醫(yī)藥化工行業(yè)VOC廢氣治理存在的問題及改進(jìn)措施

汪前勝(鹽城開元醫(yī)藥化工有限公司，江蘇 鹽城 224555)

0 引言

目前，我國已經(jīng)擁有了一整套完善的醫(yī)藥化工體系，成為全球醫(yī)藥中間體和原料藥最大的生產(chǎn)國。據(jù)調(diào)查顯示，僅2018年的1—5月份，我國累計(jì)實(shí)現(xiàn)醫(yī)藥化工行業(yè)收入總值超過1萬億元。長期以來我國醫(yī)藥化工行業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)平穩(wěn)增長的趨勢。但是，我們?cè)诳隙ㄡt(yī)藥化工行業(yè)所創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)利益時(shí)，也應(yīng)該注意到該行業(yè)對(duì)環(huán)境的污染。目前，為數(shù)不少的醫(yī)藥化工企業(yè)重視和致力于污染治理，已經(jīng)取得初步成效。

1 醫(yī)藥化工行業(yè)VOC廢氣產(chǎn)生、排放的基本態(tài)勢

1.1 醫(yī)藥化工行業(yè)VOC廢氣的產(chǎn)生

在醫(yī)藥化工企業(yè)的日常生產(chǎn)中，需要通過數(shù)量眾多的溶劑完成成分的配置和結(jié)果檢驗(yàn)，并且不少溶劑都具備能夠在低沸點(diǎn)中進(jìn)行有機(jī)物揮發(fā)的特點(diǎn)，這些有機(jī)物在空氣中散播，就會(huì)形成VOC廢氣。VOC廢氣的排放數(shù)量和比例都非常大，其排放比例甚至超過了醫(yī)藥化工行業(yè)總廢氣排放量的90%[1]。并且，這些VOC廢氣還具有突出的有害性，有十余種廢氣都可能會(huì)對(duì)環(huán)境或者人體造成危害。此外，廢氣的產(chǎn)生還具有一定的貫穿性，醫(yī)藥化工生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)都可能會(huì)產(chǎn)生廢氣，廢氣往往從密閉空間排出，再由于整個(gè)混亂的排放過程而隨意向其他生產(chǎn)環(huán)節(jié)擴(kuò)散。VOC廢氣的產(chǎn)生和數(shù)量多少，和溶劑自身的特性、外部環(huán)境以及企業(yè)生產(chǎn)水平、管理制度密切相關(guān)。一般而言，溶劑的特性影響最大，若某種溶劑的沸點(diǎn)較低，那么這種溶劑的揮發(fā)程度就會(huì)比較高，產(chǎn)生的廢氣數(shù)量就會(huì)比較大。

1.2 醫(yī)藥化工行業(yè)VOC廢氣排放的特點(diǎn)

在醫(yī)藥化工行業(yè)的生產(chǎn)過程中，所使用的原料和所生產(chǎn)的產(chǎn)品中有許多屬于有機(jī)物，這就導(dǎo)致在生產(chǎn)中會(huì)造成較嚴(yán)重的有機(jī)廢氣和異味。一般而言，醫(yī)藥化工行業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的VOC廢氣主要包括二氯甲烷、甲苯、甲醇、溶劑油、乙醚等，共有幾十種。而與醫(yī)藥化工行業(yè)不同，在化學(xué)工業(yè)中，產(chǎn)生廢氣的主要方式是鍋爐燃燒和加熱爐燃燒產(chǎn)生的CO2、SO2、NOx等廢氣。醫(yī)藥化工行業(yè)所產(chǎn)生的VOC廢氣貫穿于生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)。VOC廢氣的排放主要有兩種方式：其一為點(diǎn)源排放，主要是指VOC廢氣從儲(chǔ)罐、反應(yīng)釜等密閉的空間排出；其二為面源排放，主要是指從生產(chǎn)車間、污水處理站等開放的空間排出VOC廢氣的方式。

1.3 醫(yī)藥化工行業(yè)VOC廢氣的排放規(guī)律

醫(yī)藥化工行業(yè)中所產(chǎn)生的VOC廢氣成分復(fù)雜、種類繁多且變化多樣，因此，其排放的污染物也會(huì)呈現(xiàn)出較大的差異性，即便某種VOC廢氣在相同的時(shí)間從相同的裝置中排出，這種差異性也仍然存在[2]。

2 醫(yī)藥化工行業(yè)VOC廢氣的治理和存在問題

2.1 VOC廢氣的整治

在我國，醫(yī)藥化工行業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的VOC廢氣所造成的污染問題已經(jīng)受到了廣泛的重視，并且相關(guān)部門已經(jīng)針對(duì)這一問題展開了多年的治理，并獲得了較為突出的成績。首先，相關(guān)部門關(guān)停了一些難于治理、污染嚴(yán)重的醫(yī)藥化工企業(yè)。醫(yī)藥化工企業(yè)周邊環(huán)境狀況得到了改善，相關(guān)部門不僅抓污染排放，而且更加重視污染源頭治理，降低了污染物的排放數(shù)量。醫(yī)藥化工行業(yè)VOC廢氣整治的成果主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：(1)源頭處理效果顯著。目前，大多數(shù)的醫(yī)藥化工企業(yè)已經(jīng)形成了完善的綠色生產(chǎn)體系，對(duì)生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行了清潔化改進(jìn)，大多企業(yè)都已經(jīng)應(yīng)用了污染程度更低的冷凝法對(duì)溶劑進(jìn)行回收再利用，這不僅有利于環(huán)境保護(hù)，也節(jié)約了企業(yè)的溶劑使用成本。(2) VOC廢氣整治技術(shù)趨于成熟。目前，我國已經(jīng)具備了較為成熟、完善的VOC廢氣整治手段，可以從源頭階段就大幅度降低VOC廢氣的產(chǎn)生數(shù)量，引導(dǎo)VOC廢氣排放由面源排放向點(diǎn)源排放轉(zhuǎn)化，并進(jìn)行溶劑的回收再利用。此外，還可以通過引風(fēng)系統(tǒng)對(duì)VOC廢氣進(jìn)行收集，降低VOC廢氣對(duì)生產(chǎn)車間的污染程度。最后，還可以采用高空稀釋排放VOC廢氣的方法對(duì)其進(jìn)行處理，降低其對(duì)生產(chǎn)企業(yè)外圍環(huán)境的負(fù)面影響。(3) VOC廢氣處理新手段不斷面世。近年來，在醫(yī)藥化工行業(yè)中，一些新興的VOC廢氣處理手段開始投入應(yīng)用，比如通過碳纖維吸附法和白油吸收法對(duì)VOC廢氣進(jìn)行處理。前者可以通過熱風(fēng)或者水蒸氣的解吸附作用，利用碳纖維作為吸附劑對(duì)溶劑進(jìn)行回收，這種手段能夠更高效、更完善地完成溶劑回收，但成本比較高。后者一般用于末端處理，雖然價(jià)格低廉、成本不高，但是因?yàn)榘子蜁?huì)影響溶劑的品質(zhì)，所以這種處理方式一般不用于溶劑回收。

2.2 VOC廢氣治理現(xiàn)存問題

VOC廢氣治理現(xiàn)存的主要問題如下：(1)清潔生產(chǎn)水平普遍較低。我國醫(yī)藥化工行業(yè)相較國外，技術(shù)水平與生產(chǎn)設(shè)備水平有很大差距。我國醫(yī)藥化工行業(yè)準(zhǔn)入門檻普遍低，這無疑使大部分規(guī)模小、技術(shù)薄弱、人力物力都相對(duì)較差的公司進(jìn)入了醫(yī)藥行業(yè)，這也必然會(huì)導(dǎo)致一些清潔生產(chǎn)措施不能落實(shí)到位，生產(chǎn)技術(shù)管理水平等也跟不上時(shí)代。(2)對(duì)水不溶性溶劑，缺乏經(jīng)濟(jì)且可行的尾氣處理。目前比較完善的水不溶性溶劑尾氣處理一般有冷凝法、有機(jī)溶液直接吸附法、碳纖維直接吸附法等。如表1所示。展示了三種方式的優(yōu)點(diǎn)和問題。從表2可以得知，雖然冷卻工序體系單一簡易，投入較小，運(yùn)營成本低，但冷凝效率差。雖然有機(jī)溶劑吸收法和高活性碳纖維氣體吸收法的處理效率較好、投入大、運(yùn)營成本高，但目前還只用來解決在不溶于水的溶液中的尾氣處理利用價(jià)值。所以，發(fā)展更經(jīng)濟(jì)有效的水不溶性VOC廢氣處理工藝技術(shù)將是未來發(fā)展的主要方向[3]。(3)廢氣處理中不溶于水的溶劑用量少。在當(dāng)時(shí)缺乏廉價(jià)高效的標(biāo)準(zhǔn)水中不溶性VOC廢氣處理技術(shù)的狀況下，多數(shù)公司都通過一種簡易的廢氣處理裝置，來完成標(biāo)準(zhǔn)水中不溶性溶劑的廢氣排放。不過，這種簡易的廢氣凈化系統(tǒng)卻具有很明顯的弊端，無法長時(shí)間穩(wěn)定工作，因此主要用作環(huán)保檢測。比如，碳纖維吸附法就沒有去考慮碳纖維的再生問題，柴油吸附工藝不考慮對(duì)汽油殘?jiān)奶幚?。但一些醫(yī)藥和化學(xué)企業(yè)則采取了控制產(chǎn)品、暫停生產(chǎn)和防止緊急情況來執(zhí)行環(huán)保規(guī)定，或者稍微放寬了一些環(huán)境監(jiān)管，污染就會(huì)恢復(fù)，這也不利于長期環(huán)保問題的解決。(4) VOC廢氣排放沒有具體標(biāo)準(zhǔn)。由于醫(yī)藥化工行業(yè)釋放的溶劑殘留氣體成分復(fù)雜、有機(jī)污染物多樣，目前醫(yī)藥化工行業(yè)的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)部分限制了醫(yī)藥化工行業(yè)產(chǎn)生的廢物空氣修復(fù)工作的效果。有些醫(yī)藥化工企業(yè)的廢氣排放可能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，有些就可能超標(biāo)，這樣就會(huì)影響到周邊環(huán)境。(5)環(huán)境監(jiān)測困難。一是藥品品種多、批量小、升級(jí)快。環(huán)保部門來不及了解生產(chǎn)實(shí)際情況，對(duì)污染物排放也來不及檢測，可能一些醫(yī)藥公司就進(jìn)行產(chǎn)品更新?lián)Q代了，而有些也可能改變單元設(shè)備，而進(jìn)行其他產(chǎn)品作業(yè)，這其間難免有些廢氣排放不達(dá)標(biāo)，可是，企業(yè)迫于生存壓力，卻隱瞞不報(bào)。其次，溶劑的尾氣排放是間歇性的，并且擴(kuò)散迅速，因此很難獲得證據(jù)來確定何時(shí)會(huì)發(fā)生尾氣事故。再就是，現(xiàn)有的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范體系難以支撐環(huán)境監(jiān)測。由于對(duì)藥物和化學(xué)品產(chǎn)生的煙霧處理污染物的性質(zhì)和技術(shù)缺乏完整的了解，導(dǎo)致一些專門用于環(huán)境法管理的簡單煙霧處理系統(tǒng)長期存在。

表1 非水溶性VOC廢氣處理方法比較

3 醫(yī)藥化工行業(yè)VOC廢氣的防治對(duì)策

3.1 制定VOC廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)

排放準(zhǔn)則是環(huán)保執(zhí)法和刑罰執(zhí)行的技術(shù)基礎(chǔ)，在環(huán)保工作的開展中，有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義[4]。缺乏一個(gè)全面的、功能性的廢氣溶劑污染標(biāo)準(zhǔn)，而現(xiàn)有的環(huán)境技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中又缺乏一種能夠代表所有有機(jī)污染排放量的排放保護(hù)指標(biāo)體系。因此，必須建立醫(yī)藥化學(xué)品溶劑廢物中的有機(jī)污染排放標(biāo)準(zhǔn)體系，對(duì)廢物中的有機(jī)污染總量加以管控，避免和遏制污染。為此筆者建議：(1)由于化學(xué)溶劑污染而釋放的有機(jī)污染物實(shí)質(zhì)上就是VOCs，因此TVOC指數(shù)也可用來表示各種有機(jī)污染物的釋放程度，和控制有機(jī)排放物的暴露。(2)對(duì)由于醫(yī)藥化學(xué)制劑的多樣化和新生產(chǎn)更新速度快而無法采用單位時(shí)間生產(chǎn)TVOC污染控制指數(shù)的產(chǎn)品，已經(jīng)建立了溶劑回收控制指數(shù)和水平的對(duì)有機(jī)物測量溶劑回收。(3)制定當(dāng)?shù)蒯t(yī)藥化工TVOC排放總體控制方案，實(shí)施TVOC全程控制，避免殘留溶劑氣體稀釋排放，從而保護(hù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境。

3.2 提高醫(yī)藥化工行業(yè)準(zhǔn)入門檻

提高醫(yī)藥化工行業(yè)準(zhǔn)入門檻，制定相應(yīng)的技術(shù)防范措施，可以假設(shè)以下四個(gè)方面。(1)根據(jù)以往醫(yī)藥化工廢氣凈化的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，需要綜合考察和使用醫(yī)藥化工行業(yè)VOC廢氣排放和生產(chǎn)行為。新的環(huán)保和生產(chǎn)技術(shù)是客觀的，制定措施以減少結(jié)果、制藥和化學(xué)工業(yè)中溶劑和排放的接觸，并最大限度地發(fā)揮其普遍領(lǐng)導(dǎo)作用；(2)醫(yī)藥化工行業(yè)溶劑排放污染物減排必須滿足最基本的技術(shù)要求。無論是技術(shù)路線選擇，還是設(shè)計(jì)與治理工作，或是運(yùn)行管理等一系列操作，這些方面都要特別加以注意，盡可能選擇污染少、經(jīng)濟(jì)效益高的先進(jìn)技術(shù)等；(3)采用整套廢氣處理技術(shù)進(jìn)行過程控制，即最終處理、過程控制、清潔生產(chǎn)、廢氣處理技術(shù)的充分利用與資源節(jié)約和經(jīng)濟(jì)的完美結(jié)合；(4)保持綜合防控技術(shù)，要對(duì)廢水、廢氣等加以綜合處理，以防二次污染和污染物結(jié)轉(zhuǎn)。

3.3 研究創(chuàng)新新技術(shù)

現(xiàn)階段，吸附法、吸收法和冷凝法是最常用的溶劑尾氣處理技術(shù)。所以，通過研發(fā)吸附劑和吸收器，并改造反應(yīng)器，就能夠大大提高了上述工藝技術(shù)的使用效果，從而減少了操作成本，并解決了回收技術(shù)中的解溶/解析問題。在制藥、石油化工等產(chǎn)業(yè)的溶液廢氣處置方案中，由于新型催化氧化法處理有效率，并將廣泛應(yīng)用于溶液廢氣的最終處置。為加強(qiáng)國家對(duì)新型催化劑方法的研發(fā)力量，顯著提高利用效率。該方案特別適合于對(duì)生物毒性較低、含量少、成分復(fù)雜的混合廢物的處置。在未來的發(fā)展過程中，需要提高不同菌種的處理能力和不同菌種的加工能力，應(yīng)特別注意研究裝置的填充性能和抗沖擊性。此外，等離子體技術(shù)也具有高效性，而且，設(shè)備維護(hù)相對(duì)簡單，價(jià)格也比較實(shí)惠，對(duì)低濃度有機(jī)廢氣和惡臭廢氣具有良好的處理能力，未來，應(yīng)不斷推進(jìn)對(duì)等離子體技術(shù)的研究，擴(kuò)大其規(guī)模，使之應(yīng)用更廣泛，為醫(yī)藥化工行業(yè)作出更大的貢獻(xiàn)。

3.4 捕獲源頭并按類別收集

目前，醫(yī)藥化工企業(yè)還沒有對(duì)殘留氣體的來源進(jìn)行調(diào)查。所有廢氣均為最終處理，處理量大，零件復(fù)雜。此外，尾氣的最終處理也很困難。因此，在提升VOC廢氣處理技術(shù)的同時(shí)，還應(yīng)該探尋VOC廢氣的來源，從而找到針對(duì)性的解決策略。如今，制藥和化工公司使用的大多數(shù)生產(chǎn)車輛都是由于資源有限等原因而生產(chǎn)的。制造過程中大部分殘留溶劑氣體的來源被忽略了，因?yàn)槭┕み^程沒有系統(tǒng)的構(gòu)想，技術(shù)之間的密切配合得不到保證。因此，為加強(qiáng)醫(yī)藥化工行業(yè)溶劑尾氣的治理，企業(yè)更加重視整車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高技術(shù)實(shí)力，查明殘留溶劑廢氣的來源。管理培訓(xùn)需要加強(qiáng)，降低最終溶劑殘留氣體處理的難度。這無疑是最根本的治廢方法，不過，所要投入的人力財(cái)力也不容小噓。

4 結(jié)語

綜上所述，我國制藥化工企業(yè)通過引入先進(jìn)的技術(shù)，結(jié)合先進(jìn)的理論和經(jīng)驗(yàn)，加大環(huán)保監(jiān)督力度，可有效地治理溶劑廢氣，減少藥品和化學(xué)品排放對(duì)環(huán)境的影響，同時(shí)持續(xù)促進(jìn)制藥化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和保障人民健康作出更大的貢獻(xiàn)。