植物提取物是以植物為原料，按照對提取的最終產(chǎn)品的用途的需要，經(jīng)過物理化學(xué)提取分離過程，定向獲取和濃集植物中的某一種或多種有效成分，而不改變其有效成分結(jié)構(gòu)而形成的產(chǎn)品。按照提取植物的成份不同，形成甙、酸、多酚、多糖、萜類、黃酮、生物堿等；按照性狀不同，可分為植物油、浸膏、粉、晶狀體等。植物提取物多用于醫(yī)藥行業(yè)、食品行業(yè)、美容行業(yè)以及其它行業(yè)。
植物提取廢水是植物提取物在提取的過程中產(chǎn)生的廢水，現(xiàn)以一篇學(xué)術(shù)文章分析植物提取廢水的處理研究。
1概述
1．1植物提取物生產(chǎn)過程中廢水的來源及特點植物提取物(Plantsextract)是指以物理、化學(xué)和生物學(xué)等手段從以天然植物中提取的某種或某些具有特殊效果的物質(zhì),不改變其有效成分結(jié)構(gòu)而形成的產(chǎn)品。其原料涵蓋森林植物、草原植物、農(nóng)業(yè)栽培植物和海洋植物等。其產(chǎn)品可分為生物堿、苷類、單寧、精油、樹脂、毒性蛋白、酯類、酮類等多種類型的化合物,目前被廣泛應(yīng)用于植物藥、食品添加劑、功能食品、日用化學(xué)品、植物源的農(nóng)藥和獸藥等。
植物提取企業(yè),以植物為原料,經(jīng)粉碎、浸提、精制等工序而得到目標(biāo)產(chǎn)物,其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量含有天然有機污染物的廢水,其主要含有纖維素、半纖維素、糖類和蛋白質(zhì)等各種植物天然產(chǎn)物,以及分離純化過程中的各種有機溶劑等。植物提取企業(yè)排放出的廢水主要來源有以下幾部分:前處理車間清洗原料廢水,提取車間提取廢水和部分提取液以及過濾后的污水,濃縮制劑車間廢水,蒸汽冷凝水和處理離子交換樹脂酸堿液的中和水,罐體清洗、管道及地面沖洗水。
植物提取物生產(chǎn)過程中的廢水通常屬于較難處理的高濃度有機廢水之一,因提取物產(chǎn)品不同、生產(chǎn)工藝不同而差異較大,水質(zhì)波動較大,COD可高達6000mg/L,BOD可達2500mg/L。
隨著植物提取業(yè)的發(fā)展,其消耗的水資源越來越大,水污染問題日益突出。廢水如果不治理,不僅它自身成為了一種不能再利用的被浪費了的資源,而且,不經(jīng)治理直接排放,勢必嚴(yán)重污染自然水體,使有限的可利用水資源更加匱乏。因此,對廢水進行治理,達到排放標(biāo)準(zhǔn)后排放或是達到其工業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)后為其循環(huán)利用,既可降低其生產(chǎn)成本,增加收益,又能節(jié)約日趨減少的可利用水資源,是緩解日趨緊張的水資源問題的重要舉措。
1.2植物提取物生產(chǎn)過程中廢水的分類根據(jù)廢水污染的程度,可分為凈廢水和濁廢水兩類,凈廢水是指各種工業(yè)設(shè)備間接冷卻水和前處理車間清洗原料廢水,它們或是水溫升高,或含有泥沙和植物枝葉,污染輕微,可經(jīng)某些簡單治理后循環(huán)使用或排入水體;濁廢水,主要有酸性或堿性無機廢水,含有機溶劑、含植物提取物殘渣的有機廢水,以及無機有機混合型廢水,它們則是污染嚴(yán)重,需要經(jīng)過特殊的治理才能排放或是循環(huán)利用。
1.3植物提取物生產(chǎn)過程中廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)我國早在1973年就首次頒布了《工業(yè)“三廢”排放試行標(biāo)準(zhǔn)(GBJ4-73)》，對排入地面水的工業(yè)廢水中19項污染物或有害因素的排放標(biāo)準(zhǔn)進行了規(guī)定。1988年國家環(huán)境保護局重新修訂頒布污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)《GB8978-88)》,適用于排放污水和廢水的一切企事業(yè)單位�，F(xiàn)在執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)是1996年10月4日批準(zhǔn),并于1998年1月1日實施的《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)》,按其規(guī)定,植物提取行業(yè)廢水的排放依照該標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的植物提取行業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)值見表1。
2植物提取物生產(chǎn)過程中的廢水治理的基本方法
根據(jù)污染物在治理過程中的變化,可以分為分離治理和轉(zhuǎn)化治理兩大類。分離治理是指通過各種外力(物理或物理化學(xué))的作用,使污染物從廢水中分離出來,一般不改變污染物的化學(xué)本性;轉(zhuǎn)化治理是通過化學(xué)或生物化學(xué)的作用,改變污染物的化學(xué)本性,使其轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)或可分離的物質(zhì),后者再經(jīng)分離予以去除。按照廢水治理手段劃分,主要有:化學(xué)法,傳質(zhì)法及生物處理法�；瘜W(xué)法中,包括混凝、中和處理法、氧化法等;傳質(zhì)法主要有汽提、吹脫、吸附(離子交換)、膜分離等;生物處理法主要包括活性污泥法,生物膜法和厭氧生物處理法等。
因為植物提取物生產(chǎn)過程中的廢水,因提取物產(chǎn)品不同、生產(chǎn)工藝不同而差異較大,所以,在對某一特性廢水治理的過程中,通常會用到幾種不同的處理方法或是幾種不同方法的組合。在以上方法中,應(yīng)用最廣泛的一種則是生物處理法,據(jù)統(tǒng)計,全世界生物法處理的廢水量占處理水總量的65%。
2.1化學(xué)法
化學(xué)法包括混凝、中和處理、氧化等方法。
(1)混凝法。混凝是通過向水中投加一定化學(xué)藥劑,使水中的細分散顆粒和膠體物質(zhì)脫穩(wěn),并進一步形成粗大絮凝體的過程,通過混凝法可以降低廢水的濁度和色度,去除多種高分子物質(zhì)、有機物等,也可去除導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化的可溶性有機物,還能改善污泥的脫水性能。所以,混凝法在植物提取業(yè)廢水治理中廣為使用,它既可以作為獨立的處理方法,也可以和其他處理方法配合使用,作為廢水的預(yù)處理、中間處理或終端處理。影響處理效果的因素有:混凝劑種類和投藥量、廢水水體的pH值、攪拌的速度和時間和沉降時間等。與其他處理方法相比較,混凝法設(shè)備簡單,易于實施,操作維護簡單,便于間歇運行,但處理效果一般,運行費用高,沉渣量大。
(2)中和法。中和法是利用化學(xué)酸堿中和的原理消除廢水中過量的酸或堿,使其pH值達到中性左右的過程。酸性廢水的中和方法有:利用工廠中的堿性廢水或堿性廢渣進行中和;投加堿性藥劑;通過有中和性能的濾料過濾。
(3)氧化法。在處理一些高濃度、難生化降解的有機廢水時候,可以利用它在化學(xué)反應(yīng)過程中能被氧化的性質(zhì),將其直接礦化或提高污染物的可生化性。常用的方法有空氣氧化、氯氧化、臭氧氧化和光氧化等,除此之外,1987年Glaze等人提出了高級氧化法(AdvancedOxidationProcesses/AOP),將其定義為:水處理過程中以羥基自由基作為主要氧化劑的氧化過程。根據(jù)產(chǎn)生自由基的方式和反應(yīng)條件的不同,AOP又可分為Fenton類氧化法、臭氧類氧化法、超聲聲化學(xué)氧化法、濕式氧化法、超臨界水氧化法和光催化氧化法等。
2.2傳質(zhì)法
傳質(zhì)法可分為汽提法、吹脫法、吸附(離子交換)法和膜分離法。
(1)汽提法。廢水中可揮發(fā)性溶解物質(zhì),可以用汽提法從廢水中分離出來。汽提過程一般是在密閉的塔內(nèi)進行的。將廢水加熱后,由塔頂送入,塔底送入水蒸氣。當(dāng)水溶液(等于揮發(fā)性物質(zhì)蒸汽壓與水蒸氣壓的和)恰好超過外壓力時,廢水就開始沸騰,這樣加速了揮發(fā)性物質(zhì)由液相轉(zhuǎn)入氣相的過程。另一方面,當(dāng)水蒸氣以氣泡狀態(tài)穿過水層時,水和氣泡表面之間形成了自由界面,這時候,液體就不斷向氣泡內(nèi)蒸汽擴散,當(dāng)氣泡上升到液面時,就開始破裂而放出其中的揮發(fā)性物質(zhì)。所以數(shù)量極多的水蒸氣氣泡顯著地擴大了蒸發(fā)面,加強了傳質(zhì)過程的進行。
(2)吹脫法。將空氣通入一定溫度的廢水中,空氣與溶解狀的揮發(fā)性物質(zhì)可產(chǎn)生兩種作用,一是化學(xué)氧化作用,氧化反應(yīng)的程度與揮發(fā)性物質(zhì)的性質(zhì)、濃度、溫度、pH值等有關(guān);二是吹脫作用,使廢水中溶解狀態(tài)的揮發(fā)性物質(zhì)有液相轉(zhuǎn)為氣相,擴散到大氣中去,此過程屬于傳質(zhì)過程。從廢水中吹脫出來的揮發(fā)性物質(zhì),可用堿性溶液吸收,或是用活性炭吸附。影響吹脫效果的因素有溫度、氣液比、pH值和揮發(fā)性物質(zhì)的性質(zhì)等。
(3)吸附法(離子交換)。吸附法處理廢水就是利用多空性固體(稱為吸附劑)的表面吸附廢水中一種或幾種溶質(zhì)(成為吸附質(zhì)),以去除某種溶質(zhì)的過程。吸附劑對吸附質(zhì)的吸附,既有物理吸附又有化學(xué)吸附。在廢水治理中常用的吸附劑有活性炭、磺化煤、木炭、焦碳、高嶺土、硅藻土、硅膠和爐渣等。吸附劑的性質(zhì)、吸附質(zhì)的性質(zhì)、溫度、濃度、吸附接觸時間和廢水的pH值等,都是影響吸附效果的因素。離子交換,是一種特殊的吸附,其特點在于它主要吸附離子化的物質(zhì),而且吸附過程中伴隨著等當(dāng)量交換。
(4)膜分離法。膜分離是利用特殊制造的多孔材料的攔截能力,以物理截留的方式去除廢水中一定顆粒大小的雜質(zhì)。在壓力驅(qū)動下,顆粒較小的物質(zhì)可通過纖維壁上的微孔到達膜的另一側(cè),而顆粒較大的物質(zhì)則不能透過纖維壁而被截留,從而達到篩分廢水中不同大小組分的目的。其過濾的精度和濾膜本身的孔徑大小有關(guān),根據(jù)孔徑的大小可分為微濾、超濾、納濾、和反滲透。膜分離技術(shù)和膜分離產(chǎn)品最近受到了市場的高度關(guān)注,因為它具有下優(yōu)點:對雜質(zhì)的去除效率高,產(chǎn)水水質(zhì)大大好于傳統(tǒng)方法;徹底消除或是大大減少化學(xué)藥劑的使用,避免二次污染;系統(tǒng)易于自動化,可靠性高,運行簡易;占地面積要求小。
2.3生物處理法
生物處理法是通過自然界廣泛存在的巨量微生物的新陳代謝作用,將廢水中的有機物氧化分解為穩(wěn)定的無機物的過程。主要的處理方法有活性污泥法,生物膜法和厭氧生物處理法。生物處理法是當(dāng)今廢水治理最常用的方法,據(jù)統(tǒng)計,全世界生物法處理的廢水量占處理水總量的65%。
(1)活性污泥法�；钚晕勰喾ň褪且猿蕬腋畹幕钚晕勰酁橹黧w,利用活性污泥的吸附凝聚和氧化分解作用來凈化廢水中的有機物�；钚晕勰鄬τ袡C物的降解包括絮凝、吸附,分解、氧化,沉淀與濃縮幾個過程。溶解氧、水溫、營養(yǎng)物質(zhì)、pH值、有毒物質(zhì)等都能影響其處理效果。
(2)生物膜法。生物膜法與活性污泥法的主要區(qū)別在于生物膜法是微生物以膜的形式或固定、或附著生長于固體填料(或稱載體)的表面,而活性污泥法則是活性污泥以絮體方式懸浮生長于處理構(gòu)筑物中。與傳統(tǒng)活性污泥法相比,生物膜法的運行穩(wěn)定、抗沖擊能力強、更為經(jīng)濟節(jié)能、無污泥膨脹問題、能夠處理低濃度廢水等優(yōu)點。生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、接觸氧化法和生物流化床等都屬于生物膜法。
(3)厭氧處理法。厭氧生物處理法適合于對于高濃度有機廢水的處理,它是在斷絕與空氣接觸的條件下,依賴兼性厭氧菌和專性厭氧菌來降解有機物,將大分子的有機物首先水解成低分子化合物,然后再轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳等的過程。厭氧生物處理過程又稱為厭氧消化。分為水解、發(fā)酵,產(chǎn)氫、產(chǎn)乙酸,產(chǎn)甲烷等三個階段,由不同的微生物種群交替完成的。溫度、pH值、氧化還原電位、營養(yǎng)、有機負(fù)荷、有毒物質(zhì)等都是影響厭氧消化處理效果的因素。厭氧生物處理有厭氧接觸法、厭氧生物濾池和厭氧生物轉(zhuǎn)盤、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB)、厭氧流化床反應(yīng)器、兩相厭氧消化系統(tǒng)等方法。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
3植物提取物生產(chǎn)過程中廢水的治理的流程
植物提取物生產(chǎn)過程中的廢水,不僅因為目的產(chǎn)物不同、工藝不同而水質(zhì)不同,而且,在同一企業(yè)用同一工藝生產(chǎn)同一目的產(chǎn)物的不同工段中,其水質(zhì)也差異甚大。比較先進的廢水治理方法,應(yīng)是不同性質(zhì)廢水分類收集,分類處理。對于植物提取業(yè)清洗原料的廢水和各種工業(yè)設(shè)備的冷卻水,可以采用相對比較簡單的冷卻、過濾、沉降等物理方法處理,降低水溫,除去其中的植物原料枝葉及泥沙后即可循環(huán)使用;提取車間、制劑車間的廢水及罐體、管道的沖洗水,可根據(jù)其廢水的特性(含酸含堿、含植物提取殘渣、含有機溶劑、含難生化降解有機物或是含對微生物有抑制作用的植物天然產(chǎn)物)而采用中和、混凝、氧化、生物處理等相應(yīng)的行之有效的方法。植物提取物生產(chǎn)過程中廢水治理的大體流程可用圖1來表示。
4結(jié)束語
由于植物提取行業(yè)廢水的多樣化,因此采取的治理方法亦是多樣化的。對植物提取業(yè)廢水的治理,應(yīng)根據(jù)其水質(zhì)的特異性,采用不同的治理方法或是不同治理方法的組合。通過以上對植物提取業(yè)廢水治理現(xiàn)狀的討論,不難看出,今后應(yīng)該從以下幾個方面進行研究和實踐:
(1)推行綠色化生產(chǎn)工藝和清潔化生產(chǎn)管理,力求實施生產(chǎn)工藝的閉路循環(huán)。對生產(chǎn)的各個工序進行清潔化生產(chǎn)與管理,消除漏、滴、跑、冒!等現(xiàn)象;同時,也應(yīng)考慮物流的閉路循環(huán),努力實現(xiàn)“零”排放。
(2)采取清污分流,避免重復(fù)污染,對廢水分類收集,分類治理。
(3)開發(fā)新型廢水治理技術(shù)、高效低能耗的廢水治理裝置,特別是復(fù)合處理裝置的研究開發(fā)。
