六、原料药生产中的“三废”处理

制药工业对环境的污染主要来自于原料药的生产。原料药的生产规模通常较小，因此排出的污染物的数量一般不大。但原料药生产所用原材料繁杂，而且有相当一部分原材料是易燃、易爆的危险品或是有毒有害物质，除原材料引起的污染问题外，其工艺环节收率不高（一般只有30％左右，有时甚至更低，有时因为染菌等问题整个生产周期的料液将会废弃），这样，往往是几吨、几十吨甚至是上百吨的原材料才制造出1t成品，因此造成的废液、废气、废渣相当惊人，严重影响了周边环境。制药厂排出的污染物通常具有毒性、刺激性和腐蚀性，这也是工业污染的共同特征。此外，化学制药厂的污染物还具有数量少、组分多、变动性大、间歇排放、pH不稳定、化学需氧量高等特点，这些特点与防治措施的选择有直接的关系。数量少、组分多、变动性大是因为生产过程中化学反应复杂、产品规格变动，排放物也比较繁杂。间歇排放是由于药品生产的规模通常较小，因此化学制药厂大多采用间歇式生产方式，污染物的排放自然也是间歇性的；间歇排放是一种短时间内高浓度的集中排放，而且污染物的排放量、浓度、瞬时差异都缺乏规律性，这给环境带来的危害要比连续排放严重得多，此外间歇排放也给污染的治理带来了不少困难。如生物处理法要求流入废水的水质、水量比较均匀，若变动过大，会抑制微生物的生长，导致处理效果显著下降。pH不稳定是指制药厂排放的废水，有时呈强酸性，有时呈强碱性，pH不稳定，对水生生物、构筑物和农作物都有极大的危害，在生物处理或排放前必须进行中和处理，以免影响处理效果或者造成环境污染。化学需氧量高是指制药厂产生的污染物一般以有机污染物为主，其中有些有机物能被微生物降解，而有些则难以被微生物降解，因此，一些废水的化学需氧量很高，但生化需氧量却不一定很高，对废水进行生物处理前，一般先要进行生物可降解性试验，以确定废水能否用生物法处理，对于那些浓度高而又不易被生物氧化的废水要另行处理，如萃取等，否则，经生物处理后，出水中的化学需氧量仍会高于排放标准。

对于“三废”要严格遵守国家环保总局制定的“三废”排放标准，要严格做到谁产生、谁治理的原则，不达标不排放。对于“三废”要尽量综合利用。在设计时应把绿色制药放在首位，尽量少产生“三废”，同时产生的“三废”应在厂内处理合格后再排放。对于处理的水应尽量回用，节约用水。

1.废水处理

在药厂产生的污染物中，以废水的数量最大、种类最多、危害最严重，对生产可持续发展的影响也最大，它是制药企业污染物无害化处理的重点和难点。

（1）废水的污染控制指标　水质指标是表征废水性质的参数。对废水进行无害化处理，控制和掌握废水处理设备的工作状况和效果，必须定期分析废水的水质。表征废水水质的指标很多，比较重要的有pH、悬浮物（SS）、生化需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）等指标。

pH是反映废水酸碱性强弱的重要指标。它的测定和控制，对维护废水处理设施的正常运行，防止废水处理及输送设备的腐蚀，保护水生生物和水体自净化功能都有重要的意义，处理后的废水应呈中性或接近中性。

悬浮物是指废水中呈悬浮状态的固体，是反映水中固体物质含量的一个常用指标，可用过滤法测定，单位为mg/L。

生化需氧量是指在一定条件下，微生物氧化分解水中的有机物时所需的溶解氧的量，单位为mg/L。微生物分解有机物的速度和程度与时间有直接关系。实际工作中，常在20℃的条件下，将废水培养5天，然后测定单位体积废水中溶解氧的减少量，即用5天生化需氧量作为生化需氧量的指标，以BOD表示，BOD反映了废水中可被微生物分解的有机物的总量，其值越大，表示水中的有机物越多，水体被污染的程度也就越高。

化学需氧量是指在一定条件下，用强氧化剂氧化废水中的有机物所需的氧的量，单位为mg/L。我国的废水检验标准规定以重铬酸钾作氧化剂，标记为COD，COD与BOD均可表征水被污染的程度，但COD能够更精确地表示废水中的有机物含量，而且测定时间短，不受水质限制，因此常被用作废水的污染指标。COD和BOD之差表示废水中没有被微生物分解的有机物含量。

（2）废水处理方法　清污分流是指将清水（如间接冷却用水、雨水和生活用水等）与废水（如制药生产过程中排出的各种废水）分别用各自不同的管路或渠道输送、排放或贮留，以利于清水的循环套用和废水的处理。排水系统的清污分流是非常重要的。制药工业中清水的数量通常超过废水的许多倍，采取清污分流，不仅可以节约大量的清水，而且可大幅度降低废水量，提高废水的浓度，从而大大减轻废水的输送负荷和治理负担。除清污分流外，还应将某些特殊废水与一般废水分开，以利于特殊废水的单独处理和一般废水的常规处理。例如，含剧毒物质（如某些重金属）的废水应与准备生物处理的废水分开；含氰废水、硫化合物废水以及酸性废水不能混合等。

按处理程度划分，废水可分为一级、二级和三级处理。一级处理通常是采用物理方法或简单的化学方法除去水中的漂浮物和部分处于悬浮状态的污染物，以及调节废水的pH等，通过一级处理可减轻废水的污染程度和后续处理的负荷，一级处理具有投资少、成本低等特点，但在大多数场合，废水经一级处理后仍达不到国家规定的排放标准，需要进行二级处理，必要时还需进行三级处理，因此，一级处理常作为废水的预处理；二级处理主要指生物处理法，废水经过一级处理后，再经过二级处理，可除去废水中的大部分有机污染物，使废水得到进一步净化。二级处理适用于处理各种含有机污染物的废水。废水经二级处理后，BOD可降至20～30mg/L，水质一般可以达到规定的排放标准；三级处理是一种净化要求较高的处理，目的是除去二级处理中未能除去的污染物，包括不能被微生物分解的有机物、可导致水体富营养化的可溶性无机物（如氮、磷等）以及各种病毒、病菌等。三级处理所使用的方法很多，如过滤、活性炭吸附、臭氧氧化、离子交换、电渗析、反渗透以及生物法脱氮除磷等。废水经三级处理后，BOD可从20～30mg/L降至5mg/L以下，可达到地面水和工业用水的水质要求。

废水处理的实质就是利用各种技术手段，将废水中的污染物分离出来，或将其转化为无害物质，从而使废水得到净化。废水处理技术很多，按作用原理一般可分为物理法、化学法、物理化学法和生物法。物理法是利用物理作用将废水中呈悬浮状态的污染物分离出来，在分离过程中不改变其化学性质，如沉降、气浮、过滤、离心、蒸发、浓缩等。物理法常用于废水的一级处理。化学法是利用化学反应原理来分离、回收废水中各种形态的污染物，如中和、凝聚、氧化和还原等。化学法常用于有毒、有害废水的处理，使废水达到不影响生物处理的条件。物理化学法是综合利用物理和化学作用除去废水中的污染物，如吸附法、离子交换法和膜分离法等。近年来，物理化学法处理废水已形成了一些固定的工艺单元，得到了广泛的应用。生物法是利用微生物的代谢作用，使废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物转化为稳定、无害的物质，如水和二氧化碳等，生物法能够去除废水中的大部分有机污染物，是常用的二级处理法。

上述每种废水处理方法都是一种单元操作。由于制药废水的特殊性，仅用一种方法一般不能将废水中的所有污染物除去。在废水处理中，常常需要将几种处理方法组合在一起，形成一个处理流程。流程的组织一般遵循先易后难、先简后繁的规律，即首先使用物理法进行预处理，以除去大块垃圾、漂浮物和悬浮固体等，然后再使用化学法和生物法等处理方法。对于某种特定的制药废水，应根据废水的水质、水量、回收有用物质的可能性和经济性以及排放水体的具体要求等情况确定适宜的废水处理流程。

2.废气处理

药厂排出的废气具有种类繁多、组成复杂、数量大、危害严重等特点，必须进行综合治理，以免危害操作者的身体健康，造成环境污染。按所含主要污染物的性质不同，化学制药厂排出的废气可分为三类，即含尘（固体悬浮物）废气、含无机污染物废气和含有机污染物废气。含尘废气的处理实际上是一个气、固两相混合物分离的问题，可利用粉尘密度较大的特点，通过外力的作用将其分离出来；而处理含无机或有机污染物的废气则要根据所含污染物的物理性质和化学性质，通过冷凝、吸收、吸附、燃烧、催化等方法进行无害化处理。

（1）含尘废气处理技术　药厂排出的含尘废气主要来自粉碎、碾磨、筛分、压片、胶囊填充及粉针分装等机械过程所产生的粉尘，以及锅炉燃烧所产生的烟尘等。常用的除尘方法有三种，即机械除尘、洗涤除尘和过滤除尘。

机械除尘是利用机械力（重力、惯性力、离心力）将固体悬浮物从气流中分离出来，常用的机械除尘设备有重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器等，机械除尘设备具有结构简单、易于制造、阻力小和运转费用低等特点，但此类除尘设备只对大粒径粉尘的去除效率较高，而对小粒径粉尘的捕获率很低，为了取得较好的分离效率，可采用多级串联的形式，或将其作为一级除尘使用。

洗涤除尘又称湿式除尘，它是用水（或其他液体）洗涤含尘气体，利用形成的液膜、液滴或气泡捕获气体中的尘粒，尘粒随液体排出，气体得到净化，常用的洗涤除尘设备有填料式洗涤除尘器等，洗涤除尘器的结构比较简单，设备投资较少，操作维修也比较方便，洗涤除尘过程中，水与含尘气体可充分接触，有降温增湿和净化有毒有害废气等作用，尤其适合高温、高湿、易燃、易爆和有毒废气的净化，洗涤除尘的明显缺点是除尘过程中要消耗大量的洗涤水，而且从废气中除去的污染物全部转移到水中，因此必须对洗涤后的水进行净化处理，并尽量回用，以免造成水的二次污染。此外，洗涤除尘器的气流阻力较大，因而运行费用较高。

过滤除尘是使含尘气体通过多孔材料，将气体中的尘粒截留下来，使气体得到净化。目前，我国使用较多的是袋式除尘器。袋式除尘器结构简单，使用灵活方便，可以处理不同类型的颗粒污染物，尤其对直径在0.1～20μm范围内的细粉有很强的捕集效果，除尘效率可达到99％，是一种高效除尘设备，但袋式除尘器的应用要受到滤布的耐温和耐腐蚀等性能的限制，一般不适用于高温、高湿或强腐蚀性废气的处理。

各种除尘装置各有其优缺点，对于那些粒径分布范围较广的尘粒，常将两种或多种不同性质的除尘器组合使用。

（2）含无机物废气处理技术　化学制药厂排放的废气中，常见的无机污染物有氯化氢、硫化氢、二氧化硫、氮氧化物、氯气、氨气和氰化氢等，这一类废气的主要处理方法有吸收法、吸附法、催化法和燃烧法等，其中以吸收法最为常用。吸收是利用气体混合物中不同组分在吸收剂中的溶解度不同，或者与吸收剂发生选择性化学反应，从而将有害组分从气流中分离出来的过程。吸收过程一般需要在特定的吸收装置中进行。吸收装置的主要作用是使气液两相充分接触，实现气液两相间的传质。用于气体净化的吸收装置主要有填料塔、板式塔和喷淋塔。

（3）含有机物废气处理技术　根据废气中所含有机污染物的性质、特点和回收的可能性，可采用不同的净化和回收方法。目前，含有机污染物废气的一般处理方法主要有冷凝法、吸收法、吸附法、燃烧法和生物法。冷凝法是通过冷却的方法使废气中所含的有机污染物凝结成液体而分离出来。吸收法可用于处理有机污染物含量较低或沸点较低的废气，并可回收获得一定量的有机化合物。吸附法是将废气与大表面多孔性固体物质（吸附剂）接触，使废气中的有害成分吸附到固体表面上，从而达到净化气体的目的。燃烧法是在有氧的条件下，将废气加热到一定的温度，使其中的可燃污染物发生氧化燃烧或高温分解而转化为无害物质。生物法处理废气的原理是利用微生物的代谢作用，将废气中所含的污染物转化成低毒或无毒的物质。

3.废渣处理

药厂废渣是在制药过程中产生的固体、半固体或浆状废物，是制药工业的主要污染源之一。在制药过程中，废渣的来源很多，如活性炭脱色精制工序产生的废活性炭、铁粉还原工序产生的铁泥、锰粉氧化工序产生的锰泥、废水处理产生的污泥，以及蒸馏残渣、失活催化剂、过期的药品、不合格的中间体和产品等。一般来说，药厂废渣的数量比废水、废气少，污染也没有废水、废气严重，但废渣的组成复杂，且大多含有高浓度的有机污染物，有些还是剧毒、易燃、易爆物质，因此，必须对药厂废渣进行适当的处理，以免造成环境污染。

（1）回收和综合利用　废渣中有相当一部分是未反应的原料或反应副产物，是宝贵的资源。因此，在对废渣进行无害化处理前，应尽量考虑回收和综合利用。许多废渣经过某些技术处理后，可回收有价值的资源。例如，废催化剂是化学制药过程中常见的废渣，制造这些催化剂要消耗大量的贵金属，从控制环境污染和合理利用资源的角度考虑，都应对其进行回收利用。再如，铁泥可以制备氧化铁红或磁芯、锰泥可以制备硫酸锰或碳酸锰、废活性炭经再生后可以回用、硫酸钙废渣可制成优质建筑材料等。从废渣中回收有价值的资源，并开展综合利用，是控制污染的一项积极措施。这样不仅可以保护环境，而且可以产生显著的经济效益。

（2）废渣处理技术　经综合利用后的残渣或无法进行综合利用的废渣，应采用适当的方法进行无害化处理。由于废渣的组成复杂、性质各异，故对废渣的治理还没有像废气和废水的治理那样形成系统。目前，对废渣的处理方法主要有化学法、焚烧法、热解法和填埋法等。化学法是利用废渣中所含污染物的化学性质，通过化学反应将其转化为稳定、安全的物质，是一种常用的无害化处理技术。焚烧法是使被处理的废渣与过量的空气在焚烧炉内进行氧化燃烧反应，从而使废渣中所含的污染物在高温下氧化分解而破坏，是一种高温处理和深度氧化的综合工艺。热解法是在无氧或缺氧的高温条件下，使废渣中的大分子有机物裂解为可燃的小分子燃料气体、油和固态碳等。填埋法是将一时无法利用、又无特殊危害的废渣埋入土中，利用微生物的长期分解作用而使其中的有害物质降解。