制藥行業(yè)水污染環(huán)境影響評(píng)價(jià)及防治措施分析

牟真

（中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心，北京100085）

1 引言

制藥行業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和發(fā)展最快的行業(yè)之一，其主要分類包括：化學(xué)原料藥及制劑、中藥材、中藥飲片、中成藥、抗生素、生物制品、生化藥品、放射性藥品等［1］。根據(jù)《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則－制藥建設(shè)項(xiàng)目》（HJ 611－2011）［2］，為方便有針對(duì)性的開(kāi)展環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作，將制藥行業(yè)分為以下生產(chǎn)類別：化學(xué)藥品制造、生物生化制品制造、中藥飲片加工和中成藥制造、單純藥品分裝和復(fù)配。制藥行業(yè)屬于精細(xì)化工，其特點(diǎn)是工藝流程復(fù)雜、使用的原料種類眾多、原材料利用率低、副產(chǎn)物多，因此導(dǎo)致制藥廢水組成十分復(fù)雜，有機(jī)污染物種類多、濃度高，COD和BOD5值高，NH3－N濃度高，色度深、毒性大，固體懸浮物SS濃度高等特征［3］。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，制藥行業(yè)廢水排放量較大，約占全國(guó)工業(yè)企業(yè)污水排放量的2%。大量制藥廢水的排放對(duì)于其受納對(duì)象，無(wú)論是地表水體還是污水處理廠，都會(huì)產(chǎn)生不小的影響。因此，合理分析制藥行業(yè)的水污染排污節(jié)點(diǎn)和污染因子，把握行業(yè)生產(chǎn)特征，提出切實(shí)可行的污染防治措施對(duì)于有效開(kāi)展制藥行業(yè)環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作非常重要，對(duì)于落實(shí)環(huán)境保護(hù)政策和促進(jìn)制藥行業(yè)實(shí)現(xiàn)社會(huì)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)“三合一”效益具有積極的作用。

2 制藥廢水組成及特點(diǎn)

2.1 化學(xué)制藥廢水組成、污染因子及特點(diǎn)

化學(xué)制藥是采用化學(xué)方法將有機(jī)物質(zhì)或無(wú)機(jī)物質(zhì)通過(guò)化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)化學(xué)藥品及化學(xué)原料藥的生產(chǎn)過(guò)程。主要產(chǎn)品包括合成抗菌藥、麻醉藥、鎮(zhèn)靜催眠藥、抗癲癇藥、抗精神失常藥、解熱鎮(zhèn)痛藥、抗腫瘤藥等16個(gè)種類約近千個(gè)品種。

2.1.1 廢水組成

（1）生產(chǎn)過(guò)程排水。包括各類結(jié)晶母液、轉(zhuǎn)相母液、吸附廢液、溶劑回收殘液及其藥物殘留等。

（2）輔助工程排水。包括循環(huán)冷卻水系統(tǒng)排水、水環(huán)真空泵排水、純化水制備過(guò)程排水、蒸餾（加熱）設(shè)備冷凝水排水等。

（3）沖洗排水。包括容器設(shè)備清洗排水（如提取罐沖洗排水）、過(guò)濾設(shè)備沖洗排水、地面沖洗排水、廠房清潔排水等。

（4）化驗(yàn)室及實(shí)驗(yàn)室排水。包括藥品檢驗(yàn)或新產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)過(guò)程排水［4］。

2.1.2 主要污染因子及排污特點(diǎn)

根據(jù)調(diào)查結(jié)果［3］，化學(xué)制藥類企業(yè)生產(chǎn)廢水中的污染物主要是常規(guī)污染物，即COD、BOD、SS、pH值、色度、氨氮等污染物?；瘜W(xué)制藥廢水的特點(diǎn)是：用水量大，有機(jī)污染嚴(yán)重，排水為間歇排放。廢水成分復(fù)雜，含有未參與反應(yīng)的反應(yīng)物、生成物、殘留溶劑、催化劑、無(wú)機(jī)鹽（副產(chǎn)物）等；廢水可生化性較差，BOD、COD和TSS濃度高，流量大。pH值變化大，波動(dòng)范圍為1.0～11.0。

2.2 生物生化制藥廢水組成、污染因子及特點(diǎn)

生物生化制藥是利用生物體及生物生命活動(dòng)來(lái)制造藥品的生產(chǎn)過(guò)程，包括發(fā)酵制藥、提取制藥、生物技術(shù)制藥。

發(fā)酵制藥是指通過(guò)微生物的生命活動(dòng)，將有機(jī)原料經(jīng)發(fā)酵、過(guò)濾、提純等工序制成藥品的生產(chǎn)過(guò)程。主要產(chǎn)品包括抗生素類、維生素類、氨基酸類、有機(jī)酸類、酶類等藥物。

提取制藥是指運(yùn)用物理、化學(xué)、生物化學(xué)的方法，將生物體中其重要生理作用的活性物質(zhì)經(jīng)過(guò)提取、分離、純化等手段制造成藥品的生產(chǎn)過(guò)程。主要產(chǎn)品包括氨基酸類、多肽及蛋白質(zhì)類、酶類、核酸類、糖類、脂類等藥物。

生物技術(shù)制藥是利用微生物、寄生蟲(chóng)、動(dòng)物毒素、生物組織等，采用現(xiàn)代生物技術(shù)（主要是基因工程技術(shù)等）制取多肽和蛋白質(zhì)類藥物、疫苗等的生產(chǎn)過(guò)程。主要產(chǎn)品包括干擾素、胰島素、疫苗等。

2.2.1 制藥廢水組成

（1）生產(chǎn)過(guò)程排水。包括發(fā)酵殘液、破乳劑、廢濾液、廢母液、其他母液、溶劑回收殘液等。

（2）輔助工程排水。包括工藝?yán)鋮s水、動(dòng)力設(shè)備冷卻水、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)排污、去離子水設(shè)備過(guò)程排水等［5］。

（3）沖洗排水。包括容器設(shè)備清洗排水、過(guò)濾設(shè)備沖洗排水、樹(shù)脂柱沖洗水、地面沖洗排水、廠房清潔排水等［6］。

（4）化驗(yàn)室及實(shí)驗(yàn)室排水。包括藥品檢驗(yàn)或新產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)過(guò)程排水。

2.2.2 主要污染因子及排污特點(diǎn)生物制藥類企業(yè)生產(chǎn)廢水中的污染物主要是常規(guī)污染物，即COD、BOD、SS、pH、氨氮、動(dòng)植物油等污染物。生物制藥廢水的特點(diǎn)是：成分復(fù)雜，有機(jī)物濃度高，溶解性和膠體性固體濃度高，pH值經(jīng)常變化，溫度較高，帶有顏色和氣味，懸浮物含量高易產(chǎn)生泡沫。含有難降解物質(zhì)和有抑菌作用的抗生素且有毒性等［6］。

2.3 中藥飲片加工和中成藥制藥廢水組成、污染因子及特點(diǎn)

中藥飲片加工和中成藥制藥是以藥用植物和藥用動(dòng)物為主要原料，根據(jù)我國(guó)要點(diǎn)生產(chǎn)中成藥飲片和中成藥的制藥過(guò)程。中藥飲片是指根據(jù)辨證施治及調(diào)配或制劑的需要，對(duì)經(jīng)產(chǎn)地加工的凈藥材進(jìn)一步切割、炮制而成的成品。中成藥是指任何用于傳統(tǒng)中醫(yī)治療的任何劑型的藥品，它是以中藥飲片為原料生產(chǎn)的。

2.3.1 廢水組成

（1）生產(chǎn)過(guò)程排水。包括藥材清洗和浸泡水、炮制工段廢水、下腳料清洗水、提取工段廢水。

（2）沖洗排水。包括容器設(shè)備清洗排水、安瓶清洗排水、地面沖洗排水、廠房清潔排水等。

2.3.2 主要污染因子及排污特點(diǎn)

根據(jù)調(diào)查結(jié)果［7］，中藥類企業(yè)生產(chǎn)廢水中的污染物主要是常規(guī)污染物，即COD、BOD、SS、pH等污染物。中藥類制藥廢水的特點(diǎn)是：水質(zhì)成分復(fù)雜，廢水中溶解性物質(zhì)、膠體和固體物質(zhì)濃度都很高。COD、SS濃度高，BOD/COD＞0.5，廢水易降解。水量間歇排放，水質(zhì)波動(dòng)較大，pH值波動(dòng)較大，排水水溫較高，并帶有顏色和氣味。

2.4 單純藥品分裝與復(fù)配制藥廢水組成、污染因子及特點(diǎn)

單純藥品分裝與復(fù)配制藥是通過(guò)混合、加工和配制，將藥物活性成分和輔料職稱劑型藥物的生產(chǎn)過(guò)程。主要包括固體制劑和注射制劑兩種。固體制劑按照劑型可分為片劑、膠囊劑、顆粒劑等。

注射制劑是指將藥物制成供注入人體內(nèi)的滅菌溶液、乳濁液或混懸液，以及供臨用前配成溶液或混懸液的無(wú)菌粉末。主要有溶液型注射劑和無(wú)菌粉末注射劑。溶液型注射劑所用的溶劑主要有注射用水、注射用油、以及乙醇、甘油等注射用劑。無(wú)菌粉末注射劑分為無(wú)菌分轉(zhuǎn)粉針劑和凍干粉針劑。

2.4.1 廢水組成

單純藥品分裝與復(fù)配制藥無(wú)嚴(yán)格意義上的工藝廢水產(chǎn)生，主要廢水主要包括包裝容器清洗排水、設(shè)備清洗排水、安瓶、輸液瓶、膠塞清洗排水、地面沖洗排水、廠房清潔排水、純化水/注射水制備過(guò)程排水、滅菌檢漏用廢水等。

2.4.2 主要污染因子及排污特點(diǎn)

根據(jù)調(diào)查結(jié)果［8］，單純藥品分裝與復(fù)配制藥企業(yè)生產(chǎn)廢水中的污染物主要是常規(guī)污染物，即COD、BOD、SS、pH等污染物。單純藥品分裝與復(fù)配制藥制藥廢水的特點(diǎn)是：由于醫(yī)藥行業(yè)的特殊性，生產(chǎn)中涉及的用水基本為純化水或者是注射用水，因此廢水中雜質(zhì)含量極少，污染物濃度很低。固體制劑生產(chǎn)排水中COD濃度范圍在68.1～1480mg/L，一般在500mg/L以下。BOD濃度范圍在36.95～660mg/L，一般在300mg/L以下。SS濃度范圍在68～700mg/L，一般在300mg/L以下。注射制劑生產(chǎn)排水中COD濃度范圍在63.27～300mg/L，BOD濃度范圍在30～80mg/L，SS濃度范圍在51～85mg/L。

3 水污染防治措施

根據(jù)制藥行業(yè)排水特點(diǎn)分析可知，制藥廢水成分復(fù)雜，大多是高濃度有機(jī)廢水，廢水可生化性較差、難降解，pH波動(dòng)大。目前我國(guó)大多數(shù)制藥企業(yè)內(nèi)部均配建有污水處理設(shè)施，制藥廢水經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后，方能排入地表水體或者是市政污水處理廠。根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)研，處理制藥廢水多采用組合工藝，其中生物處理方法作為主要處理工藝，物化處理工藝、化學(xué)處理工藝作為生物處理的預(yù)處理或后處理工序。

3.1 化學(xué)制藥廢水處理工藝

（1）Fe/C微電解＋厭氧SBR工藝。王煥龍等［9］采用微電解＋厭氧工藝處理高濃度制藥廢水。結(jié)果表明：Fe/C比為30為最佳，可以使BOD/COD由0.125提高到0.644，可生化性能得到顯著提高；SBR生化處理中，污泥負(fù)荷控制在0.5kgCOD/kgMLSS/d左右，曝氣6h時(shí)COD去除率達(dá)85%。

（2）吹脫＋厭氧＋好氧工藝。陳曦［10］采用吹脫＋厭氧＋好氧工藝對(duì)含有氯霉素、抗菌素增效劑和磺胺新諾明的合成制藥廢水進(jìn)行處理。研究表明，經(jīng)吹脫和厭氧水解酸化處理后，COD去除率為70%，再經(jīng)好氧生化系統(tǒng)處理，COD去除率可達(dá)60%。COD總?cè)コ蔬_(dá)到89%。

（3）電解＋中和曝氣＋UASB＋A/O工藝。李亞峰等［11］采用電解＋中和曝氣＋UASB＋A/O工藝處理某藥廠制藥廢水，廢水中COD和BOD5初始濃度分別為4600mg/L和3300mg/L，廢水主要含有丙酮、硝基苯磺酸鈉、甲苯、三乙胺等有毒有害物質(zhì)。運(yùn)行結(jié)果表明，通過(guò)微電解可提高了廢水的可生化性，同時(shí)還有良好的脫色效果。采用電解＋中和曝氣＋UASB＋A/O工藝處理高濃度制藥廢水具有良好的處理效果，出水COD和BOD5分別為115mg/L和20mg/L，去除率分別為97.5%和99.4%。

（4）混凝預(yù)處理＋UASB＋ABR＋A/O＋氣浮工藝。王白楊等［12］采用混凝預(yù)處理＋UASB＋ABR＋A/O＋氣浮工藝處理原料藥廢水。該類廢水周期性排放，水質(zhì)波動(dòng)較大。高濃度廢水排放量300m3/d，其中COD濃度為10000～25000mg/L，BOD5濃度為4000～12000mg/L；低濃度廢水排放量1200m3/d，其中 COD濃度為1000～1200mg/L，BOD5濃度為300～500mg/L。研究結(jié)果表明，經(jīng)采取上述工藝后，出水COD、BOD5去除率分別達(dá)到98.7%、98%，處理效果好。

3.2 生物生化制藥廢水處理工藝

3.2.1 電解＋水解酸化＋CASS工藝

李穎［13］采用電解＋水解酸化＋CASS工藝處理生物制藥廠（主要產(chǎn)品為核黃素）廢水。采用電解法對(duì)高濃度核黃素上清液進(jìn)行預(yù)處理，然后與其他生產(chǎn)廢水、生活污水混合，依次采用水解酸化、CASS工藝進(jìn)一步處理。研究表明，電解預(yù)處理單元處理后，核黃素上清液的pH值由＜1升至6～9，COD的濃度由17000mg/L降至4930mg/L，去除率高達(dá)71%。SS、色度去除率也分別達(dá)到83%、67%。

3.2.2 Fe－C處理工藝

任健等［14］采用Fe－C法預(yù)處理抗生素類生產(chǎn)廢水，經(jīng)過(guò)正交試驗(yàn)和單因素優(yōu)化試驗(yàn)，確定鐵碳體積比為3∶1，曝氣量為100L/h，pH值為2.5，HRT為80min。在此操作條件下，廢水的色度、COD去除率分別可達(dá)74.5%和48.7%，BOD5/COD可由最初的0.06～0.10升高至0.26。鐵碳單元出水pH值為3.5～4.0。研究表明，以Fe－C作為預(yù)處理步驟，對(duì)于降低COD濃度，提高廢水的可生化性具有顯著作用。

3.2.3 Fenton試劑法＋活性炭吸附工藝

祁佩時(shí)等［15］采用Fenton氧化－活性炭吸附協(xié)同處理工藝對(duì)抗生素制藥廢水二級(jí)生化出水進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：在溫度為30℃，pH值為5，H2O2（30%）投加量為300mg/L，F(xiàn)eSO4/7H2O投加量為80mg/L，反應(yīng)時(shí)間為120min，活性炭投加量為50mg/L且與Fenton試劑同時(shí)加入時(shí)，COD去除率可達(dá)68.5%，

3.2.4 濕法氧化法

濕式空氣氧化技術(shù)是在較高溫度（150～350℃）和壓力（0.5～20MPa）下，以空氣或純氧為氧化劑將有機(jī)污染物氧化分解為無(wú)機(jī)物或小分子有機(jī)物的化學(xué)過(guò)程。一般濕法氧化的COD去除率不超過(guò)95%，濕法氧化出水不能直接排放，一般與生化處理系統(tǒng)聯(lián)用。蔣展鵬等［16］分別以T－i Ce－Bi和CuO/Al2O3作為催化劑，考察了不同催化劑、反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力和廢水的初始pH對(duì)催化濕式氧化處理VC制藥廢水的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：加入催化劑后廢水的COD去除率可以提高23%左右，同時(shí)處理后廢水的BOD5/COD從0.17提高到0.6以上。

3.3 中藥、中成藥制藥廢水處理工藝

3.3.1 吸附法

許淑青［17］采取活性炭吸附處理中藥廢水，研究表明，隨著活性炭填柱高度的增加，活性炭吸附能力增強(qiáng)。當(dāng)活性炭填柱高度為25cm時(shí)，COD濃度去除效率可達(dá)到95%。

3.3.2 接觸氧化＋水解酸化＋SBR工藝

韓相奎等［18］采用接觸氧化＋水解酸化＋SBR工藝處理中藥廢水。原水水質(zhì)如下：pH值為5.7，COD、BOD5、NH4－N分別為1094、327、4.4mg/L。結(jié)果表明：接觸氧化＋水解酸化＋SBR工藝對(duì)BOD5/COD值較低的中藥廢水可獲得良好的出水水質(zhì)，出水中COD可降至100mg/L以下。同時(shí)該工藝水解酸化段與好氧段的剩余污泥產(chǎn)率都很低，減少了污泥處置的麻煩。

3.3.3 ABR＋SBR（厭氧折流板反應(yīng)器＋序批式活性

李紅華等［19］采用ABR＋SBR工藝處理中成藥制藥廢水。運(yùn)行結(jié)果表明，在進(jìn)水質(zhì)量濃度COD為438～2300mg/L，BOD5為310～824mg/L，SS為86～229 mg/L和色度為50～220倍時(shí)，處理后出水可達(dá)到《中藥類制藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 21906－2008）要求，該工藝操作簡(jiǎn)便、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、運(yùn)行費(fèi)用低。

3.3.4 氣浮＋SBR＋濾池工藝

楊志勇等［20］采用氣?。玈BR＋濾池工藝處理制藥廢水。運(yùn)行結(jié)果表明，該工藝處理效果穩(wěn)定，耐沖擊負(fù)荷能力高，不會(huì)發(fā)生污泥膨脹問(wèn)題，出水COD≤100mg/L，BOD5≤30mg/L，SS≤70mg/L。而且該工藝運(yùn)行費(fèi)用較低，操作簡(jiǎn)單，易于維護(hù)。

4 制藥行業(yè)制藥廢水環(huán)境影響評(píng)價(jià)中需注意的問(wèn)題

4.1 開(kāi)展工程分析，確定污染來(lái)源及組成

制藥行業(yè)生產(chǎn)工藝復(fù)雜、用水量大、水污染物產(chǎn)生環(huán)節(jié)眾多，因此在環(huán)評(píng)工作中認(rèn)真落實(shí)工程分析、找到污染節(jié)點(diǎn)，對(duì)于準(zhǔn)確把握污染物產(chǎn)生工序和污染因子、污染物排放規(guī)律和排放情況等具有重要的意義。

工程分析應(yīng)按生產(chǎn)裝置分析并描述工藝流程，包括原料配制、生產(chǎn)、污染物處理等，以及中間過(guò)程的物料流轉(zhuǎn)、物料回收。重點(diǎn)弄清生產(chǎn)原理、原輔料投入節(jié)點(diǎn)、方式、工藝設(shè)備、工藝過(guò)程、工藝條件。

4.2 做好物料平衡和水平衡分析

制藥行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中投入的原、輔料種類多，但是產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率低、副產(chǎn)品多、三廢產(chǎn)生量大；同時(shí)制藥行業(yè)用水量大、用水類型差異大。為了準(zhǔn)確把握污染物產(chǎn)生和排放狀況，必須進(jìn)行物料衡算和水平衡計(jì)算。

4.3 污水處理措施的有效性、可行性分析

不同的制藥類別，由于生產(chǎn)工藝的不同而導(dǎo)致其廢水成分、污染物濃度各有不同。例如化學(xué)制藥，由于其生產(chǎn)中使用較多的原輔材料，生產(chǎn)工藝中涉及化學(xué)合成、提取、縮合、水解等復(fù)雜工藝，因此導(dǎo)致其廢水組成復(fù)雜，COD、BOD5、SS等濃度較高，廢水的可生化性較差。而對(duì)于單純藥品分裝與復(fù)配制藥，由于生產(chǎn)中僅涉及簡(jiǎn)單的混合、稀釋等工藝，嚴(yán)格意義上并不產(chǎn)生工藝廢水，生產(chǎn)中排放的廢水以設(shè)備清洗水為主，COD、BOD5、SS等濃度較低。對(duì)于不同的制藥類別，要根據(jù)藥廠實(shí)際情況選擇經(jīng)濟(jì)、有效的污水處理措施，同時(shí)還需考慮污水處理設(shè)施在藥廠內(nèi)的合理布局，盡量采用地埋式設(shè)計(jì)，避免對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生惡臭影響。

4.4 加強(qiáng)運(yùn)營(yíng)期環(huán)境管理

為保證污水處理設(shè)施的正常運(yùn)行，藥廠需單獨(dú)設(shè)立環(huán)境保護(hù)管理機(jī)構(gòu)，對(duì)污水處理設(shè)施排口出水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保證達(dá)標(biāo)排放。制定污水處理站日常管理、應(yīng)急處理方案，確保事故狀況下超標(biāo)排水得到妥善處置，不得對(duì)市政污水處理設(shè)施或者地表水體造成影響。

5 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)制藥行業(yè)生產(chǎn)工藝復(fù)雜、工藝流程長(zhǎng)，因此外排工藝廢水具有排放量大、水質(zhì)復(fù)雜、水質(zhì)波動(dòng)大、可生物降解性差等特點(diǎn)。因此針對(duì)制藥行業(yè)水污染影響分析與評(píng)價(jià)，要求環(huán)評(píng)中必須認(rèn)真對(duì)其工藝流程進(jìn)行認(rèn)真分析，掌握水污染物排污節(jié)點(diǎn)和污染物組成。根據(jù)制藥廠實(shí)際工藝排污水，提出合理、有效、可行、經(jīng)濟(jì)的污水治理措施，保證污水達(dá)標(biāo)排放。

［1］郝明家.制藥行業(yè)環(huán)境影響評(píng)價(jià)中的水污染分析及其污染防治措施探討［J］.環(huán)境保護(hù)科學(xué)，2009，35（4）：60～63.

［2］中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部.《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則－制藥建設(shè)項(xiàng)目》（HJ 611－2011）［S］.北京：中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部，2011.

［3］中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部.《制藥行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)－化學(xué)合成》編制說(shuō)明［R］.北京：中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部，2007.

［4］水解酸化－SBR工藝處理固體制劑和化學(xué)合成制藥廢水［J］.給水排水，2011，37（10）：68～70.

［5］郭會(huì)燦.制藥工業(yè)廢水的特點(diǎn)及處理技術(shù)［J］.醫(yī)藥化工，2011，34（6）：29～31.

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