制药工业废渣处理

第五节中药废渣的处理技术,一、中药渣的主要来源及化学成分,主要来源：各类中药生产的过程中，其中在中成药的生产过程中所留的药渣，约占中药渣总量的70%，中药材经过提取、煎煮后将会产生大量药渣。化学成分：太白花药渣：总氨基酸、谷氨酸、天冬氨酸、精氨酸、硅、锰、铝、锌、钡、铬、镁、铁等无机元素及少量的维生素C三七药渣：皂苷、多种氨基酸、无机元素、粗蛋白及粗纤维当归药渣：粗白蛋、氨基酸、微量元素锌,二、出渣间药渣的处理,一般对中药生产的出渣间有以下要求：（1）出渣间与其他功能间要最大限度隔离，将容易污染的空间降低到最小。（2）出渣间的药渣排出后立即运走，每次出渣后立即进行全面彻底清洗，如有条件，可将药渣由压缩机挤压至原体积的二分之一，挤压所产生的污水由排污管道排出，这样不仅避免了药渣和药渣滴水造成的二次污染，也大大减少了清洗用水，减轻了污水处理站的压力，同时由于药渣体积压缩而大幅度降低了运输费用。（3）出渣间墙面和地面采用瓷类物质贴面，既便于清洗，又能避免供霉菌附着基。（4）出渣高度尽可能降低，以避免渣水四处飞溅，造成污染。,三、药渣的综合利用处理,（1）焚烧处理焚烧前需要对药渣进行烘干固体物质的燃烧过程复杂，除发生热分解、熔融、蒸发及化学反应外，还伴随有传热、传质过程。对固体废物的焚烧，分解燃烧更为普遍，一般把这一燃烧反应分为热分解过程和燃烧过程两部分。,热分解过程（a）热分解速度与废渣的组成、粒度、加热速度及最终达到的温度等因素有关。（b）热分解时间焚烧体系的温度不断上升，一旦达到某一温度值时，立即引起热分解。和加热速度比较，分解速度要快得多，即分解反应一经引发很快即可分解完全。,燃烧过程当热分解产生的挥发成分，在固体粒子的周围，与空气混合形成气体混合。当达到着火条件时，即立即着火产生气相燃烧，在粒子四周与粒子形成同心的火焰面（反应面）。当挥发速度比氧的扩散速度慢时，反应面稳定在固体表面上，不均一燃烧与气相燃烧同时进行。若挥发速度比氧的扩撒速度快时，反应面就稳定在气相中，此时不会发生不均一反应。由于气相燃烧速度远远快于不均一燃烧速度。当有不均一燃烧发生时，固体总的燃烧速度就由不均一反应速度所控制。,影响废渣燃烧的因素（a）废渣粒度的影响一般来说，燃烧时间固体粒度的1-2次方成正比（b）温度的影响燃烧速度取决于燃烧特性、含水量、炉子结构和燃烧空气量等（c）氧浓度的影响只有当燃烧室处于少量过量空气时，燃烧效果最高（d）时间的影响受进入燃烧室燃料的粒径与密度的制约，粒径越大，停留时间越长，而密度受粒径的影响。为使焚烧停留时间缩短，投料前应预先经破碎处理。,焚烧过程污染物的产生与防治（a）酸性气体的处理以碱性药剂消石灰和烟气中的HCl、SO2发生化学反应，生成NaCl、CaCl2和Na2CO3、CaSO3等（b）NOx的去除a）燃烧控制法通过低浓度燃烧而控制NOx的产生，但氧气浓度低时，已引起不完全燃烧，产生CO进而产生二噁英。b）无催化剂脱氮法将尿素或氨水喷入焚烧炉中内，通过下列反应而分解NOx。4NO+4(NH2)2CO+1/2O22N2+2H2O+CO2该法简单易行，成本低。去除效率约30%，但喷入药剂过多是产生氯化铵，烟囱的烟气变紫,C）催化剂脱氮法在催化剂表面有氨气存在时，将NOx还原成N24NO+4NH3+O24N2+6H2ONO2+NO+2NH32N2+3H2O（c）二噁英的控制最有效的方法是控制“3T”维持炉内高温在800以上（最好900以上），将二噁英完全分解；保证足够的烟气高温停留时间；采用优化炉型和二次喷入空气的方法，充分混合和搅拌烟气使之完全燃烧（d）烟尘的处理烟尘的处理可采用除尘设备，常用的除尘设备有静电除尘器、多管离心式除尘器、滤袋式除尘器等。,（2）堆肥化处理处理工艺主要分为无发酵装置和有发酵装置两种。无发酵装置堆肥工艺大多数是自然风简单式堆肥，由于发酵周期长，无害化程度不高，卫生条件较差，现已很少使用。目前我国极力推荐的发酵方法是有发酵装置机械（动态）堆肥，堆肥周期短（3-7d），物料混合均匀，供氧效果好，机械化程度高等。使用滚筒式发酵装置，该装置可以极大地降低占地面积和发酵周期，药渣经过预处理过程中，进入一级发酵仓，方案采用地卧式旋转发酵滚筒，可有效控制发酵参数，从而调整发酵状态，缩短发酵周期2-3d，大大提高了发酵效率。经过一级发酵仓进入二级发酵仓，在仓内经数次到仓与空气充分接触，在其他生化条件的配合下对药渣进行进一步的熟化，时间为3d，经过了堆肥化过程可以得到绿色农肥产品。,（3）用于食用菌栽种方法是将中药渣趁热倒入干净的塑料袋中，冷却至室温，喷液态菌种再进行培养，则可长出食用菌。像夏枯草、益母草等草本植物的药材，其药渣主要成分是纤维素，纤维素经过加工后，组织结构疏松，能够给食用菌中的酶分解利用，完全可以代替食用菌栽培过程中像棉籽壳等一些物料进行食用菌的栽培。这样不仅可以解决传统的棉籽壳栽培料逐渐缺乏的状况，而且其中的营养物质对于食用菌营养价值的提升也有好处。,（4）加工成保健饲料在中药药材中有一类治疗消化系统的药材，如黄连、木香、吴茱萸以及保肺滋肾的良药五味子等。物理处理首先将药渣风干，然后切碎，每段长度在1cm碱化处理将物理处理过的药渣放入不渗水的水池中，并将占药渣重量4%-5%的氢氧化钠配制成30%-40%的溶液，喷洒在粉碎的秸秆上，堆积数日，不经冲洗，直接喂用。氨化处理首先将风干切碎的药渣装在塑料袋中，按每千克药渣加入20%氨水35kg，然后封口，密封50d后食用。,四、中药药渣焚烧和堆肥方案投资分析,（1）药渣焚烧系统流程图,药渣入口处,药渣收集罐,烘干设备,倾斜式输送带,药渣入口处,烟气达标排放,灰渣外排,主要设备清单及投资分析,（2）药渣堆肥化系统工艺流程图,药渣入口处,烘干设备,药渣收集仓,一级发酵仓,二级发酵仓,肥料,药渣经过预处理过程之后，进入一级发酵仓，本方案采用地卧式发酵滚筒，可有效控制发酵参数，从而调整发酵状态，缩短发酵周期2-3d，大大提高了发酵效率。经过一级发酵仓之后进入二级发酵仓，在仓内经数次到仓与空气充分接触，在其他生化条件的配合下对药渣进行进一步的熟化，熟化时间为3d。经过堆肥化过程，可以得到农肥产品。,主要设备清单及投资分析,（3）两种方案对比分析对于焚烧工艺，具有处理时间短、随到随烧、设备投资低、处理效果好的优点，但是它的投资回报率相对低一些，而且占地面积比较大（主要是炉的面积）。堆肥工艺，克服了传统堆肥工艺的一些缺点，占地面积大大降低，处理周期也短了许多，最终产物得到有益的肥料。它的缺点是与焚烧相比，处理周期仍然长一些，并且设备投资高。,五、中药药渣处理应用实例,1.自甘草废渣中分离黄酮类化合物甘草为豆科植物甘草、胀果甘草或光果甘草的干燥根及根茎，具有补脾益气、清热解毒、祛痰止咳、缓急止痛、调和诸药的功效。甘草中主要有效成分是甘草酸和甘草黄酮类成分，药理学研究表明甘草中黄酮类化合物具有抑菌、抗真菌、增强机体免疫功能、抗HIV、抗肿瘤、抗氧化、保肝等广泛的药理作用，可广泛应用于药品、食品、化妆品等。甘草废渣是在生产甘草酸过程中排出的废弃物，含有大量黄酮类化合物。通过HPLC、制备柱等分析分离手段得到6种单体黄酮，并对其进行结构鉴定。,2.白腐菌固态发酵中药废渣生产蛋白饲料中药废渣一般含水量较高，极易腐败，会对环境造成严重的污染。但中药渣中尚含有蛋白质、纤维素、多糖等可利用成分，及时对其进行综合利用，不仅可以解决污染问题，还可带来一定的经济效益。（1）材料和方法菌种黑曲霉；黄孢原毛平革菌。实验原料中药废渣培养基PDA培养液；固态培养基；直接将经分选的中药渣经121密封灭菌30min做培养基分析方法（a）粗蛋白质含量：凯氏定氮法（b）可溶性蛋白含量：考马斯亮蓝法辅料麦麸、甘蔗渣购自重庆杨家坪动物园,工艺流程,菌种,复壮及活化,一级种子,二级种子,混合种子液,搅拌,发酵,分析,中药渣,添加辅料,底物调配,（2）结果分析原料的蛋白质含量,发酵结果及研究分析（a）辅料对发酵产物蛋白含量的影响（b）原料粒径对发酵产物蛋白含量的影响（c）温度对发酵产物蛋白含量的影响（d）负荷菌种对发酵产物蛋白含量的影响（e）料水比对发酵产物蛋白含量的影响（f）接种量对发酵产物蛋白含量的影响,（3）结论与建议实验结果与综合评分，各因素对发酵产物真蛋白含量和粗纤维含量的影响程度大小依次为：辅料添加量料水质量比粒径接种量温度，混合菌种发酵有非常好的效果。这表明辅料添加量是固态发酵中药渣生