1 中藥廢水的污染特點(diǎn)
中藥廢水污染主要表現(xiàn)為高濃度有機(jī)廢水的污染, 對(duì)于中藥制藥工業(yè), 由于藥物生產(chǎn)過程中不同藥物品種和生產(chǎn)工藝不同, 所產(chǎn)生的廢水水質(zhì)及水量有很大的差別, 而且由于產(chǎn)品更換周期短, 隨著產(chǎn)品的更換,廢水水質(zhì)、水量經(jīng)常波動(dòng), 極不穩(wěn)定。
中藥生產(chǎn)廢水主要來自生產(chǎn)車間, 在洗泡蒸煮藥材、沖洗 、制劑等過程中產(chǎn)生。 廢水包括生產(chǎn)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(chǎn)生的污水、 生產(chǎn)設(shè)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(zhì)素、生物堿 、蛋白質(zhì)、色素及它們的水解產(chǎn)物。
中藥廢水的特點(diǎn)是 :有機(jī)污染物濃度高;懸浮物, 尤其是木質(zhì)素等比重較輕、難于沉淀的有機(jī)物質(zhì)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(fù)雜, 水質(zhì)水量變化較大。中藥廢水的上述特點(diǎn)決定了其處理難度較大。
2 中藥廢水現(xiàn)有處理工藝
有關(guān)中藥廢水治理技術(shù)的報(bào)道在國內(nèi)外均不多見, 根據(jù)己有的報(bào)道, 中藥廢水現(xiàn)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(yīng)用
物化法處理中藥廢水可作為單獨(dú)的處理工序, 又可作生物法的預(yù)處理或后處理工序。根據(jù)水質(zhì)的不同, 采用的物理化學(xué)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(yīng)用, 在中藥廢水中也有應(yīng)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(jī)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(jié)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(jī)陽離子高分子絮凝劑對(duì)PFSS 、P AC 可增強(qiáng)絮凝處理效果, 而對(duì)PFSS 則效果不明顯:水溫在 20 ℃～ 40℃時(shí)對(duì)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(diào)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(zhì)吸附廢水中某種或幾種污染物以達(dá)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(chǎn)中產(chǎn)生的廢水。 受吸附劑的粒徑、表面以及結(jié)構(gòu)等的影響, 經(jīng)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(dá)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(xué)氣浮和電解氣浮等多種形式。其中化學(xué)氣浮法應(yīng)用較多, 使用于懸浮物含量較高的廢水預(yù)處理。中藥廢水采用化學(xué)氣浮處理后, CO D 的去除率可達(dá) 50 , 固體懸浮物的去除率達(dá) 80 以上。盡管氣浮法投資少, 能耗低, 工藝簡(jiǎn)單, 維修方便, 但不能有效地去除廢水中可溶性有機(jī)物, 需要用其他方法進(jìn)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(xué)性狀, 常作為生物處理方法的預(yù)處理工序。
目前我國利用物化法處理中藥廢水的實(shí)例很少, 其原因就是物化處理成本高, 勞動(dòng)強(qiáng)度大, 極易引起二次污染, 是一種高投入低產(chǎn)出的方法, 這體現(xiàn)出該法的局限性。
2 .2 Th物法在中藥廢水處理中的應(yīng)用
生物法廣泛用于生活污水和工業(yè)廢水的處理, 技術(shù)成熱, 處理設(shè)備簡(jiǎn)單, 運(yùn)行管理方便, 費(fèi)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(jī)廢水中的大部分污染物。 現(xiàn)有研究利用兩相厭氧消化中的產(chǎn)酸相將大分子有機(jī)物分解成小分子物質(zhì), 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(jìn)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)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(shí), 菌膠團(tuán)中心的厭氧范圍縮小, 參加生化反應(yīng)的微生物數(shù)量增加, 從而加快了基質(zhì)降解速率, 提高了處理效率。 當(dāng)P =0 .2M Pa , 進(jìn)水 COD =500～ 800 m g/L , 回流比R =6 時(shí), COD 去除率可以達(dá)到 60 ～ 90 , P =0 .3M Pa , 進(jìn)水 COD =1 000 ～ 1 500 mg/L , 回流比R =6 時(shí), 去除率可以達(dá) 60 ～ 70 。但是采用厭氧法處理廢水, 進(jìn)水COD 濃度和SS 含量不宜過高, 預(yù)處理要求嚴(yán)格, 設(shè)備比較復(fù)雜, 運(yùn)行操作條件嚴(yán)格, 適用范圍受抑制性物質(zhì)限制。
與厭氧生物法相比, 好氧生物法處理有機(jī)廢水反應(yīng)周期短, 運(yùn)行操作條件易控制, 管理簡(jiǎn)單。生物接觸氧化對(duì)COD 有良好的去除效果, 進(jìn)水COD 濃度不宜超過 1 000 m g/L , 否則會(huì)增長(zhǎng)曝氣時(shí)間, 增加能耗, 最終導(dǎo)致處理費(fèi)用增加。 接觸氧化法載體表面積大, 單位體積微生物數(shù)量大, 可在高容積負(fù)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(yōu)缺點(diǎn), 將這兩種工藝進(jìn)行組合, 利用各自的工藝特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)制藥廢水凈化, 是研究的熱點(diǎn)。 對(duì)于高濃度有機(jī)廢水, 厭氧水解酸具有把大分子及不溶性有機(jī)物分解為小分子可溶性有機(jī)物的作用。 而好氧法則可以為微生物提供較好的外部環(huán)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(xué)的袁守軍、鄭正等 [ 3] 人采用水解酸化·兩級(jí)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(dá)到二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
近年來, 為提高生物法的處理效率, 利用優(yōu)勢(shì)菌種處理高濃度有機(jī)廢水的技術(shù)得以迅速發(fā)展。優(yōu)勢(shì)菌株生物膜法、 光合細(xì)菌處理法及固定化微生物法處理制藥廢水都有報(bào)道。 相對(duì)而言, 固定物化生物法運(yùn)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(shù)培養(yǎng)出特異菌株,將其固定在載體上或定位于限定的空間區(qū)域內(nèi),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(shù)構(gòu)建的多功能降解性工程菌 L EY 6 對(duì)高濃度制藥廢水進(jìn)行處理, 廢水處理工程以接觸氧化方式對(duì)廢水進(jìn)行處理。工藝采用物化預(yù)處理、 工程菌深度處理的工藝路線 。處理效果:進(jìn)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(yīng)用
以生物法為主體處理工藝, 物化法為預(yù)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(yīng)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(xù)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(xù)生物法處理的要求, 除調(diào)節(jié)、 穩(wěn)定水量與水質(zhì)(如 COD 、SS 、堿度、pH 、物料營養(yǎng)比例等)。還有去除生物抑制物質(zhì), 提高廢水可生化性的作用。前處理方法應(yīng)根據(jù)廢水特點(diǎn)及試驗(yàn)結(jié)果而定, 以沉淀、絮凝、過濾等方法為主。 但從實(shí)踐看, 化學(xué)藥品投加量大時(shí), 處理成本高且有污泥生成。 生物厭氧水解法通常也因?yàn)槭翘岣邚U水可生物降解性的有效方法而用于廢水的預(yù)處理。 厭氧處理的目的是利用高效厭氧工藝容積負(fù)荷高、COD 去除率高 、耐沖擊負(fù)荷的優(yōu)點(diǎn), 減少稀釋水量并且大幅度地削減COD 。優(yōu)先采用的厭氧工藝是升流式厭氧污泥床反應(yīng)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(jīng)處理后達(dá)標(biāo)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(yōu)點(diǎn)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(yùn)行穩(wěn)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(yīng)中藥廢水排放水量的特點(diǎn) 。當(dāng)廢水經(jīng)好氧生物法處理后仍不能達(dá)標(biāo)時(shí), 還會(huì)在其后布置后處理工序, 一般以砂濾沉淀法為主。廢水經(jīng)過物化一生物法處理, 出水水質(zhì)一般可以達(dá)到制藥廢水二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求, 甚至滿足一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
成都理工大學(xué)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(jīng)實(shí)際工程檢驗(yàn), 在進(jìn)水濃度 CODC r 為 2 000 ～ 5 000 m g/L , BOD 5 為 800 ～ 2
500 m g/L 時(shí), 出水CO DC r 可穩(wěn)定低于 100 mg/L , BOD 5 穩(wěn)定低于 200 mg /L 。
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