中药制药废水膜法处理的“零排放”方法分析

2021-11-23广州白云山中一药业有限公司吴德飞

区域治理 2021年45期

广州白云山中一药业有限公司吴德飞

中药制药废水处理难度较大，目前主要采用的废水治理方法包括有微生物制药和化学制药等，但是整体效率较低，且缺乏专属性治理技术，导致给废水排放、环境保护都造成较大困扰（见图1）。而膜法处理技术以先进分离材料为载体进行废水处理，并通过膜分离技术实现对废水的高效清洁与二次利用。因此，为实现中药制药废水零排放目标，分析膜法处理技术是必要的。

图1 污水排放水管

一、探讨处理中药制药废水的必要性

水资源短缺是世界性环境问题，在经济水平不断提高的背景下，工业发展使得水环境污染加剧，进一步影响了水资源量。由于中药制药废水组成成分复杂，尤其是有机化合物，难以被生物降解，若是将其排出并进入周围水体，不仅会污染江河湖泊，也会危害到生物链[1]。虽然我国在废水处理方面以及膜处理技术方面起步较晚，但是在不断研究与实验应用下，全球膜生物反应器技术发展飞快，中药医学作为我国文化瑰宝，也是社会经济发展的重要组成部分，因此，“零排放”的废水处理目标是必要的。

此外，中药生产过程中涉及动植物和矿物等原材料的提取、分离与纯化，以及还会使用大量溶剂，这不仅会产生大量中药制药废水，而且还会使废水中含有的有效资源出现极大浪费。中药制药废水稳定性较差，可能存在较大急性毒性，且含有较高的有机物和悬浮物，普通废水处理方法难以满足中药制药废水排放和回收利用的要求。若使用膜法处理技术，能够利用多样化、综合性的膜技术和特种膜材料改善处理流程和效果。由此可见，使用膜法处理技术对中药制药废水进行处理具有极强的环保价值和经济效益。

二、研究中药制药废水现存处理工艺的不足

目前，处理中药制药废水的主要工艺有化学法、生物处理法以及传质法，运用的原理较为相似，都是降解废水直至达到排放标准，整体环保性、处理效率和经济性都较差。主要处理流程为：先将中药制药废水中的悬浮物去掉，主要是提取一些工艺残留下来的细小药渣和胶体，采取的方法是一级处理。之后，将废水中的有机污染物去掉，主要采用二级处理技术和三级处理技术，主要包括中药水溶性有效成分。具体流程为：中药制药废水—格栅（格栅外运）—格栅（碱）—调节池—水解酸化—生物接触氧化—二沉池—出水/污泥浓缩池—污泥压缩机—泥饼外运[2]。该中药制药废水处理技术和流程下，其不足之处主要体现为以下三个方面：第一方面，废水处理需要经过较长时间，时间成本投入较大，但是效率不理想，以二沉池单元为例，在该处理过程中，该环节需要投入相对多的时间成本，尤其是单独的二沉池，所需的处理时间更久，尽管如此，也无法完全去除废水中的沉淀，即废水处理质量、效率都无法得到有效保证；第二方面，中药制药废水组成的稳定性较差，这意味着废水水质和出水水质也不稳定，在该情况下，一些废水尽管经过一系列的处理，但仍没有达到国家规定的废水排放标准；第三方面，从上述流程可见，环节多且较为复杂，导致公司需要投入较多设备，建设一些基础设施，这极大地提高了中药制药废水处理成本，对于公司而言，给技术研发与更新造成影响。

三、分析“零排放”下的中药制药废水膜法处理技术

（一）“零排放”下膜法处理技术的实施思路

膜法处理技术的载体是先进的分离材料，膜技术使用以来，不管是环境问题的解决，还是粉尘、废气中的治理，该处理技术无疑已经成为解决水污染环境问题的重要支撑技术，在清洁水生产技术中，膜分离技术的应用最为广泛。自工作以来，膜法处理技术的应用越来越普遍，应用效果也越来越理想，在全球膜生物反应器技术应用发展下，膜技术可以成功应用于中医药行业，尤其是反渗透技术，已成为制药用水生产的关键技术。

在“零排放”目标下，我国相关研究学者进行了浓缩处理研究以及分子量回收研究，比如吴庸烈对洗参水使用的膜蒸馏技术等，使膜法水处理技术在中药制药废水中的应用以及“零排放”目标的实现成为可能。因此，为满足中药生产企业对废水“零排放”的需求，从根本上解决中药制药废水排放污染问题，膜法处理技术主要从以下两方面展开：一方面，为实现中药的清洁生产，将膜法处理技术应用于产品制造的分离过程，主要运用高性能膜材料进行，一是坚持中药的绿色发展原则、二是做好生产的紧急处理；另一方面，针对中药制药废水处理处置过程落实相应的专属性技术和集成装备，实现中药制药废水中价值性成分的回收与利用。

（二）针对上游生产过程的特种膜材料使用与设备应用

为实现中药制药废水的“零排放”目标，遵循安全、环境保护的原则在中药生产过程中使用特种膜材料，并落实相应处理设备，以此为废水处理奠定良好基础。对于中药生产而言，分离技术是生产过程中的共性关键技术，不仅关系到重要生产工艺能耗，也影响医药资源的利用率，为保证中药生产质量，提升生产效率，可以以中药膜技术为基础，结合材料化学工程实现中药溶液的高效分离和节能减排。之后以现代分离理论推导构建中药溶液环境评价体系，以动态化的评价方式对膜传质过程进行精确评判，实现膜湿润和污染中共性关键技术问题的解决。之后，根据使用的重要特种膜材料选择性组装处理设备，保证膜法处理技术与公司中药生产相贴合[3]。通过构建这一系统和设备结构，可以优化膜工艺过程，增强膜法处理技术的适用性，再将其与膜材料该型设计进行结合，能够实现中药生产工程中的多组分“同步分离”，一方面保证分离所得产物的安全用药要求；另一方面实现生产污染的有效减少。可以说，整个膜工艺设计能够改善公司中药生产过程中的分离效率，并推动中药生产的转型发展，增强其绿色环保性能和可控性能，从根本上减少中药制药废水的产生，为“零排放”目标的实现奠定良好基础。

（三）针对下游废水的膜法处理“零排放”技术

在减少中药制药废水后，将膜法处理技术应用于中药有价值性成分的回收与废水消解中，相较于上一技术流程采用的特种膜材料，该环节主要使用双膜法对废水进行深度处理[4]。所谓双膜法，主要是指反渗透技术与微滤或超滤技术进行有机结合的水处理技术，主要利用物理处理方式，运用膜去除纳米级离子和粒子等物质，由于采用的技术较为先进，所以膜具有极高的隔绝能力，目前该综合水处理技术主要应用于中水回用和废水深度处理工作中。为使中药制药废水安全地实现“零排放”目标，所采用的膜法处理技术主要是双膜法，以该综合技术原理为基础回收利用中药制药废水中具有药效的小分子，即具有价值的资源，比如有机酸或是生物碱等，之后根据中药制药废水理化性质优化膜法处理技术，实现对废水中大分子有机化合物的分级降解处理，比如蛋白质类化合物等，进而实现对中药制药废水的处理和回收利用。通过这一流程，根据废水理化性质和膜法处理工艺能够实现废水有机物的分级降解，一方面回收废水中具有价值的物质；另一方面分离去除纳米级粒子，从而实现重要废水“零排放”[5]。例如，在处理中药脉络宁注射液废水时，先对该废水进行前期预实验和膜技术分级处理，根据公司情况制定膜法废水工艺处理流程。首先，使用双膜法中的超滤膜技术将中药脉络宁注射液废水中的有机酸这类小分子进行有效资源回收，比如绿原酸等，这时废水中主要剩下大分子有机物，包括蛋白质、果胶等[6]。之后，再对超滤膜技术使用后产生的透过液进行反渗透截留处理，以此将透过液中的可回收利用、具有使用价值的药效物质回收利用，而回收难度较高，且使用价值和经济价值较低的废液会进入MBR。经过上述处理，使用反渗透技术处理过的透过液的COD值不超过60mg/L，而MBR出水水质不超过150mg/L。具体流程为：对中药脉络宁注射液废水预处理—超滤—渗透液进行反渗透/截留液进行MBR处理—获得可回收利用药效物质/达到排放标准的水。与以往传统的中药制药废水处理流程不同，通过使用双膜法水处理技术，能够有效简化废水处理流程，将原本的生物处理流程缩短，且废水中水回用率能大大提高，缩短处理时间、提高废水处理效率的同时，也有益于设备成本、土地成本等资源的投入，以满足排水要求。针对中药脉络宁注射液废水，通过使用该膜处理技术，能够有效优化其原液、膜滤液以及去除率指标，尤其是去除率，可以实现有效提升。