)怏w供熱燃燒；③經(jīng)過(guò)二次烘干的的按材料經(jīng)過(guò)混合破碎后，通過(guò)造粒機(jī)造粒成型，作為生物質(zhì)成型燃料出售。

3.7 藥渣生物發(fā)酵技術(shù)及應(yīng)用案例

藥渣生物發(fā)酵是指利用微生物和有活性的離體酶處理藥渣，為人類(lèi)生產(chǎn)有用的生物產(chǎn)品。代表技術(shù)為生物質(zhì)藥渣厭氧消化。

3.7.1 山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所

山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所利用中藥廠產(chǎn)生的藥渣為發(fā)酵原料（75%～80%含水率），與藥廠廢水聯(lián)合厭氧發(fā)酵，通過(guò)與沼液、水適當(dāng)配比進(jìn)行堆漚預(yù)處理，入池后添加適量NaOH，發(fā)酵原料TS濃度為7%～9%，部分沼液作為接種物，啟動(dòng)速度快且產(chǎn)氣高效。部分沼液回流，以保證厭氧罐內(nèi)微生物濃度。

工藝應(yīng)用：魯南制藥廠消積口服液藥渣。發(fā)酵原料配比為消積口服液藥渣2t/d，藥廠洗罐廢水5t/d。步驟如下：①破碎②預(yù)處理③厭氧發(fā)酵④產(chǎn)沼氣 ⑤固液分離，沼渣用作有機(jī)肥剩余沼液調(diào)制液體肥。

3.7.2 武漢工程大學(xué)中藥渣厭氧處理研究

武漢工程大學(xué)的徐俊虎等選取地黃藥渣在實(shí)驗(yàn)室前提下開(kāi)展厭氧特征研究，并根據(jù)地黃藥渣厭氧特性設(shè)計(jì)厭氧反應(yīng)器，以實(shí)現(xiàn)過(guò)程可控、反應(yīng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

3.8 藥渣肥料化利用技術(shù)及工程案例

藥渣堆肥化就是利用微生物的作用，將藥渣堆料中不穩(wěn)定的有機(jī)物降解和轉(zhuǎn)化成為較為穩(wěn)定的有機(jī)質(zhì)，并使揮發(fā)性物質(zhì)減少、異味減輕;堆料物理性狀明顯改善，便于儲(chǔ)存、運(yùn)輸和施用。好氧堆肥過(guò)程中堆體溫度較高，微生物活性強(qiáng)，有機(jī)物分解速率快，降解更為徹底;堆肥過(guò)程中，熱滅活作用可殺死藥渣中的病菌、蟲(chóng)卵及等有害物質(zhì)。

3.8.1 華潤(rùn)三九（雅安）藥渣堆肥項(xiàng)目

項(xiàng)目藥渣年產(chǎn)量9186t/a,主要成分為粗纖維、淀粉、多糖，不含重金屬等有毒有害物質(zhì)。2019年雅安三九將藥渣處置模式變更為“中藥材-藥渣、保健食品-有機(jī)肥-中藥材”的閉環(huán)循環(huán)生產(chǎn)模式。

3.8.2 廣州白云山藥渣堆肥應(yīng)用

廣州白云山星珠藥業(yè)有限公司年產(chǎn)中藥藥渣超過(guò)4萬(wàn)t,全部外售用于農(nóng)肥。廣州白云山漢方現(xiàn)代藥業(yè)有限公司廢藥渣產(chǎn)量120t/a，用途為制肥料。

4 結(jié)語(yǔ)

①我國(guó)藥渣處理處置新技術(shù)發(fā)展緩慢，生物質(zhì)廢物資源化技術(shù)較為傳統(tǒng)且單一。②我國(guó)藥渣資源化工程規(guī)模普遍小，缺少相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及成套專(zhuān)用先進(jìn)設(shè)備，部分設(shè)備落后且效率低。③生物質(zhì)資源化相關(guān)法律法規(guī)還有待完善,部分行業(yè)依靠補(bǔ)貼政策才能實(shí)現(xiàn)盈利，未完全實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化。