水环境具有易破坏、易污染的特点，水环境的污染和破坏已成为当今世界主要的环境问题之一。多途径控制有机毒物，包括推行清洁生产实现减废减毒、进行生产末端废水处理、削减有毒有机污染物排放等，是综合防治水污染、净化水环境的重要途径之一
[1]
。
医药行业与人民群众的日常生活息息相关，医药工业一直保持着较快的发展速度。随着回归自然潮流的兴起，国际社会对中药和天然药物的需求量日益增加，中药产业得到了快速发展，中药制药工业已成为医药工业的支柱产业。然而，快速发展的同时也带来了对水环境的污染和破坏。
2008
年，国家环境保护总局出台了强制性《中药类制药工业水污染物排放标准》（
GB21906-2008
），对中药类制药工业水污染物的排放限值、监测和监控要求以及标准进行了严格规定，如化学需氧量（
chemical oxygen demand
，
COD
Cr
）和五日生化需氧量（
biology oxygen demmand
，
BOD
5
）限值分别为
100 mg/L
和
20 mg/L
。但是，中药生产原料涵盖植物、动物和矿物等，其生产过程中涉及提取、分离、纯化等多个生产环节，且各企业的生产环节因生产设备的差异而造成各环节所产生的中药废水差异较大。因此，中药制药过程废水的组成不稳定、有机污染物种类多，属于较难处理的高浓度有机废水之一，如
COD
Cr
值和
BOD
5
值高（
2.5
～
6 g/L
）且波动性大、色度深、急性毒性较大等。
目前，中药制药过程废水处理主要集中于通过化学法、传质法及生物处理法将废水进行降解以达到合格排放标准
[2-4]
，对废水中仍含有的大量药效组分的资源化利用研究较少，其循环利用技术尚处于初级阶段。国家“十三五”规划纲要指出：推进资源节约集约利用；实施循环发展引领计划，推进生产和生活系统循环链接，加快废弃物资源化利用。因此，优化中药制药过程废水资源化利用工艺系统，推进“清洁生产”，促进中药制药过程由传统工艺向生态工艺转化，已成为中药制药绿色发展与产业升级的必然选择。
1
中药制药过程废水的组成特征及其来源
中药制药企业的废水来源于生产过程和生产环境、人员洁净过程产生的洗涤废水。根据药品生产的
GMP
要求，为了利于清水的套用和污水的处理，洗涤废水通常经车间处理后入污水处理站统一处理
[5]
。
本文重点讨论生产过程的工艺废水，根据污染程度分为净废水和浊废水
2
类。净废水是指各种工业设备间接冷却水和前处理车间清洗原料废水，该类水质多含有泥沙和植物枝叶，其污染轻微，可经某些简单处理后循环使用或排入水体。浊废水主要是酸性或碱性无机废水、含有机溶剂与植物提取物残渣的有机废水，以及无机、有机混合型废水，往往污染严重，需要经过特殊的治理才能排放或是循环利用。
中药制药过程可以分为药材预处理、中间体（浸膏）生产、成型工艺
3
部分，因中药资源来源丰富、化学组成多元化，作为一类特殊的物料，分离操作贯穿整个工艺流程，并且是整个生产过程的主体部分，主要单元操作包括乙醇沉淀、蒸馏、吸收、吸附、萃取等
[6]
。因此，制药过程常常包含生物、物理、化学及其综合工艺过程。集中排放的制药过程废水常含有悬浮物、有机物、挥发性酚及氨氮、氰化物等有毒有害物质。其组成十分复杂，主要含有作为无效物质被去除的各类高分子物质，如纤维素、半纤维素、糖类和蛋白质等，以及分离纯化工艺所使用的各种有机溶剂，如醋酸乙酯、乙醇等，属于较难处理的浊废水。如东北某中药企业，生产的中
成药品种主要有双黄连、复方丹参等，所用原材料是植物的根、茎、叶和动物的骨、皮、角等，生产过程排放出的废水主要来源于
5
个工艺环节
[5,7-8]
：①
前处理工艺废水；②提取工艺废水以及部分提取液；③分离工艺残渣产生的废水；④浓缩、制剂工艺废水；⑤冷却工艺和特殊处理工艺，如离子交换、大
孔吸附树脂工艺等废水。由于上述工艺环节是中药制药过程的核心部分，体现中药“去粗取精”的过程，废水中残留大量的中药成分，其组成特点：①
COD
浓度高、波动范围大，一般在
7
～
40 g/L
；②可生化性差，
BOD/COD
＜
0.2
，难于生物降解；③处理水量大，且为间歇排放；④污染物种类繁多、成分复杂，且因含有苷类物质而在流动或曝气时常出现大量泡沫；⑤缺少氮、磷等营养元素，对生物处理不利；⑥常含有泥砂、药渣或漂浮物；⑦毒性较低。
近年来，随着《水十条》《环保法》《国务院办公厅关于推进环境污染第三方治理的意见》和《水污染防治行动计划》等一系列法规政策的相继出台和实施，废水的达标排放已成为强制要求。
2
中药制药过程废水资源化循环利用的基本思路
工业废水处理的发展趋势是把废水和污染物作为有用资源回收利用或实行闭路循环。工业废水的处理原则主要有：（
1
）优先选用无毒生产工艺代替或改革落后生产工艺，杜绝或减少有毒有害废水的产生；（
2
）使用有毒原料以及产生有毒中间产物和产品过程中，应严格操作、监督，并尽可能采用合理流程和设备；（
3
）含剧毒物质废水应与其他废水分流，以便处理和回收有用物质；（
4
）流量较大而污染较轻的废水应经适当处理循环使用；（
5
）食品加工废水、制糖废水等有机废水，可排入城市污水系统进行处理；（
6
）含酚、氰等可生物降解的有毒废水，应先经处理后，再进一步生化处理；（
7
）含难以生物降解的有毒废水应单独处理。工业废水的处理方法可按其作用原理分为
4
类，即物理处理法、化学处理法、物理化学法和生物处理法。
工业废水处理后的达标程度是评价其工艺可行性的重要指标，其处理程度可分为
1
级、
2
级和
3
级处理。
1
级处理主要通过筛滤、沉淀等物理方法对废水进行预处理，目的是除去废水中的悬浮固体和漂浮物，其
BOD
去除率一般只有
30%
左右；
2
级处理主要采用各种生物处理方法去除废水中呈胶体和溶解状态的有机污染物，其
BOD
去除率可达
90%
以上，处理水可达标排放；
3
级处理主要采用混凝、滤过、离子交换、反渗透、超滤、消毒等方法，在
1
级、
2
级处理的基础上，对难降解的有机物、磷、氮等营养性物质进行进一步处理。
中药制药工业原料广泛，产品种类繁多，排出废水的水量、水质差异较大。目前中药制药过程废水处理的工艺流程主要包含：采用
1
级处理去除中药提取工艺残留的细小药渣等悬浮物、由提取和分离所得残留物产生的胶体等；采用
2
级、
3
级处理去除各类有机污染物，其中也包括溶解于废水中未被提取出的中药水溶性有效成分，常见工艺流程见图
1
。
上述工艺流程的缺点在于：①处理时间长，单独二沉池的单元操作即需要
1
周左右；②由于中药废水的水质不稳定，其出水水质亦不稳定，甚至有时难以达到排放标准；③废水处理成本高，全程无产出。针对上述缺点和不足，本课题组提出了中药制药过程废水资源化循环利用的指导思想，其原则是实现中药有效物质的资源化回收利用或实行闭路循环
[6]
。因此，中药制药过程废水资源化循环利用的基本思路：在
1
级处理技术的基础上，借鉴
2
级、
3
级处理的相关技术，即采用离子交换、大孔树脂吸附、渗透汽化等分离技术获取其中的可回收药效组分，进而采用
3
级处理技术实现达标排放。根据上述处理原则可归纳为基于清洁生产的“
1
级处理
-
用于药效组分回收的
2
级处理
-3
级处理”基本思路，工艺流程见图
2
。
3
中药制药过程废水资源化循环利用关键技术及其应用实践
3.1
中药制药过程废水资源化循环利用的关键技术
工业废水中往往含有生产原料及其杂质、中间产物、产品与副产品、辅助剂等，处理通常采用混凝、中和处理法、氧化法等化学法，汽提、吹脱、吸附（离子交换）、膜分离法等传质法，以及活性污泥法、生物膜法和厌氧生物处理等生物处理法。据统计，全世界生物法处理的废水量占处理水总量的
