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制藥行業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)污強(qiáng)度測(cè)算方法的研究

論文類型 技術(shù)與工程 發(fā)表日期 2006-02-01
來(lái)源 《中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)》2005年第7期
作者 甘麗華,吳昊,郭樹凡
關(guān)鍵詞 產(chǎn)污強(qiáng)度 化學(xué)耗氧量 污染(COD)當(dāng)量系數(shù) 磺胺嘧啶
摘要 產(chǎn)污強(qiáng)度是衡量產(chǎn)品的技術(shù)水平及污染貢獻(xiàn)的定量指標(biāo)。以COD為核心、以物耗為主要依據(jù)的制藥行業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)污強(qiáng)度指標(biāo)體系具有很強(qiáng)的針對(duì)性、可比性和可操作性,可為淘汰落后產(chǎn)品、技術(shù)、工藝、設(shè)備,推進(jìn)行業(yè)清潔生產(chǎn)提供可靠的依據(jù)。

  產(chǎn)污強(qiáng)度,即生產(chǎn)單位產(chǎn)品向生產(chǎn)系統(tǒng)外排放的所有污染物(以COD計(jì))的量(kg/kg),也可以表達(dá)為生產(chǎn)單位產(chǎn)品消耗的所有原料的污染(COD)當(dāng)量與所有產(chǎn)成品(包括副產(chǎn)品)的污染(COD)當(dāng)量之差。通過(guò)產(chǎn)品產(chǎn)污強(qiáng)度的測(cè)算,可對(duì)醫(yī)藥行業(yè)各類產(chǎn)品的技術(shù)水平及污染強(qiáng)度有一個(gè)定量的分析指標(biāo),為行業(yè)淘汰落后產(chǎn)品、技術(shù)、工藝、設(shè)備,推進(jìn)清潔生產(chǎn)及發(fā)放排污許可證,進(jìn)一步強(qiáng)化行業(yè)環(huán)保定量管理,提供可靠的依據(jù),從而進(jìn)一步推動(dòng)企業(yè)走上現(xiàn)代工業(yè)化道路。
1 產(chǎn)污強(qiáng)度指標(biāo)體系的建立
1.1 建立的原則
1.1.1 針對(duì)性
  制藥行業(yè)的污染以有機(jī)污染為主,特別是原料藥的生產(chǎn)企業(yè),基本屬于精細(xì)化工,其大量使用的有機(jī)化工原料,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,種類繁多。而且在藥品的生產(chǎn)過(guò)程中,無(wú)論是化學(xué)合成產(chǎn)品還是生物發(fā)酵產(chǎn)品,或是原料藥或是制劑,污染物也都主要集中在廢水中。從國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)中關(guān)于代表性原料藥的排水單耗可見單位產(chǎn)品的排水量基本都在4位數(shù)以上(見表1)。而且制藥廢水中的有機(jī)物濃度高,成分復(fù)雜,可生化性差,處理難度大(見表2)。

表1 代表性原料藥的排水單耗

原料名稱 排水單耗(m3/t)
青霉素 4700
潔霉素 9200
慶大霉素 20400
維生素C 1200
氯霉素 2700
新諾明 2000

表2 不同制藥廢水有機(jī)物濃度

廢水名稱 COD(mg/L) BOD(mg/L) BOD/COD
VC等綜合廢水 12883 5600 0.43
氨基酸廢水 3487 703 0.20
乙酰螺旋霉素廢水 7470~10500 3350~5160 0.4~0.5
頭孢系列產(chǎn)品廢水 3900 1500 0.38
中藥廢水 2536 1260 0.49

  由于制藥行業(yè)產(chǎn)品的特殊性,多為小批量、多品種、間歇式生產(chǎn),而復(fù)雜的工藝路線、特殊的質(zhì)量要求又造成了高物耗與低收率。從而形成了制藥行業(yè)“三高一低”,即三廢排放量高、污染物濃度高、毒性高,原料利用率低的環(huán)境污染特點(diǎn)。因此,原料藥的生產(chǎn)企業(yè)基本都是當(dāng)?shù)氐闹饕廴敬髴簟?br> 1.1.2 可比性(規(guī)范性)
  基于制藥行業(yè)的污染以廢水中的有機(jī)污染為基本特征,在選擇產(chǎn)污強(qiáng)度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系時(shí),首先考慮到COD這一在環(huán)保管理中最常用的污染指標(biāo)。由于它能比較準(zhǔn)確的定量反映出污染物(主要是有機(jī)物)在環(huán)境中的污染貢獻(xiàn),而且測(cè)定方法簡(jiǎn)便、規(guī)范,所以被廣泛地用作最主要的有機(jī)污染指標(biāo)。在我國(guó)的各級(jí)各類環(huán)保指標(biāo)體系中,幾乎全部都使用COD,其可比性、規(guī)范性較強(qiáng)。因此,我們選用COD作為產(chǎn)污強(qiáng)度測(cè)算評(píng)價(jià)指標(biāo),并將其作為確定淘汰落后產(chǎn)品、工藝、裝備等的主要依據(jù)。
1.1.3 可操作性
  據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)原料藥和制劑的生產(chǎn)企業(yè)為5146家,生產(chǎn)化學(xué)原料藥近1500余種,生產(chǎn)化學(xué)制劑34個(gè)劑型4000多個(gè)品種。但是,全國(guó)醫(yī)藥工業(yè)企業(yè)多、小、散、亂的問(wèn)題十分突出。面對(duì)企業(yè)、管理人員、工作條件之間的巨大差距,要在數(shù)千個(gè)企業(yè)進(jìn)行數(shù)千種藥品生產(chǎn)的產(chǎn)污強(qiáng)度測(cè)算,測(cè)算方法就必須簡(jiǎn)單明了、易于操作,才能使各類企業(yè)都能較順利地完成,保證數(shù)據(jù)真實(shí)、可靠。
1.2 產(chǎn)污強(qiáng)度計(jì)算的基礎(chǔ)
1.2.1 污染物流失定額管理
  “污染物流失定額管理”即對(duì)各個(gè)產(chǎn)品的污染物流失進(jìn)行定額管理,是20世紀(jì)70年代在化工制藥行業(yè)推行的一種污染物管理方法。在產(chǎn)品原料消耗定額的基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)所有生產(chǎn)工序進(jìn)行物料衡算,并選擇特征污染物,將原料、產(chǎn)品、中間產(chǎn)物、回收處理、環(huán)保處理、綜合利用以及流失的污染物等全部折算成若干個(gè)特征污染物,根據(jù)污染物流失定額計(jì)算規(guī)程計(jì)算出單位產(chǎn)品的污染物流失量(折算成特征污染物)。在此基礎(chǔ)上,企業(yè)根據(jù)要求,確定每年各產(chǎn)品的污染物流失定額,作為對(duì)企業(yè)或生產(chǎn)單位生產(chǎn)技術(shù)水平、環(huán)境管理的考核指標(biāo)。
1.2.2 清潔生產(chǎn)審核
  近年來(lái),清潔生產(chǎn)在全國(guó)各行業(yè)迅速開展,已成為企業(yè)正常的生產(chǎn)技術(shù)和環(huán)境管理的重要組成部分。清潔生產(chǎn)評(píng)估、清潔生產(chǎn)審計(jì)都是通過(guò)污染節(jié)點(diǎn)分析和物料衡算,使產(chǎn)品生產(chǎn)中污染產(chǎn)生的過(guò)程和數(shù)量一目了然。
1.3 產(chǎn)污強(qiáng)度指標(biāo)體系的核心
  國(guó)家最近發(fā)布的“排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)及計(jì)算方法”使用了一個(gè)關(guān)鍵的定量指標(biāo)—污染當(dāng)量,并以此來(lái)衡量污染物對(duì)環(huán)境污染的貢獻(xiàn)大小及作為排污收費(fèi)的依據(jù)和基本單位。計(jì)算方法規(guī)定,污水費(fèi)按排污者排放污染物的種類、數(shù)量以污染當(dāng)量計(jì)征,每一污染當(dāng)量的征收標(biāo)準(zhǔn)為0.70元。
  在“排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)及計(jì)算方法”中,對(duì)不同的污染物規(guī)定了相應(yīng)的污染當(dāng)量系數(shù)。其中,COD的當(dāng)量系數(shù)為1,其它污染物均以COD為基準(zhǔn)(見表3)。可見,以COD計(jì)的污染當(dāng)量是“排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)及計(jì)算方法”的核心。通過(guò)引入污染(COD)當(dāng)量作為評(píng)價(jià)產(chǎn)品產(chǎn)污強(qiáng)度的定量指標(biāo),將各種污染物的單耗或產(chǎn)成定額,通過(guò)污染(COD)當(dāng)量系數(shù),折算為污染(COD)當(dāng)量,進(jìn)而計(jì)算出產(chǎn)品的產(chǎn)污強(qiáng)度。

表3 部分污染物污染當(dāng)量值

污染物 污染當(dāng)量值(kg)
懸浮物(SS) 4
生化需氧量(BOD5) 0.5
化學(xué)需氧量(COD) 1
總有機(jī)碳(TOC) 0.49
石油類 0.1
氨氮 0.8
硝基苯類 0.2
陰離子表面活性劑(LAS) 0.2

1.4 產(chǎn)污強(qiáng)度的計(jì)算
  將所有的生產(chǎn)過(guò)程作為一個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng),根據(jù)物質(zhì)不滅的原理,進(jìn)入系統(tǒng)的所有原料的污染(COD)當(dāng)量之和,應(yīng)當(dāng)和離開系統(tǒng)的所有產(chǎn)成品的污染(COD)當(dāng)量與產(chǎn)污強(qiáng)度之和相等。
2 產(chǎn)污強(qiáng)度測(cè)算方法
2.1 污染物的界定范圍
  除在生產(chǎn)工藝規(guī)程控制范圍內(nèi)的產(chǎn)品(包括副產(chǎn)品)外,出系統(tǒng)的所有物質(zhì),不管是否可以利用,都視為污染物。
2.2 產(chǎn)污強(qiáng)度的測(cè)算規(guī)程
  首先列出產(chǎn)品生產(chǎn)的化學(xué)反應(yīng)方程式(或簡(jiǎn)敘生產(chǎn)工藝過(guò)程),然后確定各種原料的消耗定額(即生產(chǎn)單位產(chǎn)品消耗的某種原料量(kg/kg))、副產(chǎn)品的產(chǎn)成定額(即生產(chǎn)單位產(chǎn)品的同時(shí)產(chǎn)成的某種副產(chǎn)品量(kg/kg))(主產(chǎn)品產(chǎn)成定額為1)及各種原料和產(chǎn)品(包括副產(chǎn)品)的污染(COD)當(dāng)量系數(shù),最后計(jì)算產(chǎn)品的產(chǎn)污強(qiáng)度。產(chǎn)污強(qiáng)度公式為:
  產(chǎn)污強(qiáng)度=Σ原料污染(COD)當(dāng)量i-Σ產(chǎn)成品污染(COD)當(dāng)量i
      =Σ消耗定額i×污染(COD)當(dāng)量系數(shù)i-Σ產(chǎn)成定額i×污染(COD)當(dāng)量系數(shù)i
3 典型產(chǎn)品(磺胺嘧啶)產(chǎn)污強(qiáng)度測(cè)算案例
3.1 原料消耗定額與污染(COD)當(dāng)量(見表4)

表4 原料消耗定額與污染(COD)當(dāng)量
(單位:kg/kg)

原料名稱 消耗定額(2002) 污染(COD)當(dāng)量系數(shù) 污染(COD)當(dāng)量
丙炔醇(折純) 0.3370 1.77 0.596
二乙胺 0.0727 3.00 0.218
磺胺脒 1.1236 0.98 1.101
甲醇鈉 0.9806 1.1 1.079
水合肼 0.0862 0.45 0.039
冰醋酸 0.4233 1.1 0.466
活性炭 0.1565 - -
碳酸氫銨 0.0359 - -
粒堿 0.0102 - -
二氧化錳 0.0040 - -
鹽酸(35%) 0.1142 - -
Σ - - 3.499

3.2 產(chǎn)品產(chǎn)成定額與污染(COD)當(dāng)量(見表5)
3.3 產(chǎn)品產(chǎn)污強(qiáng)度
  產(chǎn)污強(qiáng)度=Σ原料污染(COD)當(dāng)量i-Σ產(chǎn)成品污染(COD)當(dāng)量i
      =3.499-2.30 =1.20
3.4 產(chǎn)品產(chǎn)污去向分析與污染治理狀況(見表6)

表6 產(chǎn)品產(chǎn)污去向分析與污染治理狀況

原料名稱 排污形態(tài) 治理措施
丙炔醇 廢水 生化處理(深井曝氣)
二乙胺 廢氣 直接排放
磺胺脒 廢水 生化處理(深井曝氣)
甲醇鈉 廢水 生化處理(深井曝氣)
水合肼 廢水 生化處理(深井曝氣)
冰醋酸 廢水 生化處理(深井曝氣)

  從表中可以看出,產(chǎn)生的污染主要集中在廢水中,按年產(chǎn)1000噸磺胺嘧啶產(chǎn)品計(jì),日產(chǎn)生COD13500mg/L的廢水250噸,大部分經(jīng)廠內(nèi)深井曝氣處理后排放。
  實(shí)踐證明,制藥行業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)污強(qiáng)度測(cè)算方法適用于發(fā)酵法生物制藥、有機(jī)合成制藥、有機(jī)半合成制藥等以有機(jī)物為主要原料的藥品或藥品中間體的產(chǎn)污強(qiáng)度測(cè)算,具有很強(qiáng)的實(shí)用性和可操作性。由于制藥行業(yè)工藝復(fù)雜,目前產(chǎn)污強(qiáng)度測(cè)算方法尚不完善。例如副反應(yīng)過(guò)程比較復(fù)雜,方程式很難寫出來(lái);空氣和菌渣的強(qiáng)度較難測(cè)算;制藥過(guò)程中水質(zhì)變化復(fù)雜,要選擇有代表性的COD濃度比較困難等。但是,隨著上述問(wèn)題的不斷解決及產(chǎn)污強(qiáng)度測(cè)算方法的逐步應(yīng)用,制藥行業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)污強(qiáng)度的測(cè)算方法一定會(huì)得到進(jìn)一步的推廣和完善。

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