一种制药行业污水处理废气无组织收集生物净化处理工艺.pdf

中国科技信息 2024 年第 3 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Feb.2024-80-三星推荐随着工业时代的快速发展，人们的生产及生活水平急速提高，给自然环境带来了严重污染问题。原料药制药行业中，面临着日益严峻的生态污染环境，企业更应该重视对废气区域高污染问题的重视，全面分析废气、废水对区域环境和居民生活的影响，了解和掌握对区域经济发展主要制约因素。同时大家对生活品质的要求也越来越高，恶臭味也受到很大的重视。在污水处理站、养殖场、垃圾场都存在着恶臭污染问题。由于臭味的扩散性强，危害大。在研发、生产中，医药制药企业必然会有大量有毒害的、挥发性的有机化合物（VOCs），涵盖了“醚类”“苯类”“卤代烃类”“酮类”等排放出，此外，N、S 等成分在所排放的废水中残留，对废水进行生物法净化过程中，会进一步发生化学反应，形成氨气、硫化氢等臭气成分，这些异臭分子沸点低、挥发性强、味道大，尤其是在污水处理传输和不断搅拌过程中，臭气成分释放更加明显，严重污染周边区域空气环境，恶化生态污染。在微生物降解作用下，硫醇、硫化氢及氨气等致臭物质也在活性污泥中大量沉积，区域环境遭受污染。对于这些没有集中处理废气，挥发的异味属于无组织排放，特点在浓度低，嗅觉灵敏度高臭味不易去除。那污水站废气如何去除，有哪些处理工艺呢？近年来，我国对生态环境保护的决心日益增加，颁布了多项政策法规以及环境标志予以落实执行，针对医药、化工等企业废水处理更是严加管理。基于此，本文针对江中药谷污水处理站废气处理工程作为案例分析，对废水处理中废气收集与处理过程展开论述分析。制药行业污染影响分析随着科学技术的不断发展，制药技术和工艺越来越先进，推进了制药行业获得了空前的发展，随之而来的是制药行业对环境污染问题的日益加剧，对制药行业的污水、废气等污染物的处理成为制药行业目前重点解决的问题。相比较于其他污染物处理，制药行业对环境带来的污染问题更为严重，对制药废水、废气的处理工艺流程和方法也更加的复杂，对处理技术水平的要求也非常高。制药工厂在药物制作加工中，会产生大量的制药废水、废气等污染物，这些污染物存在毒性大、含药物残留量多、生物降解性差、对水体、土壤、空气生态环境的危害性大等特点，对制药厂周边居民的身体健康产生了非常大的影响。因此，制药厂药物生产过程中，必须注重对废水、废气的有效处理，尽可能降低药物生产对生行业曲线开放度创新度生态度互交度持续度可替代度影响力可实现度行业关联度真实度一种制药行业污水处理废气无组织收集生物净化处理工艺陈水平 邓麟凤 胡素萍 万小伟 李纪安 钟 莉 李臻宇陈水平1 邓麟凤1 胡素萍2 万小伟1 李纪安1 钟 莉1 李臻宇11.江中药业股份有限公司2.江西工业贸易职业技术学院陈水平（1980），江西莲花，江西师范大学机电专业，高级工程师，主要从事节能减排以及生态环境保护研究工作。通信作者：胡素萍（1981），女，江西高安，南昌大学工程硕士，机械设计及自动化专业，讲师，工程师，主要从事智能制造机制专业群建设以及智能制造教学工作。基 金 项 目：江 西 省 企 业 绿 色 技 术 课 题 资助 项 目“江 西 省 绿 色 技 术 创 新 企 业”（S2021LSQYG0050）。-81-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Feb.2024中国科技信息 2024 年第 3 期三星推荐态环境造成的不良影响。现就针对制药行业对生态环境造成的具体影响进行分析。对水体环境造成的不良影响制药厂在药物生产过程中，会排放大量的制药废水，制药废水中含有大量的化学合成药，中成药，抗生素等有毒性药剂，若这些制药废水得不到很好的处理，就向外界进行排放，进入到自然水体中，水中微生物在快速繁殖过程中就会快速消耗水中的溶解氧，水中溶解氧含量快速降低的情况下，受污染水源厌氧微生物就快速繁殖，造成水体中其他生物的缺氧死亡，并且污染水中产生大量的甲烷、硫化氢、醇、氨等物质，散发难闻的气味。污染物变化多端制药厂制药过程中，所排放的污染物、有毒物质含量多而繁杂，且废弃物中的微生物难以被杀死，增加了污染物净化处理的难度。且污染物的毒害性，污染土壤、水体空气等自然生态环境，影响农作物生长和人类身体健康。且制药厂污水排放后，废水、废气中存留的污染物在不断发生着微妙变化，会形成其他的污染物，对环境的污染程度影响也越来越大。制药污染物治理要求高由于制药厂制药过程中所产生的污染物独特特征，相比较于其他污染物的处理对技术、工艺的要求更高，且处理流程也更加的繁杂，甚至一种处理方式根本无法对制药污染物进行有效的净化处理，需要联合多种污染物处理技术和工艺才能促使污染物净化达到排放标准。因此，在对制药厂污染物处理过程中，必须紧密结合制药厂实际情况，对所排放污染物里面的成分进行全面了解和性质的评估，然后制定科学、合理的污染物处理工艺链，在综合处理技术的配合下，实现对污染物中污染成分的有效降解和处理，保障净化成效。污染物种类及处理工艺比对污染物污水处理站废气主要成分为：VOCs，如二氯甲烷、乙酸乙酯、甲苯等有机废气、H2S 及 NH3等恶臭污染物。污水站恶臭废气产生源主要在EGSB反应池、集水池、调节池、污泥池、污泥浓缩池、初沉池、好氧池、缺氧池以及加药操作间产生。污染物危害VOCs 属于对人体健康直接造成损害的有毒害物质，且还会促进雾霾、光化学烟雾的形成，对区域大气间接性造成影响。VOCs 以光化学反应产生烟雾，对周围区域动植物和人体活动生长均造成严重危害性，同时，周围区域雾霾天气形成也是由于光化学烟雾因素所致，且空气的能见度也受此影响，空气污染受影响严重。此外，VOCs 作为有毒、有害物质，人受到影响会出现嗅觉损伤、皮肤、内分泌系统紊乱、视力、头发等也会受到影响，部分长期接触者还会产生中毒反应；当前，相关研究表明，人类癌症的发生也与 VOCs 中所释放的甲醛和多环芳烃等有直接关联性。硫化氢和氨气是诱发废气中形成明显恶臭的两种无机臭味物质。臭气的产生刺激了人的感官系统，给人带来不好的体验，进而影响人出现不适症状，对人力呼吸、消化、内分泌等多系统造成危害。处理工艺比对在处理手段上，主要是通过对物理、化学等多处理方法运用和作用下，促使恶臭气体发生结构性改变实现恶臭的有效消除。污水站产生的恶臭物质主要成分为 H2S、氨、含硫或氮有机化合物，同时污水站又属于中、大风量，低浓度废气，针对这种恶臭废气现阶段一般采用的工艺如表。根据以上工艺的特点并结合江中药谷的污水特点，最终选用生物法对污水站的恶臭废气进行治理。实施生物处理的步骤与效果生物处理原理生物除臭即：废臭气分子在生物法的作用下（在生物滤池内生物填料上专门培养的微生物膜），通过培养的微生物膜实现除臭。在生物净化过程中，废气与废水处理方式存在很大差异性：废气生物处理中，需要先对废气污染物进行气、液相间的传质，通过气、液相之间有机物浓度梯度和水溶性作用，这样才能通过微生物的作用在液相中高效降解。表 1 废气处理工艺比对序号名称工艺描述优点缺点1化学法洗涤法，如酸洗、碱洗等设备构造简单投资少，动力消耗低1.处理效率较低2.易产生二次污染3.需专人维护，需及时补加药剂2吸附法吸附法，利用填料的微孔结构进行吸附，常用的为活性炭吸附法效率高，占地面积小，处理风量大1.高浓度下易饱和，对恶臭气体饱和吸附量小2.活性炭吸附后属危废，需由第三方回收3光氧法光催化氧化法占地面积小，风阻小，维护费用低处理效率低，一般作为预处理配件为损耗件，UV 灯使用寿命较短离子法高能离子除臭适用范围广，净化效率高，设备占地面积小特点易发生爆炸，存在安全隐患4生物法过滤法，以微生物为原料过滤废气效率高，维护费用低，处理量大，常用于处于污水站废气治理一次性投资相对较高，占地面积较大中国科技信息 2024 年第 3 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Feb.2024-82-三星推荐有毒害、恶臭的废气中具备气、液、固混合三种形态物质时，收集管道将废气引导传送给系统进行降解净化，主要是通过生物填料上培养生长的高效微生物菌株形成的生物膜开展降解净化的处理。生物法对废气中臭气处理的工艺具有较高的异味去除效率，高达 90%且安全可靠。处理原理即：经收集系统将异味气体进行收集后，输送到生物法废气处理装置中进行降解净化废气，为了高效全面处理废气，降解净化过程是先通过充满活性微生物的滤层，然后利用微生物细胞的吸附、吸收特性来降解异味物质，使其改变结构成为 CO2、H2O 等简单的无机物。生物处理工艺流程生物法废气处理过程分为三步。第一步：臭气中化学物质经过滤料表面所覆盖的水层后，实现了在表层的有效溶解，完成了气相到液相的转化过程，滤料中微生物细胞得以对臭气化学物质进一步吸收分解。此外，在液相中，滤料表面密布着诸多小孔，气、液两相接触面也随之增加，气相化学物质也可以以更快速度传送扩散。由此看出，水溶渗透的物理作用可以将臭气通过滤料进行高速扩散。第二步：水溶液中的异味通过微生物吸附处理，异味在这个过程发生结构变化、然后被高效转换到微生物体内。第三步：滤料中的专性细菌会将污染物视为食物来实现自身营养的补给。当将污染物吃下后，将污染中所含的化合物元素（如：碳、氢、氧、氮、硫等）进一步进行转化，形成流离状态在微生物自身循环体系中运行，达到降解污染物的目的。此外，自我繁殖性是专性细菌等微生物的特有特征，而专性细菌代谢的繁殖主要是依据污染物化合物的总体数量而决定，在符合微生物繁殖条件、环境下，会依据食物数量（污染物）来代谢繁殖，保障自身营养需求前提下，处于专性细菌微生物与污染物平衡、稳定状态，以达到降解污染物的目的。生物处理过程性能参数及公式空床停留时间=V/Q；表面符合=Q/A；去除率=（C1-C2）/C1。空床停留时间：废气在生物滤塔中的相对停留时间，s；表面负荷：单位滤塔横截面积的废气体积负荷，m3/m2h；去除率：污染物的去除程度，%；V：生物处理器的容积，m；Q：废气流量，m3/h；A：滤塔横截面积，m2；C1：净化前的废气浓度；C2：净化后的废气浓度。实际处理效果为改造前 EGSB 反应池、集水池、调节池、污泥池、污泥浓缩池、初沉池、好氧池、缺氧池均为敞开状态，无法对废气进行有效收集，经项目论证分析后对这几处池子采用玻璃钢盖板或不锈钢骨架+PC 板的密封方式。该污水站除臭项目于 2021 年 10 月完工，并于 2021 年11 月做了取样检测，检测数据均达到国家要求的排放标准。本项目工艺处理优势如下：1.生物技术，环保卫生，不产生再次污染。2.对多种类污染物废气进行同时处理。3.在 31 500ppm 波动的废气浓度中也可正常处理，具有较高抗冲击能力。4.510秒即可完成净化处理，且合理了达到95%以上，具有高效率优势。图 1 生物处理废气流程图-83-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Feb.2024中国科技信息 2024 年第 3 期三星推荐5、多种类菌种，生物菌种并可实现一次性挂膜成功，较短时间内可完成接种。6.不存在其他药剂添加，低建设成本和运行费用。7.材质以玻璃钢/不锈钢为主，存在较高的抗腐蚀性、外形美观，应用寿命长。8.复合滤料的应用，具有高透气性、增大表面积、不容板结，增长了使用寿命。9.PLC 控制大大提升了自动化程度。10.寒冷冬季也能运行，因属于双层结构，保温材料填充在夹层中，还设置防腐层在内层中。运行成本运行费用计算（按 24h/天计算）：综合计算得出，该生物处理废气装置一天的运行成本为表 2 无组织收集废气生物过滤工艺处理后排放参数采样点位采样日期检测项目检测结果有组织废气排气筒检测口11 月 23 日标况流量13 485硫化氢样品编号211123011G1T1P1-1排放浓度0.03排放速率（kg/h）0.005 0氨样品编号211123011G1T1P1-2排放浓度0.66排放速率（kg/h）0.011臭气浓度样品编号211123011G1T1P1-3排放浓度724检测参数排气筒高度：15 m；断面尺寸：=0.5 m表 3 生物过滤法处理工艺成本运算序号设备名称功率（kW）数量（台）单价（元/kW.h）合计（元/天）备注1风机15113602循环水泵2.21152.83加湿水泵2.2118.8一天按 4h 计合计421.6421.6 元，成本较低，且该除臭设备从完工到现在，一直运行良好，零故障，说明该工艺达到了预期的环境效益，经济效益以及生态效益。结语污水处理站的废气经密闭收集后，采用生物过滤净化工艺处理，取得良好净化效果，VOCs、硫化氢、氨等废气中所含毒害物质满足了环保排放标准，江中制药企业对该处理技术的应用，取得了良好环保效果，并实现低碳运行，为其他制药和医药化工企业提供了参考依据，实现了废水处理的合理开展。工程实例表明，这种全系统综合考虑的废气处理方式，技术上安全可行，运行上稳定可靠。