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制藥等，但是整體效率較低，且缺乏專屬性治理技術，導致給廢水排放、環境保護都造成較大困擾（見圖1）。而膜法處理技術以先進分離材料為載體進行廢水處理，并通過膜分離技術實現對廢水的高效清潔與二次利用。因此，為實現中藥制藥廢水零排放目標，分析膜法處理技術是必要的。

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境問題，在經濟水平不斷提高的背景下，工業發展使得水環境污染加劇，進一步影響了水資源量。由于中藥制藥廢水組成成分復雜，尤其是有機化合物，難以被生物降解，若是將其排出并進入周圍水體，不僅會污染江河湖泊，也會危害到生物鏈[1]。雖然我國在廢水處理方面以及膜處理技術方面起步較晚，但是在不斷研究與實驗應用下，全球膜生物反應器技術發展飛快，中藥醫學作為我國文化瑰寶，也是社會經濟發展的重要組成部分，因此，“零排放”的廢水處理目標是必要的。

此外，中藥生產過程中涉及動植物和礦物等原材料的提取、分離與純化，以及還會使用大量溶劑，這不僅會產生大量中藥制藥廢水，而且還會使廢水中含有的有效資源出現極大浪費。中藥制藥廢水穩定性較差，可能存在較大急性毒性，且含有較高的有機物和懸浮物，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，能夠利用多樣化、綜合性的膜技術和特種膜材料改善處理流程和效果。由此可見，使用膜法處理技術對中藥制藥廢水進行處理具有極強的環保價值和經濟效益。

二、研究中藥制藥廢水現存處理工藝的不足

目前，處理中藥制藥廢水的主要工藝有化學法、生物處理法以及傳質法，運用的原理較為相似，都是降解廢水直至達到排放標準，整體環保性、處理效率和經濟性都較差。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小藥渣和膠體，采取的方法是一級處理。之后，將廢水中的有機污染物去掉，主要采用二級處理技術和三級處理技術，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）—格柵（堿）—調節池—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—泥餅外運[2]。該中藥制藥廢水處理技術和流程下，其不足之處主要體現為以下三個方面：第一方面，廢水處理需要經過較長時間，時間成本投入較大，但是效率不理想，以二沉池單元為例，在該處理過程中，該環節需要投入相對多的時間成本，尤其是單獨的二沉池，所需的處理時間更久，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定性較差，這意味著廢水水質和出水水質也不穩定，在該情況下，一些廢水盡管經過一系列的處理，但仍沒有達到國家規定的廢水排放標準；第三方面，從上述流程可見，環節多且較為復雜，導致公司需要投入較多設備，建設一些基礎設施，這極大地提高了中藥制藥廢水處理成本，對于公司而言，給技術研發與更新造成影響。

三、分析“零排放”下的中藥制藥廢水膜法處理技術

（一）“零排放”下膜法處理技術的實施思路

膜法處理技術的載體是先進的分離材料，膜技術使用以來，不管是環境問題的解決，還是粉塵、廢氣中的治理，該處理技術無疑已經成為解決水污染環境問題的重要支撐技術，在清潔水生產技術中，膜分離技術的應用最為廣泛。自工作以來，膜法處理技術的應用越來越普遍，應用效果也越來越理想，在全球膜生物反應器技術應用發展下，膜技術可以成功應用于中醫藥行業，尤其是反滲透技術，已成為制藥用水生產的關鍵技術。

在“零排放”目標下，我國相關研究學者進行了濃縮處理研究以及分子量回收研究，比如吳庸烈對洗參水使用的膜蒸餾技術等，使膜法水處理技術在中藥制藥廢水中的應用以及“零排放”目標的實現成為可能。因此，為滿足中藥生產企業對廢水“零排放”的需求，從根本上解決中藥制藥廢水排放污染問題，膜法處理技術主要從以下兩方面展開：一方面，為實現中藥的清潔生產，將膜法處理技術應用于產品制造的分離過程，主要運用高性能膜材料進行，一是堅持中藥的綠色發展原則、二是做好生產的緊急處理；另一方面，針對中藥制藥廢水處理處置過程落實相應的專屬性技術和集成裝備，實現中藥制藥廢水中價值性成分的回收與利用。

（二）針對上游生產過程的特種膜材料使用與設備應用

為實現中藥制藥廢水的“零排放”目標，遵循安全、環境保護的原則在中藥生產過程中使用特種膜材料，并落實相應處理設備，以此為廢水處理奠定良好基礎。對于中藥生產而言，分離技術是生產過程中的共性關鍵技術，不僅關系到重要生產工藝能耗，也影響醫藥資源的利用率，為保證中藥生產質量，提升生產效率，可以以中藥膜技術為基礎，結合材料化學工程實現中藥溶液的高效分離和節能減排。之后以現代分離理論推導構建中藥溶液環境評價體系，以動態化的評價方式對膜傳質過程進行精確評判，實現膜濕潤和污染中共性關鍵技術問題的解決。之后，根據使用的重要特種膜材料選擇性組裝處理設備，保證膜法處理技術與公司中藥生產相貼合[3]。通過構建這一系統和設備結構，可以優化膜工藝過程，增強膜法處理技術的適用性，再將其與膜材料該型設計進行結合，能夠實現中藥生產工程中的多組分“同步分離”，一方面保證分離所得產物的安全用藥要求；另一方面實現生產污染的有效減少。可以說，整個膜工藝設計能夠改善公司中藥生產過程中的分離效率，并推動中藥生產的轉型發展，增強其綠色環保性能和可控性能，從根本上減少中藥制藥廢水的產生，為“零排放”目標的實現奠定良好基礎。

（三）針對下游廢水的膜法處理“零排放”技術

在減少中藥制藥廢水后，將膜法處理技術應用于中藥有價值性成分的回收與廢水消解中，相較于上一技術流程采用的特種膜材料，該環節主要使用雙膜法對廢水進行深度處理[4]。所謂雙膜法，主要是指反滲透技術與微濾或超濾技術進行有機結合的水處理技術，主要利用物理處理方式，運用膜去除納米級離子和粒子等物質，由于采用的技術較為先進，所以膜具有極高的隔絕能力，目前該綜合水處理技術主要應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現“零排放”目標，所采用的膜法處理技術主要是雙膜法，以該綜合技術原理為基礎回收利用中藥制藥廢水中具有藥效的小分子，即具有價值的資源，比如有機酸或是生物堿等，之后根據中藥制藥廢水理化性質優化膜法處理技術，實現對廢水中大分子有機化合物的分級降解處理，比如蛋白質類化合物等，進而實現對中藥制藥廢水的處理和回收利用。通過這一流程，根據廢水理化性質和膜法處理工藝能夠實現廢水有機物的分級降解，一方面回收廢水中具有價值的物質；另一方面分離去除納米級粒子，從而實現重要廢水“零排放”[5]。例如，在處理中藥脈絡寧注射液廢水時，先對該廢水進行前期預實驗和膜技術分級處理，根據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將中藥脈絡寧注射液廢水中的有機酸這類小分子進行有效資源回收，比如綠原酸等，這時廢水中主要剩下大分子有機物，包括蛋白質、果膠等[6]。之后，再對超濾膜技術使用后產生的透過液進行反滲透截留處理，以此將透過液中的可回收利用、具有使用價值的藥效物質回收利用，而回收難度較高，且使用價值和經濟價值較低的廢液會進入MBR。經過上述處理，使用反滲透技術處理過的透過液的COD值不超過60mg/L，而MBR出水水質不超過150mg/L。具體流程為：對中藥脈絡寧注射液廢水預處理—超濾—滲透液進行反滲透/截留液進行MBR處理—獲得可回收利用藥效物質/達到排放標準的水。與以往傳統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，能夠有效簡化廢水處理流程，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，縮短處理時間、提高廢水處理效率的同時，也有益于設備成本、土地成本等資源的投入，以滿足排水要求。針對中藥脈絡寧注射液廢水，通過使用該膜處理技術，能夠有效優化其原液、膜濾液以及去除率指標，尤其是去除率，可以實現有效提升。

四、結論

綜上所述，在“零排放”目標下，膜法處理技術可以在安全、環保的情況下實現對中藥制藥廢水的高效處理。因此，為推動公司更好發展、節約廢水處理成本，應深入研究膜技術的綜合運用，尤其是雙膜法，并引進特種膜材料于中藥生產過程中，從而達到減少廢水量、促進公司可持續發展。