制藥行業水污染環境影響評價及防治措施分析

牟真

（中國科學院生態環境研究中心，北京100085）

1 引言

制藥行業是我國國民經濟的重要基礎產業和發展最快的行業之一，其主要分類包括：化學原料藥及制劑、中藥材、中藥飲片、中成藥、抗生素、生物制品、生化藥品、放射性藥品等［1］。根據《環境影響評價技術導則－制藥建設項目》（HJ 611－2011）［2］，為方便有針對性的開展環境影響評價工作，將制藥行業分為以下生產類別：化學藥品制造、生物生化制品制造、中藥飲片加工和中成藥制造、單純藥品分裝和復配。制藥行業屬于精細化工，其特點是工藝流程復雜、使用的原料種類眾多、原材料利用率低、副產物多，因此導致制藥廢水組成十分復雜，有機污染物種類多、濃度高，COD和BOD5值高，NH3－N濃度高，色度深、毒性大，固體懸浮物SS濃度高等特征［3］。

根據統計，制藥行業廢水排放量較大，約占全國工業企業污水排放量的2%。大量制藥廢水的排放對于其受納對象，無論是地表水體還是污水處理廠，都會產生不小的影響。因此，合理分析制藥行業的水污染排污節點和污染因子，把握行業生產特征，提出切實可行的污染防治措施對于有效開展制藥行業環境影響評價工作非常重要，對于落實環境保護政策和促進制藥行業實現社會、環境、經濟“三合一”效益具有積極的作用。

2 制藥廢水組成及特點

2.1 化學制藥廢水組成、污染因子及特點

化學制藥是采用化學方法將有機物質或無機物質通過化學反應生產化學藥品及化學原料藥的生產過程。主要產品包括合成抗菌藥、麻醉藥、鎮靜催眠藥、抗癲癇藥、抗精神失常藥、解熱鎮痛藥、抗腫瘤藥等16個種類約近千個品種。

2.1.1 廢水組成

（1）生產過程排水。包括各類結晶母液、轉相母液、吸附廢液、溶劑回收殘液及其藥物殘留等。

（2）輔助工程排水。包括循環冷卻水系統排水、水環真空泵排水、純化水制備過程排水、蒸餾（加熱）設備冷凝水排水等。

（3）沖洗排水。包括容器設備清洗排水（如提取罐沖洗排水）、過濾設備沖洗排水、地面沖洗排水、廠房清潔排水等。

（4）化驗室及實驗室排水。包括藥品檢驗或新產品實驗過程排水［4］。

2.1.2 主要污染因子及排污特點

根據調查結果［3］，化學制藥類企業生產廢水中的污染物主要是常規污染物，即COD、BOD、SS、pH值、色度、氨氮等污染物。化學制藥廢水的特點是：用水量大，有機污染嚴重，排水為間歇排放。廢水成分復雜，含有未參與反應的反應物、生成物、殘留溶劑、催化劑、無機鹽（副產物）等；廢水可生化性較差，BOD、COD和TSS濃度高，流量大。pH值變化大，波動范圍為1.0～11.0。

2.2 生物生化制藥廢水組成、污染因子及特點

生物生化制藥是利用生物體及生物生命活動來制造藥品的生產過程，包括發酵制藥、提取制藥、生物技術制藥。

發酵制藥是指通過微生物的生命活動，將有機原料經發酵、過濾、提純等工序制成藥品的生產過程。主要產品包括抗生素類、維生素類、氨基酸類、有機酸類、酶類等藥物。

提取制藥是指運用物理、化學、生物化學的方法，將生物體中其重要生理作用的活性物質經過提取、分離、純化等手段制造成藥品的生產過程。主要產品包括氨基酸類、多肽及蛋白質類、酶類、核酸類、糖類、脂類等藥物。

生物技術制藥是利用微生物、寄生蟲、動物毒素、生物組織等，采用現代生物技術（主要是基因工程技術等）制取多肽和蛋白質類藥物、疫苗等的生產過程。主要產品包括干擾素、胰島素、疫苗等。

2.2.1 制藥廢水組成

（1）生產過程排水。包括發酵殘液、破乳劑、廢濾液、廢母液、其他母液、溶劑回收殘液等。

（2）輔助工程排水。包括工藝冷卻水、動力設備冷卻水、循環冷卻水系統排污、去離子水設備過程排水等［5］。

（3）沖洗排水。包括容器設備清洗排水、過濾設備沖洗排水、樹脂柱沖洗水、地面沖洗排水、廠房清潔排水等［6］。

（4）化驗室及實驗室排水。包括藥品檢驗或新產品實驗過程排水。

2.2.2 主要污染因子及排污特點生物制藥類企業生產廢水中的污染物主要是常規污染物，即COD、BOD、SS、pH、氨氮、動植物油等污染物。生物制藥廢水的特點是：成分復雜，有機物濃度高，溶解性和膠體性固體濃度高，pH值經常變化，溫度較高，帶有顏色和氣味，懸浮物含量高易產生泡沫。含有難降解物質和有抑菌作用的抗生素且有毒性等［6］。

2.3 中藥飲片加工和中成藥制藥廢水組成、污染因子及特點

中藥飲片加工和中成藥制藥是以藥用植物和藥用動物為主要原料，根據我國要點生產中成藥飲片和中成藥的制藥過程。中藥飲片是指根據辨證施治及調配或制劑的需要，對經產地加工的凈藥材進一步切割、炮制而成的成品。中成藥是指任何用于傳統中醫治療的任何劑型的藥品，它是以中藥飲片為原料生產的。

2.3.1 廢水組成

（1）生產過程排水。包括藥材清洗和浸泡水、炮制工段廢水、下腳料清洗水、提取工段廢水。

（2）沖洗排水。包括容器設備清洗排水、安瓶清洗排水、地面沖洗排水、廠房清潔排水等。

2.3.2 主要污染因子及排污特點

根據調查結果［7］，中藥類企業生產廢水中的污染物主要是常規污染物，即COD、BOD、SS、pH等污染物。中藥類制藥廢水的特點是：水質成分復雜，廢水中溶解性物質、膠體和固體物質濃度都很高。COD、SS濃度高，BOD/COD＞0.5，廢水易降解。水量間歇排放，水質波動較大，pH值波動較大，排水水溫較高，并帶有顏色和氣味。

2.4 單純藥品分裝與復配制藥廢水組成、污染因子及特點

單純藥品分裝與復配制藥是通過混合、加工和配制，將藥物活性成分和輔料職稱劑型藥物的生產過程。主要包括固體制劑和注射制劑兩種。固體制劑按照劑型可分為片劑、膠囊劑、顆粒劑等。

注射制劑是指將藥物制成供注入人體內的滅菌溶液、乳濁液或混懸液，以及供臨用前配成溶液或混懸液的無菌粉末。主要有溶液型注射劑和無菌粉末注射劑。溶液型注射劑所用的溶劑主要有注射用水、注射用油、以及乙醇、甘油等注射用劑。無菌粉末注射劑分為無菌分轉粉針劑和凍干粉針劑。

2.4.1 廢水組成

單純藥品分裝與復配制藥無嚴格意義上的工藝廢水產生，主要廢水主要包括包裝容器清洗排水、設備清洗排水、安瓶、輸液瓶、膠塞清洗排水、地面沖洗排水、廠房清潔排水、純化水/注射水制備過程排水、滅菌檢漏用廢水等。

2.4.2 主要污染因子及排污特點

根據調查結果［8］，單純藥品分裝與復配制藥企業生產廢水中的污染物主要是常規污染物，即COD、BOD、SS、pH等污染物。單純藥品分裝與復配制藥制藥廢水的特點是：由于醫藥行業的特殊性，生產中涉及的用水基本為純化水或者是注射用水，因此廢水中雜質含量極少，污染物濃度很低。固體制劑生產排水中COD濃度范圍在68.1～1480mg/L，一般在500mg/L以下。BOD濃度范圍在36.95～660mg/L，一般在300mg/L以下。SS濃度范圍在68～700mg/L，一般在300mg/L以下。注射制劑生產排水中COD濃度范圍在63.27～300mg/L，BOD濃度范圍在30～80mg/L，SS濃度范圍在51～85mg/L。

3 水污染防治措施

根據制藥行業排水特點分析可知，制藥廢水成分復雜，大多是高濃度有機廢水，廢水可生化性較差、難降解，pH波動大。目前我國大多數制藥企業內部均配建有污水處理設施，制藥廢水經處理達標后，方能排入地表水體或者是市政污水處理廠。根據文獻調研，處理制藥廢水多采用組合工藝，其中生物處理方法作為主要處理工藝，物化處理工藝、化學處理工藝作為生物處理的預處理或后處理工序。

3.1 化學制藥廢水處理工藝

（1）Fe/C微電解＋厭氧SBR工藝。王煥龍等［9］采用微電解＋厭氧工藝處理高濃度制藥廢水。結果表明：Fe/C比為30為最佳，可以使BOD/COD由0.125提高到0.644，可生化性能得到顯著提高；SBR生化處理中，污泥負荷控制在0.5kgCOD/kgMLSS/d左右，曝氣6h時COD去除率達85%。

（2）吹脫＋厭氧＋好氧工藝。陳曦［10］采用吹脫＋厭氧＋好氧工藝對含有氯霉素、抗菌素增效劑和磺胺新諾明的合成制藥廢水進行處理。研究表明，經吹脫和厭氧水解酸化處理后，COD去除率為70%，再經好氧生化系統處理，COD去除率可達60%。COD總去除率達到89%。

（3）電解＋中和曝氣＋UASB＋A/O工藝。李亞峰等［11］采用電解＋中和曝氣＋UASB＋A/O工藝處理某藥廠制藥廢水，廢水中COD和BOD5初始濃度分別為4600mg/L和3300mg/L，廢水主要含有丙酮、硝基苯磺酸鈉、甲苯、三乙胺等有毒有害物質。運行結果表明，通過微電解可提高了廢水的可生化性，同時還有良好的脫色效果。采用電解＋中和曝氣＋UASB＋A/O工藝處理高濃度制藥廢水具有良好的處理效果，出水COD和BOD5分別為115mg/L和20mg/L，去除率分別為97.5%和99.4%。

（4）混凝預處理＋UASB＋ABR＋A/O＋氣浮工藝。王白楊等［12］采用混凝預處理＋UASB＋ABR＋A/O＋氣浮工藝處理原料藥廢水。該類廢水周期性排放，水質波動較大。高濃度廢水排放量300m3/d，其中COD濃度為10000～25000mg/L，BOD5濃度為4000～12000mg/L；低濃度廢水排放量1200m3/d，其中 COD濃度為1000～1200mg/L，BOD5濃度為300～500mg/L。研究結果表明，經采取上述工藝后，出水COD、BOD5去除率分別達到98.7%、98%，處理效果好。

3.2 生物生化制藥廢水處理工藝

3.2.1 電解＋水解酸化＋CASS工藝

李穎［13］采用電解＋水解酸化＋CASS工藝處理生物制藥廠（主要產品為核黃素）廢水。采用電解法對高濃度核黃素上清液進行預處理，然后與其他生產廢水、生活污水混合，依次采用水解酸化、CASS工藝進一步處理。研究表明，電解預處理單元處理后，核黃素上清液的pH值由＜1升至6～9，COD的濃度由17000mg/L降至4930mg/L，去除率高達71%。SS、色度去除率也分別達到83%、67%。

3.2.2 Fe－C處理工藝

任健等［14］采用Fe－C法預處理抗生素類生產廢水，經過正交試驗和單因素優化試驗，確定鐵碳體積比為3∶1，曝氣量為100L/h，pH值為2.5，HRT為80min。在此操作條件下，廢水的色度、COD去除率分別可達74.5%和48.7%，BOD5/COD可由最初的0.06～0.10升高至0.26。鐵碳單元出水pH值為3.5～4.0。研究表明，以Fe－C作為預處理步驟，對于降低COD濃度，提高廢水的可生化性具有顯著作用。

3.2.3 Fenton試劑法＋活性炭吸附工藝

祁佩時等［15］采用Fenton氧化－活性炭吸附協同處理工藝對抗生素制藥廢水二級生化出水進行了研究。結果表明：在溫度為30℃，pH值為5，H2O2（30%）投加量為300mg/L，FeSO4/7H2O投加量為80mg/L，反應時間為120min，活性炭投加量為50mg/L且與Fenton試劑同時加入時，COD去除率可達68.5%，

3.2.4 濕法氧化法

濕式空氣氧化技術是在較高溫度（150～350℃）和壓力（0.5～20MPa）下，以空氣或純氧為氧化劑將有機污染物氧化分解為無機物或小分子有機物的化學過程。一般濕法氧化的COD去除率不超過95%，濕法氧化出水不能直接排放，一般與生化處理系統聯用。蔣展鵬等［16］分別以T－i Ce－Bi和CuO/Al2O3作為催化劑，考察了不同催化劑、反應溫度、反應壓力和廢水的初始pH對催化濕式氧化處理VC制藥廢水的影響。試驗結果表明：加入催化劑后廢水的COD去除率可以提高23%左右，同時處理后廢水的BOD5/COD從0.17提高到0.6以上。

3.3 中藥、中成藥制藥廢水處理工藝

3.3.1 吸附法

許淑青［17］采取活性炭吸附處理中藥廢水，研究表明，隨著活性炭填柱高度的增加，活性炭吸附能力增強。當活性炭填柱高度為25cm時，COD濃度去除效率可達到95%。

3.3.2 接觸氧化＋水解酸化＋SBR工藝

韓相奎等［18］采用接觸氧化＋水解酸化＋SBR工藝處理中藥廢水。原水水質如下：pH值為5.7，COD、BOD5、NH4－N分別為1094、327、4.4mg/L。結果表明：接觸氧化＋水解酸化＋SBR工藝對BOD5/COD值較低的中藥廢水可獲得良好的出水水質，出水中COD可降至100mg/L以下。同時該工藝水解酸化段與好氧段的剩余污泥產率都很低，減少了污泥處置的麻煩。

3.3.3 ABR＋SBR（厭氧折流板反應器＋序批式活性

李紅華等［19］采用ABR＋SBR工藝處理中成藥制藥廢水。運行結果表明，在進水質量濃度COD為438～2300mg/L，BOD5為310～824mg/L，SS為86～229 mg/L和色度為50～220倍時，處理后出水可達到《中藥類制藥工業水污染物排放標準》（GB 21906－2008）要求，該工藝操作簡便、抗沖擊負荷能力強、運行費用低。

3.3.4 氣浮＋SBR＋濾池工藝

楊志勇等［20］采用氣浮＋SBR＋濾池工藝處理制藥廢水。運行結果表明，該工藝處理效果穩定，耐沖擊負荷能力高，不會發生污泥膨脹問題，出水COD≤100mg/L，BOD5≤30mg/L，SS≤70mg/L。而且該工藝運行費用較低，操作簡單，易于維護。

4 制藥行業制藥廢水環境影響評價中需注意的問題

4.1 開展工程分析，確定污染來源及組成

制藥行業生產工藝復雜、用水量大、水污染物產生環節眾多，因此在環評工作中認真落實工程分析、找到污染節點，對于準確把握污染物產生工序和污染因子、污染物排放規律和排放情況等具有重要的意義。

工程分析應按生產裝置分析并描述工藝流程，包括原料配制、生產、污染物處理等，以及中間過程的物料流轉、物料回收。重點弄清生產原理、原輔料投入節點、方式、工藝設備、工藝過程、工藝條件。

4.2 做好物料平衡和水平衡分析

制藥行業生產過程中投入的原、輔料種類多，但是產品轉化率低、副產品多、三廢產生量大；同時制藥行業用水量大、用水類型差異大。為了準確把握污染物產生和排放狀況，必須進行物料衡算和水平衡計算。

4.3 污水處理措施的有效性、可行性分析

不同的制藥類別，由于生產工藝的不同而導致其廢水成分、污染物濃度各有不同。例如化學制藥，由于其生產中使用較多的原輔材料，生產工藝中涉及化學合成、提取、縮合、水解等復雜工藝，因此導致其廢水組成復雜，COD、BOD5、SS等濃度較高，廢水的可生化性較差。而對于單純藥品分裝與復配制藥，由于生產中僅涉及簡單的混合、稀釋等工藝，嚴格意義上并不產生工藝廢水，生產中排放的廢水以設備清洗水為主，COD、BOD5、SS等濃度較低。對于不同的制藥類別，要根據藥廠實際情況選擇經濟、有效的污水處理措施，同時還需考慮污水處理設施在藥廠內的合理布局，盡量采用地埋式設計，避免對周邊環境產生惡臭影響。

4.4 加強運營期環境管理

為保證污水處理設施的正常運行，藥廠需單獨設立環境保護管理機構，對污水處理設施排口出水水質進行監測，保證達標排放。制定污水處理站日常管理、應急處理方案，確保事故狀況下超標排水得到妥善處置，不得對市政污水處理設施或者地表水體造成影響。

5 結語

我國制藥行業生產工藝復雜、工藝流程長，因此外排工藝廢水具有排放量大、水質復雜、水質波動大、可生物降解性差等特點。因此針對制藥行業水污染影響分析與評價，要求環評中必須認真對其工藝流程進行認真分析，掌握水污染物排污節點和污染物組成。根據制藥廠實際工藝排污水，提出合理、有效、可行、經濟的污水治理措施，保證污水達標排放。

［1］郝明家.制藥行業環境影響評價中的水污染分析及其污染防治措施探討［J］.環境保護科學，2009，35（4）：60～63.

［2］中華人民共和國環境保護部.《環境影響評價技術導則－制藥建設項目》（HJ 611－2011）［S］.北京：中華人民共和國環境保護部，2011.

［3］中華人民共和國環境保護部.《制藥行業污染物排放標準－化學合成》編制說明［R］.北京：中華人民共和國環境保護部，2007.

［4］水解酸化－SBR工藝處理固體制劑和化學合成制藥廢水［J］.給水排水，2011，37（10）：68～70.

［5］郭會燦.制藥工業廢水的特點及處理技術［J］.醫藥化工，2011，34（6）：29～31.

［6］李 志，李新峰.生物制藥廢水來源、特征及處理工藝［J］.科技信息，2008（21）：391.

［7］中華人民共和國環境保護部.《制藥行業污染物排放標準－中藥類》編制說明［R］.北京：中華人民共和國環境保護部，2007.

［8］中華人民共和國環境保護部.《制藥行業污染物排放標準－混裝制劑類》編制說明［R］.北京：中華人民共和國環境保護部，2007.

［9］王煥龍，戴友芝.微電解厭氧SBR組合工藝處理化學制藥廢水［J］.湖南工程學院學報，2008，18（3）：80～83.

［10］陳 曦.吹脫－厭氧－好氧串聯工藝處理化學合成制藥廢水［J］.水處理技術，2008，34（5）：43～45.

［11］李亞峰，王 欣，謝新立.預處理－UASB－A/O工藝處理高濃度制藥廢水［J］.給水排水，2012，38（5）：56～57.

［12］王白楊，龔小明，陳 利.混凝預處理＋UASB＋ABR＋A/O＋氣浮工藝處理原料藥廢水［J］.水處理技術，2011，37（2）：121～126.

［13］李 穎.電解～CASS工藝處理制藥廢水工藝研究與設計［J］.環境工程，2003，21（1）：33～36.

［14］任 健，馬宏瑞，馬煒寧，等.Fe/C微電解～Fenton氧化～混凝沉淀～生化法處理抗生素廢水的試驗研究［J］.水處理技術，2011，37（3）：84～87.

［15］祁佩時，王 娜，劉云芝，等.Fenton氧化－活性炭吸附協同深度處理抗生素制藥廢水研究［J］.凈水技術，2008，27（6）：38～41.

［16］蔣展鵬，楊宏偉，譚亞軍，等.催化濕式氧化技術處理VC制藥廢水的試驗研究［J］.給水排水，2004，30（3）：41～44.

［17］許淑青.物理吸附法處理制藥廢水的研究［J］.甘肅科技，2009，29（20）：32～35.

［18］韓相奎，王樹堂，劉 壯.接觸氧化P水解酸化PSBR法處理中藥廢水［J］.中國給水排水，2003，19（9）：69～70.

［19］李紅華，鄧海濤，姚 兵.ABR－SBR工藝處理中成藥制藥廢水［J］.環境科技，2010，23（2）：23～27.

［20］楊志勇，何爭光，顧俊杰.氣浮－SBR－濾池工藝處理制藥廢水［J］.環境污染與防治，2008，30（7）：104～105.