中药渣综合利用技术及实际工程案例

文_田浩杨 路明哲 肖倩 深圳市润科环保应用技术研究有限公司

1 中药废渣现状与特点

中药主要由动植物和部分矿物类药材组成，其中大部分为植物类药材，占85%以上。近年来我国中药废弃物超过1.6×107t。中药废弃物主要来源于中药材生产过程中的废弃根、茎、叶、果肉、果核等及加工过程的下脚料。中药废渣一般为湿物料，具有高有机质、高湿易腐、强烈异味等特点。随着国家对环境治理力度的加大，如何进行中药渣的无害化、资源化，已成为中药行业面临的重要课题。

2 中药渣预处理技术

2.1 规模化粉碎

粉碎法是指用粉碎、研磨切割等物理手段对中药渣进行处理，以充分减小药渣原料大小。球磨粉碎和锤磨粉碎是常用的粉碎方式，球磨粉碎更有利于破坏生物质原料的细胞结构；锤磨粉碎后的生物质药渣粒径大，均匀度差，有机质含量比球磨粉碎高，灰分含量降低。

2.2 干燥预处理

干燥预处理包括通风晾晒干燥、机械干燥等。自然干燥如建设阳光棚等，成本低但效率也低，出料含水量不稳定，故通常只将其作为预处理的第一个步骤。机械干燥包括强制通风、热风等干燥等，此外，微波干燥等技术也有工程应用。

2.3 化学预处理

①热水预处理：高温高压条件下利用水蒸汽来处理生物质药渣，热水预处理可以分解木质纤维素，降低灰分及无机离子含量，降低热解产物中的固体产率。

②稀酸预处理：利用酸降解半纤维素，增加酶解糖化纤维素。工艺简单、成本低廉，但会产生酸性废水且需再次干燥。

③碱性溶液预处理：与木质素酸性分子反应，使木质素溶解，酯键会发生断裂，大分子转变为小分子。

3 中药渣资源化技术

3.1 药渣燃烧技术

3.1.1 直接燃烧技术

直接燃烧是指把中药渣原料送入适合生物质燃烧的生物质锅炉中直接燃烧，传统炉灶燃烧方式燃烧热效率不足20%，生物质锅炉适用于相对集中、大规模利用生物质资源。

3.1.2 混合燃烧技术

混合燃烧技术包括两种方式。一种是将生中药渣与燃煤在燃料场进行混合后燃烧；另一种是设置独立的中药渣处理和给料生产线，经过机械或者气动形式给料，然后在现有的燃煤喷入系统和燃烧器中燃烧。这种情况下燃料的混合发生于燃烧室，不会影响化石燃料的输送系统，但投资相对较高，安装相对复杂。

3.2 工程实例

3.2.1 扬子江药业江苏中药渣综合利用项目

项目将两台燃煤锅炉改造为生物质锅炉，中药渣作为生物质能源锅炉燃料替代化石类能源煤炭生产蒸汽。据相关资料介绍，该系统可产出蒸汽20520t，缺口部分从外部购入。项目实施后可减少原煤消耗10800t，折标准煤7714.44t。

3.2.2 华润电力古城有限公司药渣掺烧项目

河南华润电力古城有限公司通过技改将药渣（危废）掺烧原煤后送入高温炉膛无害化处置。2018年4月通过河南省环保厅组织的专家评审，2018年7月取得危险废物经营许可证。

3.3 药渣热解技术

中药渣生物质主要成分是纤维素、半纤维素与木质素，它们的热解速率、机制与途径各不相同。纤维素和半纤维素热解后主要产生挥发分，木质素主要产生焦炭。热裂解产生物油一般工艺流程包括干燥、粉碎、热解、焦炭和灰分离、气态生物油冷却和收集。

3.4 药渣气化制备燃气技术及应用实例

药渣气化基本原理是在不完全燃烧条件下，将中药渣加热同时加气化剂（空气、氧气或水蒸气），使高分子量的烃类化合物裂解，变成较低分子量的可燃性气体，其产品主要指CO、H2、CH4等与N2等混合气体。生物质气化重点关注热值、挥发分两项物料指标。气化炉是生物质气化的关键核心部件，主要分固定床和流化床两大类。

3.4.1 山东步长制药项目

技术依托单位为山东百川同创能源有限公司，项目年处理中药药渣5.1万t（含水率75%），日产气量大于8万Nm3。工艺流程为原料收储运、预处理、热解气化、燃烧制气及烟气处理。每年为企业生产提供蒸汽4.2万t，产生经济效益899.88万元，年节约药渣清运和处理费用200万元。

3.4.2 广东九骐生态环境科技有限公司项目

广东九骐生态环境科技有限公司生物质颗粒燃料建设项目位于揭阳市揭东区，主要处置废弃药渣、笋壳等，并将其加工为生物质颗粒。

主要生产流程：粉碎机粉碎后，经过烘干炉烘干，烘干炉、气化炉首次点火采用能源电，后面通过草本药渣经气化炉产气供热；草本药渣经过烘干炉烘干后，进入气化炉形成灰渣及可燃气体供热燃烧；经过二次烘干的的按材料经过混合破碎后，通过造粒机造粒成型，作为生物质成型燃料出售。

3.5 药渣液化技术及应用案例

生物质药渣液化工艺可分为生物化学法和热化学法，生物化学法主要指利用微生物作用，通过水解、发酵等过程将生物质转化为燃料乙醇的方法。

3.6 药渣制造成型燃料技术及工程实例

国内外多年来应用的成型机主要有颗粒燃料成型机和棒状或块状成型机。环模机为国外颗粒燃料成型机的主流机型且技术成熟。

3.6.1 吉林通化修正药业药渣制粒

吉林通化修正药业为国内知名企业，药渣制粒项目主要工艺流程有破碎、造粒、输送、除尘。该套药渣做燃料颗粒的生产线，产量在1～1.5t/h之间。组成设备有多功能粉碎机，生物质颗粒机，颗粒冷却机以及除尘设备，输送设备等辅助设备。

3.6.2 九骐生态环境科技有限公司(气化+造粒)

该项目位于广东省揭阳市，主要生产流程为：①大草本药渣通过粉碎机粉碎后，经过烘干炉烘干，烘干炉、气化炉首次点火采用能源电，后面通过草本药渣经气化炉产气供热；②草本药渣经过烘干炉烘干后，进入气化炉形成灰渣及可燃气体供热燃烧；③经过二次烘干的的按材料经过混合破碎后，通过造粒机造粒成型，作为生物质成型燃料出售。

3.7 药渣生物发酵技术及应用案例

药渣生物发酵是指利用微生物和有活性的离体酶处理药渣，为人类生产有用的生物产品。代表技术为生物质药渣厌氧消化。

3.7.1 山东省农业科学院农业资源与环境研究所

山东省农业科学院农业资源与环境研究所利用中药厂产生的药渣为发酵原料（75%～80%含水率），与药厂废水联合厌氧发酵，通过与沼液、水适当配比进行堆沤预处理，入池后添加适量NaOH，发酵原料TS浓度为7%～9%，部分沼液作为接种物，启动速度快且产气高效。部分沼液回流，以保证厌氧罐内微生物浓度。

工艺应用：鲁南制药厂消积口服液药渣。发酵原料配比为消积口服液药渣2t/d，药厂洗罐废水5t/d。步骤如下：①破碎②预处理③厌氧发酵④产沼气 ⑤固液分离，沼渣用作有机肥剩余沼液调制液体肥。

3.7.2 武汉工程大学中药渣厌氧处理研究

武汉工程大学的徐俊虎等选取地黄药渣在实验室前提下开展厌氧特征研究，并根据地黄药渣厌氧特性设计厌氧反应器，以实现过程可控、反应连续稳定运行。

3.8 药渣肥料化利用技术及工程案例

药渣堆肥化就是利用微生物的作用，将药渣堆料中不稳定的有机物降解和转化成为较为稳定的有机质，并使挥发性物质减少、异味减轻;堆料物理性状明显改善，便于储存、运输和施用。好氧堆肥过程中堆体温度较高，微生物活性强，有机物分解速率快，降解更为彻底;堆肥过程中，热灭活作用可杀死药渣中的病菌、虫卵及等有害物质。

3.8.1 华润三九（雅安）药渣堆肥项目

项目药渣年产量9186t/a,主要成分为粗纤维、淀粉、多糖，不含重金属等有毒有害物质。2019年雅安三九将药渣处置模式变更为“中药材-药渣、保健食品-有机肥-中药材”的闭环循环生产模式。

3.8.2 广州白云山药渣堆肥应用

广州白云山星珠药业有限公司年产中药药渣超过4万t,全部外售用于农肥。广州白云山汉方现代药业有限公司废药渣产量120t/a，用途为制肥料。

4 结语

①我国药渣处理处置新技术发展缓慢，生物质废物资源化技术较为传统且单一。②我国药渣资源化工程规模普遍小，缺少相关标准及成套专用先进设备，部分设备落后且效率低。③生物质资源化相关法律法规还有待完善,部分行业依靠补贴政策才能实现盈利，未完全实现市场化。