中藥制藥廢水膜法處理的“零排放”方法分析

廣州白云山中一藥業(yè)有限公司 吳德飛

中藥制藥廢水處理難度較大，目前主要采用的廢水治理方法包括有微生物制藥和化學(xué)制藥等，但是整體效率較低，且缺乏專屬性治理技術(shù)，導(dǎo)致給廢水排放、環(huán)境保護(hù)都造成較大困擾（見圖1）。而膜法處理技術(shù)以先進(jìn)分離材料為載體進(jìn)行廢水處理，并通過膜分離技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水的高效清潔與二次利用。因此，為實(shí)現(xiàn)中藥制藥廢水零排放目標(biāo)，分析膜法處理技術(shù)是必要的。

圖1 污水排放水管

一、探討處理中藥制藥廢水的必要性

水資源短缺是世界性環(huán)境問題，在經(jīng)濟(jì)水平不斷提高的背景下，工業(yè)發(fā)展使得水環(huán)境污染加劇，進(jìn)一步影響了水資源量。由于中藥制藥廢水組成成分復(fù)雜，尤其是有機(jī)化合物，難以被生物降解，若是將其排出并進(jìn)入周圍水體，不僅會(huì)污染江河湖泊，也會(huì)危害到生物鏈[1]。雖然我國在廢水處理方面以及膜處理技術(shù)方面起步較晚，但是在不斷研究與實(shí)驗(yàn)應(yīng)用下，全球膜生物反應(yīng)器技術(shù)發(fā)展飛快，中藥醫(yī)學(xué)作為我國文化瑰寶，也是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分，因此，“零排放”的廢水處理目標(biāo)是必要的。

此外，中藥生產(chǎn)過程中涉及動(dòng)植物和礦物等原材料的提取、分離與純化，以及還會(huì)使用大量溶劑，這不僅會(huì)產(chǎn)生大量中藥制藥廢水，而且還會(huì)使廢水中含有的有效資源出現(xiàn)極大浪費(fèi)。中藥制藥廢水穩(wěn)定性較差，可能存在較大急性毒性，且含有較高的有機(jī)物和懸浮物，普通廢水處理方法難以滿足中藥制藥廢水排放和回收利用的要求。若使用膜法處理技術(shù)，能夠利用多樣化、綜合性的膜技術(shù)和特種膜材料改善處理流程和效果。由此可見，使用膜法處理技術(shù)對(duì)中藥制藥廢水進(jìn)行處理具有極強(qiáng)的環(huán)保價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。

二、研究中藥制藥廢水現(xiàn)存處理工藝的不足

目前，處理中藥制藥廢水的主要工藝有化學(xué)法、生物處理法以及傳質(zhì)法，運(yùn)用的原理較為相似，都是降解廢水直至達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，整體環(huán)保性、處理效率和經(jīng)濟(jì)性都較差。主要處理流程為：先將中藥制藥廢水中的懸浮物去掉，主要是提取一些工藝殘留下來的細(xì)小藥渣和膠體，采取的方法是一級(jí)處理。之后，將廢水中的有機(jī)污染物去掉，主要采用二級(jí)處理技術(shù)和三級(jí)處理技術(shù)，主要包括中藥水溶性有效成分。具體流程為：中藥制藥廢水—格柵（格柵外運(yùn)）—格柵（堿）—調(diào)節(jié)池—水解酸化—生物接觸氧化—二沉池—出水/污泥濃縮池—污泥壓縮機(jī)—泥餅外運(yùn)[2]。該中藥制藥廢水處理技術(shù)和流程下，其不足之處主要體現(xiàn)為以下三個(gè)方面：第一方面，廢水處理需要經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間，時(shí)間成本投入較大，但是效率不理想，以二沉池單元為例，在該處理過程中，該環(huán)節(jié)需要投入相對(duì)多的時(shí)間成本，尤其是單獨(dú)的二沉池，所需的處理時(shí)間更久，盡管如此，也無法完全去除廢水中的沉淀，即廢水處理質(zhì)量、效率都無法得到有效保證；第二方面，中藥制藥廢水組成的穩(wěn)定性較差，這意味著廢水水質(zhì)和出水水質(zhì)也不穩(wěn)定，在該情況下，一些廢水盡管經(jīng)過一系列的處理，但仍沒有達(dá)到國家規(guī)定的廢水排放標(biāo)準(zhǔn)；第三方面，從上述流程可見，環(huán)節(jié)多且較為復(fù)雜，導(dǎo)致公司需要投入較多設(shè)備，建設(shè)一些基礎(chǔ)設(shè)施，這極大地提高了中藥制藥廢水處理成本，對(duì)于公司而言，給技術(shù)研發(fā)與更新造成影響。

三、分析“零排放”下的中藥制藥廢水膜法處理技術(shù)

（一）“零排放”下膜法處理技術(shù)的實(shí)施思路

膜法處理技術(shù)的載體是先進(jìn)的分離材料，膜技術(shù)使用以來，不管是環(huán)境問題的解決，還是粉塵、廢氣中的治理，該處理技術(shù)無疑已經(jīng)成為解決水污染環(huán)境問題的重要支撐技術(shù)，在清潔水生產(chǎn)技術(shù)中，膜分離技術(shù)的應(yīng)用最為廣泛。自工作以來，膜法處理技術(shù)的應(yīng)用越來越普遍，應(yīng)用效果也越來越理想，在全球膜生物反應(yīng)器技術(shù)應(yīng)用發(fā)展下，膜技術(shù)可以成功應(yīng)用于中醫(yī)藥行業(yè)，尤其是反滲透技術(shù)，已成為制藥用水生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)。

在“零排放”目標(biāo)下，我國相關(guān)研究學(xué)者進(jìn)行了濃縮處理研究以及分子量回收研究，比如吳庸烈對(duì)洗參水使用的膜蒸餾技術(shù)等，使膜法水處理技術(shù)在中藥制藥廢水中的應(yīng)用以及“零排放”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)成為可能。因此，為滿足中藥生產(chǎn)企業(yè)對(duì)廢水“零排放”的需求，從根本上解決中藥制藥廢水排放污染問題，膜法處理技術(shù)主要從以下兩方面展開：一方面，為實(shí)現(xiàn)中藥的清潔生產(chǎn)，將膜法處理技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品制造的分離過程，主要運(yùn)用高性能膜材料進(jìn)行，一是堅(jiān)持中藥的綠色發(fā)展原則、二是做好生產(chǎn)的緊急處理；另一方面，針對(duì)中藥制藥廢水處理處置過程落實(shí)相應(yīng)的專屬性技術(shù)和集成裝備，實(shí)現(xiàn)中藥制藥廢水中價(jià)值性成分的回收與利用。

（二）針對(duì)上游生產(chǎn)過程的特種膜材料使用與設(shè)備應(yīng)用

為實(shí)現(xiàn)中藥制藥廢水的“零排放”目標(biāo)，遵循安全、環(huán)境保護(hù)的原則在中藥生產(chǎn)過程中使用特種膜材料，并落實(shí)相應(yīng)處理設(shè)備，以此為廢水處理奠定良好基礎(chǔ)。對(duì)于中藥生產(chǎn)而言，分離技術(shù)是生產(chǎn)過程中的共性關(guān)鍵技術(shù)，不僅關(guān)系到重要生產(chǎn)工藝能耗，也影響醫(yī)藥資源的利用率，為保證中藥生產(chǎn)質(zhì)量，提升生產(chǎn)效率，可以以中藥膜技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合材料化學(xué)工程實(shí)現(xiàn)中藥溶液的高效分離和節(jié)能減排。之后以現(xiàn)代分離理論推導(dǎo)構(gòu)建中藥溶液環(huán)境評(píng)價(jià)體系，以動(dòng)態(tài)化的評(píng)價(jià)方式對(duì)膜傳質(zhì)過程進(jìn)行精確評(píng)判，實(shí)現(xiàn)膜濕潤(rùn)和污染中共性關(guān)鍵技術(shù)問題的解決。之后，根據(jù)使用的重要特種膜材料選擇性組裝處理設(shè)備，保證膜法處理技術(shù)與公司中藥生產(chǎn)相貼合[3]。通過構(gòu)建這一系統(tǒng)和設(shè)備結(jié)構(gòu)，可以優(yōu)化膜工藝過程，增強(qiáng)膜法處理技術(shù)的適用性，再將其與膜材料該型設(shè)計(jì)進(jìn)行結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)中藥生產(chǎn)工程中的多組分“同步分離”，一方面保證分離所得產(chǎn)物的安全用藥要求；另一方面實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)污染的有效減少?？梢哉f，整個(gè)膜工藝設(shè)計(jì)能夠改善公司中藥生產(chǎn)過程中的分離效率，并推動(dòng)中藥生產(chǎn)的轉(zhuǎn)型發(fā)展，增強(qiáng)其綠色環(huán)保性能和可控性能，從根本上減少中藥制藥廢水的產(chǎn)生，為“零排放”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)奠定良好基礎(chǔ)。

（三）針對(duì)下游廢水的膜法處理“零排放”技術(shù)

在減少中藥制藥廢水后，將膜法處理技術(shù)應(yīng)用于中藥有價(jià)值性成分的回收與廢水消解中，相較于上一技術(shù)流程采用的特種膜材料，該環(huán)節(jié)主要使用雙膜法對(duì)廢水進(jìn)行深度處理[4]。所謂雙膜法，主要是指反滲透技術(shù)與微濾或超濾技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合的水處理技術(shù)，主要利用物理處理方式，運(yùn)用膜去除納米級(jí)離子和粒子等物質(zhì)，由于采用的技術(shù)較為先進(jìn)，所以膜具有極高的隔絕能力，目前該綜合水處理技術(shù)主要應(yīng)用于中水回用和廢水深度處理工作中。為使中藥制藥廢水安全地實(shí)現(xiàn)“零排放”目標(biāo)，所采用的膜法處理技術(shù)主要是雙膜法，以該綜合技術(shù)原理為基礎(chǔ)回收利用中藥制藥廢水中具有藥效的小分子，即具有價(jià)值的資源，比如有機(jī)酸或是生物堿等，之后根據(jù)中藥制藥廢水理化性質(zhì)優(yōu)化膜法處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水中大分子有機(jī)化合物的分級(jí)降解處理，比如蛋白質(zhì)類化合物等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)中藥制藥廢水的處理和回收利用。通過這一流程，根據(jù)廢水理化性質(zhì)和膜法處理工藝能夠?qū)崿F(xiàn)廢水有機(jī)物的分級(jí)降解，一方面回收廢水中具有價(jià)值的物質(zhì)；另一方面分離去除納米級(jí)粒子，從而實(shí)現(xiàn)重要廢水“零排放”[5]。例如，在處理中藥脈絡(luò)寧注射液廢水時(shí)，先對(duì)該廢水進(jìn)行前期預(yù)實(shí)驗(yàn)和膜技術(shù)分級(jí)處理，根據(jù)公司情況制定膜法廢水工藝處理流程。首先，使用雙膜法中的超濾膜技術(shù)將中藥脈絡(luò)寧注射液廢水中的有機(jī)酸這類小分子進(jìn)行有效資源回收，比如綠原酸等，這時(shí)廢水中主要剩下大分子有機(jī)物，包括蛋白質(zhì)、果膠等[6]。之后，再對(duì)超濾膜技術(shù)使用后產(chǎn)生的透過液進(jìn)行反滲透截留處理，以此將透過液中的可回收利用、具有使用價(jià)值的藥效物質(zhì)回收利用，而回收難度較高，且使用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值較低的廢液會(huì)進(jìn)入MBR。經(jīng)過上述處理，使用反滲透技術(shù)處理過的透過液的COD值不超過60mg/L，而MBR出水水質(zhì)不超過150mg/L。具體流程為：對(duì)中藥脈絡(luò)寧注射液廢水預(yù)處理—超濾—滲透液進(jìn)行反滲透/截留液進(jìn)行MBR處理—獲得可回收利用藥效物質(zhì)/達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的水。與以往傳統(tǒng)的中藥制藥廢水處理流程不同，通過使用雙膜法水處理技術(shù)，能夠有效簡(jiǎn)化廢水處理流程，將原本的生物處理流程縮短，且廢水中水回用率能大大提高，縮短處理時(shí)間、提高廢水處理效率的同時(shí)，也有益于設(shè)備成本、土地成本等資源的投入，以滿足排水要求。針對(duì)中藥脈絡(luò)寧注射液廢水，通過使用該膜處理技術(shù)，能夠有效優(yōu)化其原液、膜濾液以及去除率指標(biāo)，尤其是去除率，可以實(shí)現(xiàn)有效提升。

四、結(jié)論

綜上所述，在“零排放”目標(biāo)下，膜法處理技術(shù)可以在安全、環(huán)保的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)中藥制藥廢水的高效處理。因此，為推動(dòng)公司更好發(fā)展、節(jié)約廢水處理成本，應(yīng)深入研究膜技術(shù)的綜合運(yùn)用，尤其是雙膜法，并引進(jìn)特種膜材料于中藥生產(chǎn)過程中，從而達(dá)到減少廢水量、促進(jìn)公司可持續(xù)發(fā)展。