淺析植物提取制藥生產(chǎn)過程中的污水排放

王棟

【摘 要】 通過分析以植物原料為主的提取制藥各個工藝段所排廢水COD濃度的不同，為廢水處理工藝設(shè)計提供參考，使設(shè)計更加合理可行。

【Abstract】Through analyzing the different concentration of COD in the wastewater from each process section of extraction pharmaceutical based on the plant raw material， the reference for the design of wastewater treatment process is provided， so as to make the design more reasonable and feasible.

【關(guān)鍵詞】提取制藥；COD；污水排放

【Keywords】extraction pharmaceutical； COD； sewage discharge

【中圖分類號】X703 【文獻標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）05-0158-02

1 引言

提取類制藥系指運用物理、化學(xué)、生物化學(xué)的方法，將生物（動物、植物、海洋生物等，不包括微生物）中起重要生理作用的各種基本物質(zhì)經(jīng)過提取、分離、純化等手段制造藥物的過程。提取類藥物大多數(shù)是以植物提取為主的天然藥物和以動物提取為主的生化藥物。提取類藥物多為單一成分，屬于天然存在的物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)不經(jīng)過化學(xué)修飾或人工合成。

提取類制藥工藝流程可分為：原料藥材的選擇和預(yù)處理、粉碎、提取、分離、精制純化、干燥或制劑。在一些工藝單元中會產(chǎn)生部分生產(chǎn)廢水，不同工藝單元所產(chǎn)生的廢水有所不同。以植物為主要原料的提取制藥生產(chǎn)中采用的制藥原料均系天然物質(zhì)，經(jīng)過工藝加工后，有效成分被收集利用，殘留的剩余物質(zhì)主要是生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的蛋白質(zhì)、鞣質(zhì)、樹脂、糖類、淀粉、黏液質(zhì)、果膠、纖維素、栓皮、石細胞等[1]。本文主要針對以植物藥材為原料的提取制藥工藝各個單元產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水進行淺析，用于污水處理工藝設(shè)計的參考。

2 植物提取制藥工藝流程

植物提取制藥是指從植物中提取具有藥效的物質(zhì)或有效成分，這些物質(zhì)可以是明確的單一物質(zhì)，一般指化學(xué)上的單體化合物，能用分子式和結(jié)構(gòu)式表示，并具有一定的理化性質(zhì)，如某種生物堿、苷、揮發(fā)油、黃酮、有機酸等。然而一種中藥中往往含有多種有效成分，一種有效成分又有多方面的藥理作用。因此具有藥效的物質(zhì)也可以是植物中一部分成分，甚至可以是全部成分。在提取工藝中，盡量提取出有藥效的物質(zhì)或有效成分，最低限度地浸出無效甚至有害的物質(zhì)。最典型的植物提取制藥工藝如下：

原料→清洗→粉碎→提取→分離→濃縮→制劑

在清洗、提取、分離、濃縮、制劑各個單元的工藝生產(chǎn)過程中都會產(chǎn)生不同濃度的廢水[2]。制劑工藝根據(jù)不同需要可制成固體制劑、液體制劑等，且制劑過程中所產(chǎn)生的廢水水量較少，濃度較低，在此不再詳細研究，重點分析清洗、提取、分離、濃縮四個工藝環(huán)節(jié)的污水排放情況。

3 重點工藝單元污水排放分析

通過對通化、石家莊、白山3個以植物提取制藥為主的中藥制藥企業(yè)植物提取工藝各生產(chǎn)單元排水取樣進行歸納和匯總，此3個制藥廠均以中藥提取制藥為主，采用的原料藥也多為植物類藥材。對以上3個制藥廠重點工藝單元取樣檢測，分析出各重點工藝單元污水排放的情況如下：

3.1 清洗工藝單元

原料的清洗是將藥材通過洗滌或水漂除去雜質(zhì)和毒性成分的一種方法。通過清洗，附著在藥材表面的泥砂、鹽分等被清除。因此清洗工藝單元所排廢水中的主要污染物質(zhì)為懸浮物、鹽分和少量動植物油等。分析實際取樣檢測結(jié)果，此種廢水COD濃度較低，一般在200～500mg/L[3]。

3.2 提取工藝單元

最常用的提取方法是浸提，它是指利用適當(dāng)?shù)娜軇┖?/p>

方法，將有效成分從原料藥中提取出來的過程，通常也稱

為浸出過程。浸提過程中，不同浸提溶劑對浸提效果具有顯著的影響，最常用的浸提溶劑是水、乙醇及不同濃度的乙醇液。

常用的提取工藝有“水提醇沉法”和“醇提水沉法”等。水提醇沉法是以水浸出法提取中藥有效成分，再以乙醇沉淀去除雜質(zhì)的方法。其基本原理是利用中藥中的大多數(shù)成分，如生物堿鹽、苷類、有機酸、多糖等易溶于水和醇的特點，用水提出，并將提取液濃縮，加入適當(dāng)?shù)囊掖己拖∫掖挤磸?fù)數(shù)次沉降，除去其不溶解的物質(zhì)，最后得到澄清的液體。加入乙醇時，應(yīng)使藥液含醇量逐步提高，防止一次加入過量的乙醇，使其有效成分一起被沉出。通常當(dāng)含醇量達50%～60%時即可除去淀粉等雜質(zhì)；含醇量達75%時，可除去蛋白質(zhì)等雜質(zhì)；當(dāng)含醇量達到80%時，幾乎可除去全部蛋白質(zhì)和多糖、無機鹽類雜質(zhì)，從而保留了既溶于水、又溶于醇的生物堿、苷、氨基酸、有機酸等有效成分。藥液經(jīng)上述步驟處理后，大部分蛋白質(zhì)、精化淀粉、黏液質(zhì)、油脂、脂溶性色素、樹脂等雜質(zhì)均被除去。同時某些水中難溶性成分，如多種苷元、香豆精、內(nèi)酯、芳香酸等水提取液中的含量本來就不高，經(jīng)幾次處理后，較大部分會被沉淀而去除。對于藥液中的鞣質(zhì)、水溶性色素、樹脂等不易被除去的物質(zhì)。通?？衫弥兴幠承┏煞衷谒腥芙舛扰cpH值有關(guān)的性質(zhì)，用酸堿調(diào)節(jié)提取液中的pH值至一定范圍，除去一部分雜質(zhì)以達到精制的目的。醇提水沉法的基本原理及操作大致與水提醇沉法相同。其不同之處是先用乙醇提取可減少生藥中黏液質(zhì)、淀粉、蛋白質(zhì)等雜質(zhì)的浸出，因此此種工藝一般用于這類雜質(zhì)較多的藥材提取中[4]。

當(dāng)提取完成后，濃浸提液會由真空泵輸送至下一工藝單元，清理提取罐時，大部分藥渣會被收集，而殘留的藥渣及殘留的提取液會被清理出來，匯入污水管路。另外，在設(shè)備清洗時也會將提取罐內(nèi)粘附的提取物沖刷下來進入水中產(chǎn)生設(shè)備沖洗廢水。此廢水中主要污染物為提取后的產(chǎn)品、中間產(chǎn)品及溶解的溶劑和藥渣等。在清理醇沉罐或水沉罐和收集沉淀罐內(nèi)膏狀沉淀物時也會有部分膏狀沉淀物散落并隨水沖入污水管路。此種膏狀物質(zhì)溶于水后，對COD影響非常嚴(yán)重，因此本工藝段的污水COD濃度變化幅度大，濃度非常高[5]。經(jīng)取樣并檢測，匯總歸納實驗數(shù)據(jù)，一般提取罐首次排放的廢水根據(jù)提取物和浸提溶劑的不同，COD濃度在5000～20000mg/L，設(shè)備沖洗水，隨沖洗次數(shù)的增加（一般沖洗次數(shù)為2～3次），排放的廢水COD濃度也逐漸降低，可由4000mg/L降至500mg/L。醇沉罐或水沉罐清理時的廢水，當(dāng)采用醇沉工藝時廢水COD濃度一般可達500000mg/L以上；當(dāng)采用水沉工藝時廢水COD濃度一般在200000～300000mg/L。需要特殊說明的是，生產(chǎn)過程中有時會因為操作失誤使乙醇泄露并流入污水管道，此時廢水COD峰值濃度往往會突破百萬，對下游污水站的運行會造成沖擊。

3.3 分離工藝單元

由于提取工藝生產(chǎn)的提取液往往是混合物，因此需要通過分離工藝加以分離純化去除所含的各種雜質(zhì)。常用的分離純化工藝可以分為機械分離和傳質(zhì)分離兩大類。機械分離如過濾、沉降、離心分離、壓榨等。傳質(zhì)分離如蒸餾、萃取、吸附、離子交換等。在實踐中采用機械分離的較多，主要是離心分離、膜分離等。分離工藝所產(chǎn)生的廢水主要來源于分離設(shè)備內(nèi)殘存的提取液及設(shè)備沖洗水[6]。經(jīng)實際取樣檢測，情況如下：膜過濾（采用陶瓷膜過濾）排水COD濃度在100000～200000mg/L；離心分離機（采用碟式分離機）排水COD濃度在50000～150000mg/L；設(shè)備首次清洗水COD濃度一般為10000～100000mg/L。第二遍清洗時一般COD濃度可降至5000mg/L以下。

3.4 濃縮工藝單元

濃縮是利用蒸發(fā)原理，在不同壓力下將提取液加熱后，使提取液中的一部分溶劑氣化并除去，從而提高提取液濃度的方法。一般可分為常壓濃縮和減壓濃縮。本工藝段產(chǎn)生的廢水主要是設(shè)備清洗水，殘留在蒸發(fā)器內(nèi)的濃縮液等。經(jīng)取樣檢測，首次清洗廢水COD濃度一般在3000～5000mg/L，有時會超過10000mg/L，隨著清洗次數(shù)的增加，COD濃度也有所下降。

4 結(jié)論

綜上所述，在以植物類為主要原料的中藥提取制藥中，提取和分離工藝單元產(chǎn)生的廢水濃度較高，最高可達到500000 mg/L以上，清洗工藝單元產(chǎn)生的廢水濃度最低，一般在200～500mg/L。全過程污水主要來源是各個工藝段設(shè)備的清洗水和車間地面清洗水（衛(wèi)生用水）。由于各個工序的先后順序以及各個工藝單元都采取間歇式運行，使廢水也呈間歇式排放，造成排放的污水水量和COD濃度變化也非常大，但多數(shù)情況下COD濃度都在2000～8000mg/L范圍之內(nèi)。參考以上分析，在污水處理工藝設(shè)計時，根據(jù)生產(chǎn)工藝，結(jié)合各個工藝生產(chǎn)單元排放的廢水的情況，選擇合適的污水處理工藝流程并確定各處理單元的設(shè)計參數(shù)，一并考慮瞬時沖擊造成的水質(zhì)、水量波動帶來的影響，使設(shè)計更加經(jīng)濟、合理可行。

【參考文獻】

【1】王效山，夏倫祝. 制藥工業(yè)三廢處理技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

【2】胡曉東. 制藥廢水處理技術(shù)及工程實例[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

【3】陳平. 中藥制藥工藝與設(shè)計[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

【4】張素萍 .中藥制藥工藝與設(shè)備[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

【5】丁忠浩. 有機廢水處理技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

【6】余淦申，郭茂新，黃進勇.工業(yè)廢水處理及再生利用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.