一种多级组合絮凝装置及其选择性去除中药炮制废水中乌头碱类毒性成分的工艺

摘要

本发明涉及到一种多级组合絮凝装置及其选择性去除中药炮制废水中乌头碱类毒性成分的工艺。所述装置包括均内置有搅拌器并依次连接的调节池和絮凝沉淀池；所述装置还包括与各个调节池或絮凝沉淀池连接的盐酸储备池、聚丙烯酸钠储备池、氢氧化钠储备池、聚丙烯酰胺储备池、聚合氯化铝储备池和聚合硫酸铁储备池。本发明工艺尤其适用于川乌、草乌等乌头类中药材炮制废水中生物碱的处理，实现对次乌头碱、新乌头碱、苯甲酰新乌头原碱、苯甲酰乌头原碱、乌头碱等生物碱的选择性去除，且絮凝剂取材容易，价格低廉，构建物体积小，节约成本，处理周期短，操作简便，效果明显且稳定性强。

说明书

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，特别涉及一种多级组合絮凝装置及其选择性 去除中药炮制废水中乌头碱类毒性成分的工艺。

背景技术

乌头类中药材在中成药中有较为广泛的应用，其中川乌、草乌、附子及其炮 制加工品最为常用。据统计，2010年版《中国药典》和1-26册《中药部颁标准》 所载含川乌、草乌和附子的中成药超过320种。这些药材生用毒性较大，需炮制 后方可用于临床，且具有独特的疗效。川乌为毛莨科植物乌头Aconitum  carmichaelii Debx.的干燥母根，草乌为毛莨科植物北乌头Aconitum  kusnezoffii Reichb.的干燥块根。附子则为毛莨科植物乌头Aconitum  carmichaelii Debx.的子根的胆巴水炮制加工品。川乌和草乌的炮制品分别被称 为制川乌和制草乌，两者的炮制方法相同，主要是采用水浸泡方法去除毒性成分。 炮制过程会产生大量毒性炮制废水，这些废水的主要毒性成分包括乌头碱、次乌 头碱和新乌头碱等双酯型生物碱和苯甲酰新乌头原碱、苯甲酰乌头原碱、苯甲酰 次乌头原碱等单酯型生物碱，相比较单酯型生物碱的毒性，双酯型生物碱毒性更 大。如果这些毒性炮制废水不经过有效处理而排入环境中，必将对环境产生危害， 也可能会危害人类生命健康。处理川乌和草乌毒性炮制废水的关键在于去除废水 中的毒性生物碱类成分。

目前，废水减毒技术中常用化学法主要采用高级氧化的处理工艺完成，主要 包括臭氧氧化、电化学处理、光催化技术以及芬顿氧化等。化学氧化法减毒的具 体原理是将有毒物质成分氧化、降解成非毒性成分，具有反应速度快的优点。但 是其处理成本和反应条件要求较高，操作复杂。生物减毒主要依据微生物处理完 成，其优点是处理成本低，但是生物减毒法存在启动时间较长等问题。目前乌头 类药材的毒性炮制废水没有有效的处理方法，也没有得到有效的处理，因此有必 要研究一种有效的乌头类毒性炮制废水的处理方法，彻底解决这一行业共性技术 难题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明采用多级组合絮凝装置，通过使用不同的絮凝 剂，在一定条件下实现川乌、草乌等乌头类中药材炮制废水中生物碱的选择性去 除，完成川乌、草乌等乌头类中药材炮制废水的减毒。该组合工艺操作灵活，适 用性广，减毒效果显著。

本发明所述的多级组合絮凝装置包括依次连接的调节池11、絮凝沉淀池21、 调节池12、絮凝沉淀池22、絮凝沉淀池23；各个调节池和絮凝沉淀池均内置搅 拌器3；该装置还包括盐酸储备池5、聚丙烯酸钠储备池6、氢氧化钠储备池7、 聚丙烯酰胺储备池8、聚合氯化铝储备池9和聚合硫酸铁储备池10；所述的盐酸 储备池5用带计量泵4的导管连在调节池11的进水管上；所述的聚丙烯酸钠储 备池6用带计量泵4的导管连在絮凝沉淀池21的进水管上；所述的氢氧化钠储 备池7用带计量泵4的导管连在调节池12的进水管上；所述的聚丙烯酰胺储备 池8和聚合氯化铝储备池9分别用带计量泵4的导管连在絮凝沉淀池22的进水 管上，聚丙烯酰胺储备池8与絮凝沉淀池22的连接点远于聚合氯化铝储备池9 的连接点；所述的聚合硫酸铁储备池10用带计量泵4的导管连在絮凝沉淀池23 的进水管上。

采用上述多级组合絮凝装置选择性去除中药炮制废水中乌头碱类毒性成分 的工艺，主要包括以下步骤：

步骤1废水首先进入调节池11，调整计量泵4抽取盐酸储备池5中的盐酸 溶液进入调节池11中调节废水pH值为4-6，然后进入絮凝沉淀池21中；盐酸 溶液的浓度为5mol/L；

步骤2调整计量泵4抽取聚丙烯酸钠储备池6中的聚丙烯酸钠溶液，使絮凝 沉淀池21中的聚丙烯酸钠的浓度为0.1-0.8mg/L，在搅拌器3的作用下，完成 絮凝和沉淀后进入调节池12；聚丙烯酸钠储备池6中的聚丙烯酸钠溶液的浓度 为0.3kg/L，聚丙烯酸钠溶液的特性为TS-604A；

步骤3调整计量泵4抽取NaOH储备池7中的NaOH溶液进入调节池12中调 节pH值为8-9，然后进入絮凝沉淀池22；NaOH溶液的浓度为5mol/L；

步骤4调整计量泵4抽取聚合氯化铝储备池8中聚合氯化铝溶液，使絮凝沉 淀池22中的聚合氯化铝浓度为0.15-0.25mg/L；调整计量泵4抽取聚丙烯酰胺 储备池9中聚丙烯酰胺溶液，使絮凝沉淀池22中聚合氯化铝与聚丙烯酰胺质量 比为300：1；在搅拌器3的作用下，完成絮凝和沉淀后进入絮凝沉淀池23；聚 合氯化铝储备池8中聚合氯化铝溶液浓度为0.1kg/L；聚丙烯酰胺储备池9中聚 丙烯酰胺溶液浓度为0.005kg/L；聚合氯化铝分子式为[Al₂(OH)nCl₆-n·xH₂O]m， 氧化铝含量为28.0％；

步骤5调整计量泵4抽取聚硫酸铁储备池10中的聚硫酸铁(分子式为 Fe₂(OH)n(SO₄)_3-2/n,Fe含量18.5％)溶液，使絮凝沉淀池23中的聚硫酸铁浓 度为0.1-0.8mg/L；在搅拌器3的作用下，完成絮凝和沉淀；聚硫酸铁储备池10 中的聚硫酸铁溶液浓度为0.1kg/L。

所述废水为制川乌和/或制草乌的炮制废水。

本发明具有以下优点：

(1)本发明选取的絮凝剂价格低廉，材料成本低；

(2)本发明对川乌、草乌等乌头类中药材炮制废水处理较生物法处理周期 更短，处理同样体积的废水所需构筑物体积更小，节约了建筑成本和运行成本；

(3)本发明在处理过程中操作简便，效果显著且稳定性强；

(4)本发明与生物法处理相比只需要震荡设备(或搅拌设备)，不需要曝气 设备，节省了设备费用，也节省了曝气所用能源费用；

(5)本发明尤其适用于川乌、草乌等乌头类中药材炮制废水中生物碱的处 理，实现对次乌头碱、新乌头碱、苯甲酰新乌头原碱、苯甲酰乌头原碱、乌头碱 等生物碱的选择性去除，且去除效果显著，填补现有该种废水处理的空白；

(6)本发明中不同絮凝剂对不同生物碱的去除程度有明显差异，通过多种 絮凝剂的组合工艺实现了单一絮凝剂无法达到的去除效果；

(7)与目前广泛应用的高温解毒的方法相比，絮凝法需要的处理时间更短， 对于不同水质的废水通过调节絮凝剂的投加量可以达到稳定的出水效果，这更利 于实际生产应用。

附图说明

图1为本发明设计的多级组合絮凝装置示意图；调节池-11、调节池-12、絮 凝沉淀池-21、絮凝沉淀池-22、絮凝沉淀池-23、搅拌器-3、计量泵-4、盐酸储 备池-5、聚丙烯酸钠储备池-6、氢氧化钠储备池-7、聚丙烯酰胺储备池-8、聚合 氯化铝储备池-9、聚合硫酸铁储备池-10。

具体实施方式

实施例1：

多级组合絮凝装置：包括依次连接的调节池11、絮凝沉淀池21、调节池12、 絮凝沉淀池22、絮凝沉淀池23；各个调节池和絮凝沉淀池均内置搅拌器3；该 装置还包括盐酸储备池5、聚丙烯酸钠储备池6、氢氧化钠储备池7、聚丙烯酰 胺储备池8、聚合氯化铝储备池9和聚合硫酸铁储备池10；所述的盐酸储备池5 用带计量泵4的导管连在调节池11的进水管上；所述的聚丙烯酸钠储备池6用 带计量泵4的导管连在絮凝沉淀池21的进水管上；所述的氢氧化钠储备池7用 带计量泵4的导管连在调节池12的进水管上；所述的聚丙烯酰胺储备池8和聚 合氯化铝储备池9分别用带计量泵4的导管连在絮凝沉淀池22的进水管上，聚 丙烯酰胺储备池8与絮凝沉淀池22的连接点远于聚合氯化铝储备池9的连接点； 所述的聚合硫酸铁储备池10用带计量泵4的导管连在絮凝沉淀池23的进水管 上。

采用上述多级组合絮凝装置选择性去除川乌炮制废水中乌头碱类毒性成分：

步骤1川乌炮制废水首先进入调节池11，调整计量泵4抽取盐酸储备池5 中的盐酸溶液进入调节池11中调节废水pH值为6，然后进入絮凝沉淀池21中； 盐酸溶液的浓度为5mol/L；

步骤2调整计量泵4抽取聚丙烯酸钠储备池6中的聚丙烯酸钠溶液，使絮凝 沉淀池21中的聚丙烯酸钠的浓度为0.8mg/L，在搅拌器3的作用下，完成絮凝 和沉淀后进入调节池12；聚丙烯酸钠储备池6中的聚丙烯酸钠溶液的浓度为 0.3kg/L，聚丙烯酸钠溶液为市售产品，产品型号为TS-604A；

步骤3调整计量泵4抽取NaOH储备池7中的NaOH溶液进入调节池12中调 节pH值为8，然后进入絮凝沉淀池22；NaOH溶液的浓度为5mol/L；

步骤4调整计量泵4抽取聚合氯化铝储备池8中聚合氯化铝溶液，使絮凝沉 淀池22中的聚合氯化铝浓度为0.15mg/L；调整计量泵4抽取聚丙烯酰胺储备池 9中聚丙烯酰胺溶液，使絮凝沉淀池22中聚合氯化铝与聚丙烯酰胺质量比为300： 1；在搅拌器3的作用下，完成絮凝和沉淀后进入絮凝沉淀池23；聚合氯化铝储 备池8中聚合氯化铝溶液浓度为0.1kg/L；聚丙烯酰胺储备池9中聚丙烯酰胺溶 液浓度为0.005kg/L；聚合氯化铝分子式为[Al₂(OH)nCl₆-n·xH₂O]m，其中氧化铝 含量为28.0％；

步骤5调整计量泵4抽取聚硫酸铁储备池10中的聚硫酸铁(分子式为 Fe₂(OH)n(SO₄)_3-2/n,Fe含量18.5％)溶液，使絮凝沉淀池23中的聚硫酸铁浓 度为0.1mg/L；在搅拌器3的作用下，完成絮凝和沉淀；聚硫酸铁储备池10中 的聚硫酸铁溶液浓度为0.1kg/L。

上述工艺步骤中，聚丙烯酸钠对废水中新乌头碱去除率为69.7％，次乌头碱 去除率为11.7％；聚合氯化铝与聚丙烯酰胺对步骤2残留苯甲酰新乌头原碱的去 除率为24.8％，苯甲酰乌头原碱的去除率为14.9％，新乌头碱去除率为55.9％， 次乌头碱去除率为81.7％；聚硫酸铁对步骤4残留苯甲酰新乌头原碱的去除率为 10.4％，新乌头碱去除率为50％，次乌头碱去除率为67.5％，乌头碱去除率5％。 综上，上述工艺对川乌炮制废水原水中新乌头碱去除率为93.3％，次乌头碱去除 率为94.7％，苯甲酰新乌头原碱的去除率为32.6％，苯甲酰乌头原碱的去除率为 14.9％，乌头碱去除率为5％。

实施例2：

采用实施例1的多级组合絮凝装置选择性去除草乌炮制废水中乌头碱类毒 性成分：

步骤1草乌炮制废水首先进入调节池11，调整计量泵4抽取盐酸储备池5 中的盐酸溶液进入调节池11中调节废水pH值为6，然后进入絮凝沉淀池21中； 盐酸溶液的浓度为5mol/L；

步骤2调整计量泵4抽取聚丙烯酸钠储备池6中的聚丙烯酸钠溶液，使絮凝 沉淀池21中的聚丙烯酸钠的浓度为0.1mg/L，在搅拌器3的作用下，完成絮凝 和沉淀后进入调节池12；聚丙烯酸钠储备池6中的聚丙烯酸钠溶液的浓度为 0.3kg/L，聚丙烯酸钠溶液为市售产品，产品型号为TS-604A；

步骤3调整计量泵4抽取NaOH储备池7中的NaOH溶液进入调节池12中调 节pH值为8，然后进入絮凝沉淀池22；NaOH溶液的浓度为5mol/L；

步骤4调整计量泵4抽取聚合氯化铝储备池8中聚合氯化铝溶液，使絮凝沉 淀池22中的聚合氯化铝浓度为0.25mg/L；调整计量泵4抽取聚丙烯酰胺储备池 9中聚丙烯酰胺溶液，使絮凝沉淀池22中聚合氯化铝与聚丙烯酰胺质量比为300： 1；在搅拌器3的作用下，完成絮凝和沉淀后进入絮凝沉淀池23；聚合氯化铝储 备池8中聚合氯化铝溶液浓度为0.1kg/L；聚丙烯酰胺储备池9中聚丙烯酰胺溶 液浓度为0.005kg/L；聚合氯化铝分子式为[Al₂(OH)nCl₆-n·xH₂O]m，其中氧化铝 含量为28.0％；

步骤5调整计量泵4抽取聚硫酸铁储备池10中的聚硫酸铁(分子式为 Fe₂(OH)n(SO₄)_3-2/n,Fe含量18.5％)溶液，使絮凝沉淀池23中的聚硫酸铁浓 度为0.5mg/L；在搅拌器3的作用下，完成絮凝和沉淀；聚硫酸铁储备池10中 的聚硫酸铁溶液浓度为0.1kg/L。

上述工艺步骤中，聚丙烯酸钠对原水中新乌头碱去除率为65.1％，次乌头碱 去除率为43.6％，苯甲酰乌头原碱的去除率为6.6％；聚合氯化铝与聚丙烯酰胺对 步骤2残留新乌头碱去除率为85.4％，次乌头碱去除率为19.3％；聚硫酸铁对步 骤4残留新乌头碱去除率为50％，次乌头碱去除率为20.9％。综上，上述工艺对 草乌炮制废水原水中新乌头碱去除率为97.5％，次乌头碱去除率为64％，苯甲酰 乌头原碱的去除率为6.6％。