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解析制藥企業末端污染特點及治理技術

作者:      發布時間:2018-10-12 09:24:30

解析制藥企業末端污染特點及治理技術
     文章導讀
制藥企業末端污染的成分復雜、污染量大和間歇排放為污染治理帶來了很大困難,隨著末端污染對環境的損害越來越大,末端治理應運而生。但是傳統的末端治理存在很多弊端,下文將為您解析制藥行業的廢水、廢氣、廢渣的特點及治理技術。

一、中國制藥企業分布情況
 
從地域分布上看,我國制藥企業主要分布在東部沿海的長江三角洲地區、珠江三角洲地區、京津冀魯遼環渤海地區的浙江、江蘇、上海、廣東、河北、山東、遼寧、天津等總體發展水平高,具備科研、管理或者傳統產業優勢的省市,其醫藥經濟規模占全國醫藥經濟總量的65.8%。中西部地區利用當地動植物中藥材的資源優勢,迅速發展中藥產業,主要分布在吉林、四川、廣西、貴州、江西、云南、重慶、湖南、甘肅、內蒙古以及新疆等地。中國部分藥廠廠址及產品如下:
 

二、制藥企業末端污染概述
                                                 
●在制藥生產過程中,原材料投入量大,產出比小,其大部分物質最終成為廢棄物。
●生產一種原料藥往往有幾步甚至10余步反應,
●使用原材料數種,有的甚至多達三四十種,
●原料總耗有的達10kg/kg產品以上,高的超過200kg/kg產品;
●產生的“三廢”量大,廢物成分復雜,污染危害嚴重。
 
末端污染特點
1、間歇排放。若藥品生產的規模小,則會采用間歇式生產方式,污染排放也是間歇式。間歇排放是一種短時間內高濃度的集中排放,而且污染物的排放量、濃度、瞬時差異都缺乏規律性,這給環境帶來的危害要比連續排放嚴重得多。此外,間歇排放也給污染的治理帶來了不少困難。
2、污染物量大。原材料投入大,而產出比小,則其余部分均為廢棄物。
3、污染物隨著產品和生產工藝的變化而變化,成分復雜。
 
三、末端治理概述
 
隨著末端污染對環境的損害越來越大,末端治理應運而生。
末端治理是指在生產過程的末端,針對產生的污染物開發并實施有效的治理技術。
末端治理在環境管理發展過程中是一個重要的階段,它有利于消除污染事件,也在一定程度上減緩了生產活動對環境污染和破壞趨勢。
 
但是毫無疑問,末端治理的弊端也是明顯的:
1、傳統末端治理是問題發生后的被動做法,因此不可能從根本上避免污染發生。
2、末端治理隨著污染物減少而成本越來越高,它是相當程度上抵消了經濟增長帶來的收益。
3、由末端治理而形成的環保市場產生虛假的和惡性的經濟效益。
4、末端治理趨向于加強而不是減弱已有的技術體系,從而犧牲真正的技術革新。
5、末端治理使得企業滿足于遵守環境法規而不是去投資開發污染少的生產方式。
6、末端治理沒有提供全面的看法,而是造成環境與發展以及環境治理內部各領域間的隔閡。
7、末端治理阻礙發展中國家直接進入更為現代化的經濟方式,加大在環境治理方面對發達國家的依賴。
 
四、制藥企業末端污染之廢水
 
(一)制藥工業水污染物排放現狀
制藥工業是我國環保規劃治理的重點之一,其廢水排放量占整個工業廢水排放量的2%,是水污染源的重點之一。
由于我國制藥行業制藥行業的迅猛發展,以及廢水處理技術的相對落后,制藥工業水污染物亂排現象嚴重:在2011年6月5日,即世界環境日,哈藥總廠由于違規排放廢水廢氣廢渣,氨氮排放超標20倍,硫化氫超標1150倍,嚴重污染了周邊環境,被媒體曝光;2009年,石家莊某藥廠排污管道違規排污被責令拆除;2007年,聯邦制藥彭州污染事件,政府七次下令要求整改;2003年8月,海正藥業(臺州市椒江工業園區)違規排污,造成3死8傷。制藥廢水亂排亂放對生態環境造成了嚴重危害,直接威脅了人類的生活環境及人們的人身安全。
 
(二)制藥工業水污染物特點總述
由于制藥工業本身的特點,制藥工業水污染物也有以下特點:
1、排放量大
2、水質復雜
3、水質波動大
4、可生物降解性差
 
(三)各類制藥工業水污染物的特點
1、發酵類生物制藥廢水的特點:
①COD(化學需氧量)濃度高(5g/L—80 g/L);
②高濃度廢水間歇排放,酸堿性和溫度變化大,沖擊負荷較高,需要較大的收集和調節裝置;
③廢水中的SS(水質中的懸浮物)濃度高(0.5mg/L—25g/L);
④硫酸鹽濃度高;
⑤水質成分復雜;
⑥廢水中含有生物難以降解,甚至對微生物有抑制作用的物質;
⑦發酵生物廢水一般色度較高。
2、化學制藥廢水的特點:
①濃度高,廢水中殘余的反應物、生成物、溶劑、催化劑等濃度高,COD濃度值可高達幾十毫克每升;
②含鹽量高,無機鹽往往是合成反應的副產物,殘留到母液中;
③pH值變化大,因酸水或堿水排放,中和反應的酸堿耗量大;
④廢水中成分單一,營養源不足,難以培養微生物;
⑤一些原料或產物具有生物毒性,或者難以被生物降解,如酚類化合物、苯胺類化合物、重金屬、苯系物、鹵代烴溶劑等。
3、其他制藥廢水的特點:
①植物提取類制藥廢水:廢水差異大,廢水主要來源于溶劑回收廢水、飲片洗滌水、蒸煮濃縮過程的蒸汽冷凝水,污染物有植物碎屑、纖維、糖類、有機溶劑等,COD濃度從數百毫克每升到數千毫克每升不等。
②生物制品廢水:脂肪、蛋白質含量較高,有的還含有氮環類及惡唑環類有機物質。往往混有較多的動物皮毛、組織和器官碎屑。生化性尚可。
③制劑生產廢水:污染程度不高,所含污染物相對較少。主要是原料和生產器具洗滌水,設備、地面沖洗水。
 
(四)常用的制藥廢水處理技術
1、物化法:
①混凝沉淀法:在混凝劑的作用下,使廢水中的膠體和細微懸浮物凝聚成絮凝體,然后予以分離除去的水處理法。
②氣浮法:設法使水中產生大量的微氣泡,以形成水、氣及被去除物質的三相混合體,在界面張力、氣泡上升浮力和靜水壓力差等多種力的共同作用下,促進微細氣泡粘附在被去除的微小油滴上后,因粘合體密度小于水而上浮到水面,從而使水中油粒被分離去除。
③吸附法:是利用多孔性的固體吸附劑將水樣中的一種或數種組分吸附于表面,再用適宜溶劑、加熱或吹氣等方法將預測組分解吸,達到分離和富集的目的。
④電解法:電流通過物質而引起化學變化的過程。化學變化是物質失去或獲得電子(氧化或還原)的過程。在整個電解過程中,最主要的反應是產生活性金屬化合物, 通過螯合與吸附作用,將懸浮物轉化為大分子絮狀物,最后進行沉降和過濾去除水中的污染物。
⑤膜分離法:在壓力驅動下,借助氣體中各組分在高分子膜表面上的吸附能力以及在膜內溶解-擴散上的差異,即滲透速率差來進行分離的。
2、化學法:
①催化鐵內電解法
②臭氧化法
③Fenton試劑法:H2O2 在Fe2+ 離子的催化作用下具有氧化多種有機物的能力。過氧化氫與亞鐵離子的結合即為Fenton試劑,其中Fe2+ 離子主要是作為同質催化劑,而H2O2 則起氧化作用。
3、生化法:
①普通活性污泥法                    
②序批式活性污泥法(SBR法)
③生物濾池、生物轉盤              
④上流式厭氧污泥床反應器(USAB)
⑤厭氧接觸法
4、其他組合工藝:
①電解+水解酸化+CASS工藝(周期循環活性污泥法)
②微電解+厭氧水解酸化+SBR法
③USAB+兼氧+接觸氧化+氣浮工藝
④微電解+UBF+CASS工藝
 
五、制藥企業末端污染之廢氣
 
按污染物性質歸納,大氣污染物分為酸性氣體和VOCs(揮發性有機物)兩類。醫藥化工企業主要廢氣污染物為發酵尾氣、溶劑氣體和惡臭氣體。我們主要針對VOCs進行說明。
(一)制藥行業VOCs與惡臭氣體污染問題
制藥行業是產生VOCs與惡臭氣體的主要行業之一,在生物發酵,化學合成,有機溶劑的運輸、儲存、使用和回收,產品提純干燥及廢水處理等過程中會產生各類VOCs與惡臭等污染物。其中常含有烴類化合物、含氧有機化合物、含氮化合物、含硫化合物和鹵素及衍生物等。研究檢測表明,在已經發現人們憑嗅覺能感受到的VOCs與惡臭物質有4000余種,其中制藥行業產生涉及上百種以上,這些VOCs與惡臭氣體物質不僅給人的感覺器官以刺激,使人感到不愉快和厭惡,而且大多具有毒性。
 
其中硫醇類、酚類可直接危害人體的健康,氯乙烯、苯、多環芳烴、甲醛等屬于致癌物。
(二)制藥VOCs來源分析
1、發酵類制藥行業
發酵類藥物是通過微生物發酵的方法產生活性成分,然后經過分離、純化、精制等得到的一類藥物。發酵類藥物是從抗生素的生產開始發展起來的,除抗生素外還包括維生素、氨基酸等。[3]對于發酵類制藥,VOCs主要產生于有機溶劑的使用,尤其對發酵之后的產品進行分離提純的過程中產生的VOCs較多,而在發酵階段還容易產生甲硫醇、甲硫醚等惡臭氣體。在下表中列出了發酵類制藥工藝使用的及產生的主要VOCs:
 
2、化學合成類制藥行業
化學合成類藥物一般是指采用生物、化學方法制造的具有預防、治療和調節機體功能及診斷作用的化學物質。化學合成類藥物主要以化學原料為起始反應物,通過化學合成藥物中間體,再對藥物中間體結構進行改造和修飾,得到目的產物,然后經脫保護、精制、干燥等工序得到最終產品。所以,相比于其他類制藥行業,VOCs的產生除了提取過程使用的溶劑外,主要還來自于一些化學原料和化學反應的藥物中間體,故化學類制藥行業產生的VOCs成分更加復雜,是治理和控制的難點。在下表中列出了化學合成類制藥工藝使用的及產生的主要VOCs:
 
3、提取類制藥行業
提取類藥物是指運用物理的、化學的、生物化學的方法,將生物體中起重要生理作用的各種基本物質經過提取、分離、純化等手段制造出的藥物。提取類制藥企業廢氣中的VOCs主要來源于生產工藝中使用的有機溶劑,常用的有機溶劑為乙醇、丙酮。在下表中列出了提取類制藥工藝使用及產生的主要VOCs:
 
4、生物工程類制藥行業
生物制藥產生的大氣污染物主要來自溶劑的使用,主要產生點在于瓶子洗滌、溶劑提取、多肽合成儀等的排風以及實驗的排氣、制劑過程中的藥塵等。其中,生物制藥企業的VOCs主要來自于溶劑的使用。在下表中列出了生物工程類制藥使用的有機溶劑:
 
5、中藥類制藥行業
中藥類制藥行業是指以藥用植物為主要原料,按照國家藥典,生產中藥飲片和中成藥各種劑型產品的制藥工業企業。中藥飲片產生的廢氣主要是切制等工序產生的藥物粉塵和炮制過程中產生的藥煙,中成藥產生的廢氣主要為二氧化硫、煙塵和粉塵,主要來自某些提取工段因煎煮而產生的鍋爐煙氣,藥材粉碎等工序產生的藥物粉塵,VOCs的污染不大,主要來自提取階段使用的有機溶劑(主要是乙醇)。
 
六、制藥企業末端污染之廢渣
 
制藥廢渣是指在制藥過程中產生的固體,半固體或漿裝廢物。一般,藥廠廢渣的數量比廢水,廢氣少,污染也沒有廢水,廢氣嚴重,但廢渣的組成復雜,且大多含有高濃度的有機污染物,有些還是劇毒,易燃,易爆的物質。
1 廢渣的預處理
固體廢物的預處理為廢物的合適處理處置提供條件,只要有壓實,破碎和分選等。
預處理的作用:
①以填埋為主的廢物(壓實:降低廢物的體積,減少運輸量和運輸費用,提高填埋場的利用效率)
②以焚燒或堆肥為主的廢物(破碎:不需要壓實處理,破碎,分選使物料粒度均勻,大小適宜,有利于提高焚燒和堆肥化效率)
③費伍德資源綜合利用(破碎和分選:實現不同物料分別回收和利用)
2.廢物處理的方法
固體廢物處理是指將固體廢物轉變成適于運輸,利用,貯存或最終處置的過程。
(1)一般處理方法:廢鈀-炭催化劑——焚燒技術——甲酸還原——王水溶解——過濾——濾液蒸干——水溶——離子交換——水浴蒸發——蒸發結晶——烘干——氯化鈀——鹽酸
(2)廢渣的最終處理
①綜合利用法:用作本場或其他廠的原輔材料;用作飼料或肥料;用作鋪路或建筑材料
②化學法:利用廢渣中所含污染我的化學性質,通過化學反應將其轉化為穩定,安全的物質,是一種常用的無害化處理技術。
③焚燒法:被處理的廢渣與過量的空氣在焚燒爐內進行氧化燃燒反應,從而是廢渣中所含的污染物在高溫下氧化分解而被破壞。
④ 熱解法:在無氧或缺氧的高溫條件下,是廢渣中的大分子有機物裂解瑋可燃的小分子燃料氣體,油和固態碳等。
⑤填埋法:主要是土地填埋
3.廢渣資源化的途徑:生產建筑材料,提取有價成分,回收能源,生產化工產品,生產農用產品等
清潔生產是污染控制的最佳模式。它是從全方位、多角度的途徑去實現清潔生產的。與末端治理相比,它具有十分豐富的內涵,主要表現在:
(1)清潔生產體現的是“預防為主”的方針。傳統末端治理側重于“治”,與生產過程相脫節,先污染后治理;清潔生產側重于“防”,從產生污染的源頭抓起,注重對生產全過程進行控制,強調“源削減”,盡量將污染物消除或減少在生產過程中,減少污染物的排放量,且對最終產生的廢物進行綜合利用。
(2)清潔生產實現了環境效益與經濟效益的同意,傳統的末端治理投入多、治理難度大、運行成本高,只有環境效益,沒有經濟效益;清潔生產則是從改造產品設計、替代有毒有害材料、改革和優化生產工藝和技術裝備、物料循環和廢物綜合利用的多個環節入手,通過不斷加強管理和技術進步,達到“節能、降耗、減污、增效”的目的,在提高資源利用率的同時,減少了污染物的排放量,實現了經濟效益和環境效益的最佳結合。

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