李艷紅

摘要：生物發(fā)酵制藥是傳統(tǒng)制藥行業(yè)中的重要組成部分。隨著生物技術和醫(yī)藥技術的發(fā)展，我國已成為全球最大的抗生素類藥品的生產(chǎn)國與出口國，同時也是抗生素行業(yè)對環(huán)境造成污染最嚴重的國家之一。每年都有大量抗生素被應用于人類疾病治療和養(yǎng)殖業(yè)中。近年來，受到“限抗令”和環(huán)保政策的影響，生物發(fā)酵法制備抗生素的制藥企業(yè)受到一定沖擊，但2019年我國抗生素產(chǎn)量仍達到21.8萬t，其中82%被國內消耗，其余出口至國外。除抗生素外，維生素及其衍生物等也是生物發(fā)酵制藥企業(yè)的主要產(chǎn)品，每年可達到30多萬t的產(chǎn)量。在以上藥品的巨大需求和大量生產(chǎn)背景下，生物發(fā)酵制藥過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性有機物（VOCs）和異味是制藥企業(yè)不可忽視的潛在危險源，如不能用最優(yōu)的方法處理，對生產(chǎn)員工、周邊居民的健康和企業(yè)附近生態(tài)環(huán)境會產(chǎn)生嚴重危害。

關鍵詞：生物發(fā)酵;制藥;異味;污染;治理

引言

與城市污水相比，生物制藥廢水中所含的有機廢物濃度較高，而處理期間產(chǎn)生的惡臭氣體主要成分包括硫化氫（H2S）、氨氣（NH3）、甲硫醇（CH3SH）、磷化氫（PH3）以及醛類等，此類氣體具備一定的刺激性，若不能對其進行良好處理，不僅會造成環(huán)境污染，危害到周圍居民的身體健康，而且會給企業(yè)形象帶來負面影響。本文以生物處理技術為例，展開惡臭氣體處理路線的分析，以期為后續(xù)處理路線的優(yōu)化完善奠定基礎。

1揮發(fā)性有機物及異味特征

生物發(fā)酵制藥過程會產(chǎn)生眾多揮發(fā)性有機物（VOCs）和一些刺激性異味（如臭味、甜味、芳香味）。這些VOCs大多含有異味，因此，VOCs和異味有很大的重疊，即異味的來源主要是VOCs。除此以外，異味物質還包括有機揮發(fā)性酸（VFAs）和H2S、NH3無機物[4]。世界衛(wèi)生組織對VOCs定義范圍較寬，包括了常溫下沸點50～260℃的各種有機化合物。我國多個行業(yè)的VOCs排放標準中，VOCs是指常溫下飽和蒸汽壓大于70Pa、常壓下沸點在260℃以下的有機化合物，或在20℃條件下，蒸汽壓大于或者等于10Pa且具有揮發(fā)性的全部有機化合物。2018年制藥工業(yè)大氣污染物企業(yè)邊界排放標準污染物限值（mg·m-3）：苯0.4，甲醛0.2，三氯乙烯0.1，硫酸二甲酯0.5，二氯甲烷4.0，非甲烷有機化合物（NMOC）4.0，臭氣濃度20。

2生物制藥廢水惡臭氣體的種類及來源

含有大量油脂和蛋白質的高濃度廢水在收集和輸送過程中極易形成厭氧環(huán)境，廢水中部分有機物會轉化成可散發(fā)惡臭氣體的化合物前體，如硫醇、硫醚、酰胺、腐胺等。當廢水流入水處理構筑物時，水流的擾動導致硫化氫、氨氣、甲硫醇等惡臭氣體迅速逸散到周邊大氣中。預處理階段隔油池截留的油脂、氣浮池截留的浮渣發(fā)酵后會釋放出大量惡臭氣體。水解酸化池和厭氧池中的厭氧硫化菌以硫酸鹽為最終電子受體，氧化有機污染物以獲取能量，而硫酸鹽則被還原為亞硫酸鹽和硫化物，產(chǎn)生硫化氫、硫醇、硫醚等含硫氣態(tài)化合物。在厭氧微生物作用下，含硫有機物被降解為硫化氫，含氮有機物被轉化為氨氮并以氨氣的形式從水中逸散出來。隔油池、氣浮池、沉淀池收集的污泥濃縮脫水，含硫有機物再次聚集，且長期停留，高濃度的惡臭污染物從污泥中釋放，使場站局部大氣質量急劇惡化。

3生物制藥廢水惡臭氣體常用處理方法

3.1物化處理技術

在以生物處理技術為主體工藝路線中，物化處理方法主要作為廢水的預處理或深度處理單元技術。制藥工業(yè)廢水處理中通常采用的物化法有：混凝沉淀法、氣浮法、吹脫法、汽提法、臭氧氧化法、微電解（Fe-C）法、Fenton法以及機械蒸發(fā)再壓縮（MVR）技術等。其中，混凝沉淀法和氣浮法，主要去除廢水中大量懸浮物和部分CODcr，適用于含高懸浮物的制藥廢水;吹脫法和汽提法除使用介質不同外，工作原理相同，兩者氨氮去除率均可達60%～90%，適用于含高氨氮、低沸點和易揮發(fā)物質制藥廢水;臭氧氧化法，對制藥廢水中CODcr、NH3-N和色度的去除效果顯著，適用于含異味、惡臭、酚、氰等污染物質、難降解的制藥廢水預處理或深度處理;Fe-C法，適用于氧化還原電位較高的化學合成制藥廢水生化處理前的預處理，在中性或偏酸性條件下應用，可提高廢水的可生化性;Fenton法，能夠提高廢水BOD5/COD比值，增強可生化性，CODcr去除率能夠達到60%以上，適用于難降解廢水的預處理或廢水深度處理。針對經(jīng)厭氧+好氧工藝處理后的阿維菌素、鹽霉素廢水，采用Fenton氧化法深度處理后，廢水中CODcr由224mg/L降至64.3mg/L，去除率達到71.3%。隨著技術發(fā)展，對光+Fenton、電+Fenton和微電解+Fenton等聯(lián)合工藝的研究也在不斷的深入;MVR（三效蒸發(fā)）技術，多用于難處理的高含鹽廢水。工程實踐中，使用MVR技術將硫酸根含量8000mg/L左右的抗生素廢酸水從2%濃縮至25%。其他研究結果也表明，多效MVR相比單效MVR系統(tǒng)的功耗更低。

3.2優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)境

在對生產(chǎn)環(huán)境進行優(yōu)化時，應對生產(chǎn)環(huán)境進行全面清潔，保持生產(chǎn)環(huán)境符合藥品生產(chǎn)的需要，同時也要注意生產(chǎn)環(huán)境要具有一定的密閉性，某些高活性藥物還應嚴格避免其在生產(chǎn)過程中與外界環(huán)境的接觸，防止藥物與環(huán)境的交叉污染，同時對于生產(chǎn)車間的環(huán)境進行除塵、消毒滅菌等。嚴格要求操作人員穿戴潔凈裝備進入生產(chǎn)車間。對于生產(chǎn)藥品的設施設備也要進行全面清潔，必要時還應設置專門的監(jiān)測設備，實時監(jiān)控生產(chǎn)環(huán)境衛(wèi)生質量。在藥品生產(chǎn)完工后要對生產(chǎn)的藥品進行抽樣檢查，確保生產(chǎn)出來的藥品無污染，各項檢查指標符合國家藥品質量指標。同時藥品生產(chǎn)完工后，也要注意對藥品包裝進行徹底清潔，防止因包裝清潔不當造成藥品被污染，影響藥品質量。

3.2使用先進膜過濾技術

膜過濾是化工行業(yè)中的重要技術，近些年在化工制藥企業(yè)中同樣應用較廣泛，不僅適用性較廣，而且不會產(chǎn)生污染，符合環(huán)保技術的要求。膜過濾技術的實質就是滲水處理，通過給予壓力的方式，令原液通過過濾膜，由于過濾膜表面有小孔密集排布，孔徑在雜質直徑以下，因此這種方式可以允許原液中的小分子物質和水分通過，將大顆粒雜質截留在過濾膜外面，達到物質分離的效果。一般情況下，業(yè)內將含有小分子物質和水分的原液稱為透過液，將含有雜質的混合液稱為濃縮液。膜過濾技術基于過濾能力的不同，可以分為微濾膜、納濾膜和超濾膜等，可以達到提純化工藥物，實用價值尚在不斷開發(fā)中。化工制藥企業(yè)中，膜過濾技術可以顯著達到優(yōu)化工藝的效果，而且膜過濾技術不會產(chǎn)生較大污染，更不會使化工制藥企業(yè)在技術成本方面投入較多，自然不會影響化工制藥的經(jīng)濟效益。

3.3更新優(yōu)化生產(chǎn)設備

上文已經(jīng)提到過在制藥生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)設備對化學制藥生產(chǎn)效率和藥品質量息息相關。制藥企業(yè)應該將陳舊的設備淘汰，引進先進的設備，如果企業(yè)暫時無法引進新的設備，也要注重對現(xiàn)有設備進行優(yōu)化改造，滿足新型化學藥物生產(chǎn)需求，提高藥品質量。除此之外，對于設備操作人員的技術能力也要進一步提升，或者引進新的操作人才，保證設備操作流程正確，有效降低安全風險并滿足企業(yè)生產(chǎn)需要，結合企業(yè)自身生產(chǎn)流程和規(guī)模，將設備的使用率和生產(chǎn)效率發(fā)揮出最大成效。

結束語

在生物制藥廢水處理過程中，進行臭氣的合理處理屬于非常重要的工作內容，通過建立高效可靠的除臭系統(tǒng)來完成臭氣處理，對于提升系統(tǒng)運行過程穩(wěn)定性，減少環(huán)境污染有著積極的意義。

參考文獻

[1]李薇，趙曉倩.企業(yè)制藥車間環(huán)境影響因素及優(yōu)化措施分析[J].環(huán)境與發(fā)展，2019，31（12）：234-235.

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