近年，我國(guó)幾大城市相繼出現(xiàn)霧霾天氣，政府和人民逐漸意識(shí)到VOCs是城市光化學(xué)煙霧決定性的前體物[2]。隨之政府出臺(tái)了一些列政策，目前我國(guó)針對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物的治理方針為先抓重點(diǎn)區(qū)域、重點(diǎn)行業(yè)，再逐步深入。因此重點(diǎn)行業(yè)面臨的環(huán)保壓力日益增大。而制藥行業(yè)作為我國(guó)六大重要污染行業(yè)之一，相比石化、包裝印刷、家具、制鞋、汽車等行業(yè)，該行業(yè)的VOCs排放量大、成分復(fù)雜、異味嚴(yán)重、防治工作起步較晚，相關(guān)的政策和管理制度還不健全[3]。

目前針對(duì)制藥行業(yè)產(chǎn)生的VOCs，治理市場(chǎng)中常采用：冷凝回收、噴淋吸收、活性炭吸附、VOCs濃縮系統(tǒng)、燃燒、低溫等離子體等技術(shù)。燃燒技術(shù)在近年被公認(rèn)為是治理VOCs最徹底的方法，去除效率高并且穩(wěn)定，設(shè)備市場(chǎng)發(fā)展也最為蓬勃，但若未對(duì)工況進(jìn)行深入了解，而盲目的投入焚燒設(shè)備，此時(shí)設(shè)備不僅不能達(dá)到理想效果，并且還可能存在安全隱患。最好的治理方案是通過(guò)實(shí)地考察，將環(huán)保與節(jié)能完美結(jié)合。

本文對(duì)國(guó)內(nèi)外制藥行業(yè)中常用到的 VOCs 治理技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)不同治理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)、特點(diǎn)及工程案例應(yīng)用做了簡(jiǎn)單介紹，以期對(duì)國(guó)內(nèi)同行在制藥行業(yè) VOCs 治理方面有所借鑒。

1制藥行業(yè)VOCs排放特點(diǎn)

1.1制藥行業(yè)廢氣排放特點(diǎn)

（1）生產(chǎn)工藝復(fù)雜、污染物產(chǎn)生量大

制藥行業(yè)按藥品的生產(chǎn)工藝可分為：發(fā)酵類、提取類、化學(xué)合成類、中藥類、生物工程類和制劑類[3]。其中發(fā)酵類和化學(xué)合成類制藥工業(yè)是VOCs的排放大戶。我國(guó)是一個(gè)化學(xué)原料藥生產(chǎn)大國(guó)，尤其是發(fā)酵類藥物產(chǎn)品的產(chǎn)能產(chǎn)量位居世界第一[3]。

發(fā)酵類制藥主要包括：抗生素、維生素和氨基酸等。此類制藥工業(yè)污染源主要包括：發(fā)酵尾氣、有機(jī)溶劑揮發(fā)、菌渣、酸堿廢氣及廢水處理裝置產(chǎn)生的惡臭氣體。廢氣特點(diǎn)：風(fēng)量大、濕度高、VOCs濃度低且不穩(wěn)定，常含氯、硫等較難處理的元素，組分復(fù)雜。菌渣作為危險(xiǎn)廢棄物較難處理。

化學(xué)合成類主要品種：合成抗菌藥、麻醉藥、解熱鎮(zhèn)痛藥、非甾博體抗炎藥、抗病毒藥和抗真菌藥、抗腫瘤藥、體藥物等16個(gè)大類約近千個(gè)品種?；瘜W(xué)合成類工業(yè)制藥生產(chǎn)過(guò)程中，原材料分離過(guò)濾、發(fā)酵萃取、蒸餾回收、凈化干燥的環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生溶劑蒸發(fā)性VOCs排放，閥門、反應(yīng)槽、泵與其他設(shè)備連接處易發(fā)生逸散性排放。廢氣主要包括：乙醇、二氯甲烷、異丙醇、丙酮、乙腈等。特點(diǎn)：風(fēng)量小、VOCs濃度高、含塵和含水率低。

2013年，我國(guó)有藥品生產(chǎn)許可證的企業(yè)7232家，其中化學(xué)藥品制劑企業(yè)2841家[4]。固體制劑在噴干造粒階段，廢氣含塵高、溫度高、含濕率高，此類廢氣最難治理。

生物工程類包括基因工程藥物、基因工程疫苗、克隆工程制備藥物等。此類制藥廢氣主要來(lái)自于溶劑的揮發(fā)，包括乙醇、丙醇、丙酮、甲醛和乙腈等，還存在發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的少量細(xì)胞呼吸氣，主要成分為CO2和N2。

提取類制藥，按來(lái)源分：人體、動(dòng)物、植物、海洋生物等，但不包括微生物。此類工藝常分為六個(gè)階段：原料的選擇和預(yù)處理、原料的粉碎、提取、分離純化、干燥及保存、制劑。主要污染物來(lái)自于清洗、粉碎和包裝時(shí)產(chǎn)生的藥塵，以及提取過(guò)程中使用的揮發(fā)性有機(jī)物的揮發(fā)部分。

中藥類分為中藥材、中藥飲片和中成藥。廢氣主要來(lái)源于切制等工序產(chǎn)生的藥物粉塵和炮制過(guò)程中產(chǎn)生的藥煙。

（2）間歇排放、波動(dòng)性大

制藥生產(chǎn)多采用間歇生產(chǎn)方式，污染物也間歇性排放。即污染物在短時(shí)間內(nèi)集中排放。污染物的排放量、濃度、瞬時(shí)差異較大，從而加大了處理設(shè)施的運(yùn)行難度，最終造成惡劣的環(huán)境影響。

（3）成分復(fù)雜、環(huán)境危害大

制藥行業(yè)產(chǎn)生的污染物濃度高、成分復(fù)雜。污染物包括生產(chǎn)過(guò)程中使用的原輔材料（包括大量的有機(jī)溶劑）、難生化降解的化學(xué)合成物質(zhì)、殘留物成分以及藥物降解中間產(chǎn)物。其中許多污染物為惡臭氣體，甚至劇毒或致癌物質(zhì)。

總體來(lái)說(shuō)，我國(guó)制藥行業(yè)，原材料投入量大，產(chǎn)出比小，其大部分物質(zhì)最終成為廢棄物，從而污染水體和大氣，并且廢氣量大，廢物成分復(fù)雜，種類繁雜，污染危害嚴(yán)重，因此該行業(yè)的廢氣治理難度大。

1.2 制藥行業(yè)VOCs主要成分

醫(yī)藥行業(yè)制藥過(guò)程產(chǎn)生的VOCs主要為甲醇、丙酮、苯、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、乙酸乙酯、三乙胺、二甲基甲酰胺、醋酸丁酯、正丙醇、乙醇、異丙醇、乙腈、環(huán)氧乙烷、甲醛等[3]。不同的制藥方式會(huì)產(chǎn)生不同的廢氣，發(fā)酵制藥過(guò)程中，主要是在提取和精制中產(chǎn)生溶媒廢氣、菌渣干燥廢氣等，其成分中丙酮和乙酸乙酯所占比例高，分別為65%、30.41%[5]。對(duì)于化學(xué)合成制藥來(lái)說(shuō)，則是異丙醇、丙酮、乙醇所占比例最高，分別44.27%、35.39%、9.78%[5]。

1.3制藥行業(yè)VOCs優(yōu)先控制排序

制藥行業(yè)排放的有機(jī)污染物常為高危、致癌物質(zhì)。何華飛[5]等人參照胡冠九采用的由美國(guó)科學(xué)院定義的VOCs評(píng)價(jià)模型，對(duì)各制藥類型釋放的VOCs作風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，從而確定出制藥行業(yè)產(chǎn)生VOCs的優(yōu)先控制順序。通過(guò)計(jì)算，發(fā)酵類制藥、提取類制藥、化學(xué)合成制藥、生物工程類制藥4種制藥類型釋放的VOCs風(fēng)險(xiǎn)值為5.4×10-7~3.2×10-5/a，接近國(guó)際輻射防護(hù)委員會(huì)（ICRP）推薦的最大可接受值（5.0×10-5/a）。該文調(diào)查的4種制藥類型的主要VOCs的風(fēng)險(xiǎn)值大小排序?yàn)椋喊l(fā)酵類，丙酮>乙酸乙酯>甲苯>苯>二氯甲烷>甲醇；提取類，丙酮>乙酸乙酯>苯>乙醇；化學(xué)合成類，異丙醇>丙酮>甲苯>二氯甲烷>環(huán)氧乙烷>乙腈>乙醇。

1.4制藥行業(yè)VOCs治理現(xiàn)狀及難點(diǎn)

目前我國(guó)還沒(méi)有出臺(tái)制藥行業(yè)VOCs排放的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，2010年上海修訂了2006年發(fā)布的地方標(biāo)準(zhǔn)《生物制藥行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 31/373-2010）；2014年，浙江省發(fā)布了《生物制藥工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 33/923-2014）；2014年天津市《工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放控制標(biāo)準(zhǔn)》（DB 12/524-2014）正式發(fā)布實(shí)施，其中含針對(duì)醫(yī)藥制造行業(yè)VOCs排放控制標(biāo)準(zhǔn)。2015年，河北省制定了《青霉素類制藥揮發(fā)性有機(jī)物和惡臭特征污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 13/2208-2015）。2016年環(huán)境保護(hù)部發(fā)布了《關(guān)于揮發(fā)性有機(jī)物排污收費(fèi)試點(diǎn)有關(guān)具體工作的通知》，雖然目前全國(guó)已有十個(gè)省市相繼發(fā)布了《VOCs排放收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)》，但此收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)石化行業(yè)和印刷包裝行業(yè)。因此制藥行業(yè)的VOCs治理起步晚，政策不健全，污染市場(chǎng)大。

環(huán)保部公開(kāi)數(shù)據(jù)顯示，2009年中國(guó)制藥工業(yè)總產(chǎn)值占全國(guó)GDP不到3%，而污染排放總量卻占到了6%，被公眾稱為“前門制藥治病，后門排污致病”[6]。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) 2013顯示，全國(guó)醫(yī)藥制造業(yè)工業(yè)廢氣排放總量高達(dá)1741億m3[7]。制藥企業(yè)使用的有機(jī)溶劑種類多、產(chǎn)生點(diǎn)位復(fù)雜，如儲(chǔ)運(yùn)輸送、反應(yīng)過(guò)程、末端治理等很多環(huán)節(jié)均會(huì)有VOCs產(chǎn)生。制藥行業(yè)廢氣較石油化工、包裝印刷、涂裝、家具、制鞋等行業(yè)廢氣治理的難點(diǎn)在于，廢氣濕度高，VOCs濃度不穩(wěn)定；組分多，且常含氯、硫等使催化劑中毒的元素，治理難度大；制藥企業(yè)多為老廠區(qū)，廠區(qū)設(shè)計(jì)時(shí)未考慮環(huán)保設(shè)備安裝布局；且很多廠區(qū)為防爆車間，對(duì)環(huán)保設(shè)備要求高，從而大大增加了治理成本。制藥企業(yè) VOCs 治理問(wèn)題已經(jīng)受到社會(huì)廣泛關(guān)注，保護(hù)環(huán)境、治理VOCs成為醫(yī)藥行業(yè)一項(xiàng)重要而艱巨的任務(wù)。

2 VOCs治理技術(shù)的應(yīng)用

2.1沸石濃縮轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)

（1）技術(shù)原理

沸石濃縮轉(zhuǎn)輪是全球公認(rèn)的最高效的廢氣濃縮技術(shù)。其主要原理是利用連續(xù)變溫的吸附、脫附工藝，使低濃度、大風(fēng)量有機(jī)廢氣濃縮為高濃度、小流量濃縮氣體。沸石轉(zhuǎn)輪濃縮吸附裝置分為三個(gè)區(qū)域，分別為吸附區(qū)、再生區(qū)和冷卻區(qū)，各個(gè)區(qū)域由耐熱、耐溶劑的密封性材料分隔。待處理的氣體在引風(fēng)機(jī)的作用下，通過(guò)吸附區(qū)域，污染物被分子篩截留吸附，潔凈氣體達(dá)標(biāo)排放。轉(zhuǎn)輪在皮帶的帶動(dòng)下，進(jìn)入到再生區(qū)，吸附在分子篩上的污染物質(zhì)在高溫再生風(fēng)及再生風(fēng)機(jī)作用下，從分子篩上脫附下來(lái)，分子篩得以再生。轉(zhuǎn)輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)入冷卻區(qū)，此時(shí)由冷卻的潔凈氣體或待處理氣體對(duì)分子篩進(jìn)行冷吹，使其迅速降溫，恢復(fù)其吸附功能。原理見(jiàn)圖1。

圖1沸石轉(zhuǎn)輪濃縮系統(tǒng)圖

（2）技術(shù)優(yōu)勢(shì)

操作連續(xù)性、效率穩(wěn)定性、廢氣排放狀況等方面均優(yōu)于固定床系統(tǒng)，同時(shí)亦有低壓損、無(wú)吸附材料損耗、靈活組裝的有點(diǎn)。沸石不可燃，安全性能好，可以在高溫下進(jìn)行脫附再生（最高可達(dá)300℃），對(duì)于大部分有機(jī)化合物可以進(jìn)行處理，尤其是在吸附高沸點(diǎn)有機(jī)物時(shí)，優(yōu)勢(shì)更加凸顯。

（3）技術(shù)特點(diǎn)

沸石轉(zhuǎn)輪常與回收系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)組合使用，常用于低濃度、大風(fēng)量的VOC工況。沸石轉(zhuǎn)輪利用吸附性極好的疏水性分子篩作為吸附劑，能夠適用于更多種類的VOC，以及不同的運(yùn)轉(zhuǎn)條件。即使是苯乙烯和環(huán)己酮等具有熱聚合性高的VOC，也能使用疏水性分子篩高效率地進(jìn)行處理。濃縮轉(zhuǎn)輪的核心部件因?yàn)槭窃诟邷叵聼Y(jié)處理而成的，完全是無(wú)機(jī)物的結(jié)合體。如果發(fā)生蜂窩通路堵塞時(shí)，可以進(jìn)行水洗，分子篩轉(zhuǎn)輪也可以根據(jù)實(shí)際情況通過(guò)熱處理進(jìn)行高溫活化

（4）案例

某制藥廠發(fā)酵車間尾氣治理，風(fēng)量15000m3/h，廢氣主要成分：乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮等，VOCs初始濃度為1350mg/m3。因乙酸丁酯沸點(diǎn)高，采用沸石轉(zhuǎn)輪濃縮系統(tǒng)，VOCs濃縮8倍。經(jīng)過(guò)濃縮系統(tǒng)吸附后排氣中VOCs濃度低于20mg/m3。濃縮后的高濃解析氣量約為9000m3/h，高濃解析氣的通過(guò)氧化法進(jìn)行進(jìn)一步無(wú)害化處理，最終實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢氣的達(dá)標(biāo)排放。