皂素生产中废水处理技术的研究进展

omejivo

摘要：分析了皂素生产中废水的污染现状及污染特点，对皂素废水的预处理、生化处理、深度处理以及皂素的清洁生产和废弃物资源化利用几个方面的技术进行分析比较，得出皂素生产中废水处理技术的发展趋势以及废水处理仍面临的问题，提出了合理的建议。
关键词：皂素生产；废水处理技术；ＣＯＤ去除率；资源化利用；清洁生产
中图分类号：Ｘ７０３  文献标识码：Ａ  文章编号：0439－８114（２０12）14－2908-06
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｎ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｆｒｏｍ Ｄｉｏｓｇｅｎｉｎ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
ＳＯＮＧ Ｆｅｎｇ－ｍｉｎ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｓｈａａｎｘｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｎｚｈｏｎｇ ７２３００１，Ｓｈａａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Tｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｄｉｏｓｇｅｎｉｎ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｄｉｏｓｇｅｎｉｎ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｗａｓ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｆｒｏｍ the aspects of ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ， ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｎｄ ｄｅｅｐ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｃｌｅａｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｏｓｇｅｎｉｎ ａｎｄ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｗａｓｔｅ ｆｒｏｍ ｄｉｏｓｇｅｎｉｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｄｉｏｓｇｅｎｉｎ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｆａｃｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍｓ． Tｈｅ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ were gave．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｄｉｏｓｇｅｎｉｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ； ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ of ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ； ｔｈｅ ＣＯＤ ｒｅｍｏｖａｌ ｒａｔｅ； ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ； ｃｌｅａｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
皂素又名皂甙元，是生产甾体激素类药物的基础原料。甾体激素类药物是世界上仅次于抗生素类的第二大类药物，具有很强的抗感染、抗过敏、抗病毒和抗休克的药性［１，２］，该类药物临床应用广泛，需求旺盛。目前主要从一些植物中提取皂素来生产甾体激素类药物，故植物皂素有“激素之母”的称谓。植物皂素主要有三大类即薯蓣皂素、剑麻皂素、番麻皂素，其中薯蓣皂素是生产甾体激素药物最理想的基础原料，世界上２/３以上的甾体激素药物是以薯蓣皂素作基础原料生产的，所以薯蓣皂素在甾体激素药物生产中占有十分重要的地位。世界上薯蓣皂素含量较高的植物资源不多，主要分布在中国和墨西哥，所以我国和墨西哥是薯蓣皂素生产大国［３，４］。
我国自２０世纪５０年代末开始利用野生黄姜、穿地龙生产薯蓣皂素的甾体激素类药物，但在７０年代前，我国甾体激素类药物主要依赖进口。８０年代以后，我国皂素工业发展较快，产品不仅能满足国内需要，而且还出口到美、德、法、日等１２０多个国家和地区。生产薯蓣皂素的原料黄姜、穿地龙在我国西南地区盛产，尤其以秦岭南麓汉水以北及武当山系最适合黄姜生长，该地区所产黄姜皂素含量高、熔点好，符合生物医药工业的技术标准。这些地区皂素生产企业发展迅速，全国２００多家皂素生产企业，８０％以上集中在这些黄姜主产地，皂素生产成为当地的经济支柱产业。但在初期的发展阶段大部分企业的配套设施不完善，治污能力弱，使得皂素生产对当地的生态环境造成严重污染，到２０００年左右已引起了国家环保部门的高度重视，国家相继出台了相应的法规对企业的治污排污提出了严格要求，污染问题成了制约皂素生产企业健康发展的瓶颈。由此对于皂素生产中废水处理的研究也相应得到发展并不断地深入，以期找到更适用更经济的方法使得皂素生产与环境保护相协调，达到经济效益与社会、生态效益均丰收的可持续发展。经过１０多年的研究实践，皂素生产中废水的处理技术及应用均取得一定的成效，在企业发展的同时，当地环境也得到一定的改善。本文从皂素生产中废水的来源特性出发分析废水处理每个阶段的技术方法、特点及适用性，提出皂素生产企业发展的合理建议。
１皂素生产中废水的产生及特点
１．１  皂素生产中废水的产生
薯蓣皂素的加工提取有许多种方法，近年也发展了新的方法，但是目前一般的皂素生产厂家基本上还是采用硫酸或盐酸对黄姜、穿地龙进行酸解，再油剂提取皂素。其传统的基本工艺流程如图１［５］。黄姜生产皂素工艺流程中，产生污水的生产环节主要为酸水解、过滤后以及中和、洗涤后，产生污水量约４００～５００ ｍ３／ｔ产品。
１．２  皂素生产中废水的特点
由于皂素生产中产生污水的环节主要是酸水解，过滤后的皂素废水的酸度很大，一般ｐＨ都在１．０左右，从黄姜中提取了皂素后，黄姜本身含有的淀粉、水溶性皂甙、黄姜色素、黄姜油等有机成分一并进入废水，使得废水有机物含量很高，且颜色很深。皂素废水具有以下特点［６］：①可生化性差。ＢＯＤ∶ＣＯＤ约０．２７；②糖分含量高：综合废水总糖含量约２％，其中大部分为单糖；③污染负荷重。ＣＯＤＣｒ高达２０ ０００～３０ ０００ ｍｇ／Ｌ（综合废水），其中头道液（约占废水量２０％）ＣＯＤ高达９０ ０００～１１０ ０００ ｍｇ／Ｌ；④酸度高。ｐＨ值范围为０．７～２．５；⑤盐分高。在ｐＨ值１．０的废水中，Ｃｌ－含量为９ ６００ ｍｇ／Ｌ（ＨＣｌ水解工艺），ＳＯ４２－含量为１１ ３００ ｍｇ／Ｌ（Ｈ２ＳＯ４水解工艺）；⑥色度高。色度可达到３ ５００倍。