制藥工程生物安全性及深度處理研究

王文穎

（北京中咨華宇環(huán)保技術(shù)有限公司上海分公司，上海 201102）

制藥工程生物安全性及深度處理研究

王文穎

（北京中咨華宇環(huán)保技術(shù)有限公司上海分公司，上海 201102）

生物制藥的生產(chǎn)方法主要有化學(xué)合成法、半化學(xué)合成法和微生物發(fā)酵法，其中以半化學(xué)合成法和微生物發(fā)酵法應(yīng)用較為廣泛，這兩種方法的共同點(diǎn)是都需要進(jìn)行微生物發(fā)酵，而這一工藝環(huán)節(jié)也是產(chǎn)生環(huán)境污染的主要環(huán)節(jié)。本文對(duì)現(xiàn)今生物制藥行業(yè)的廢液處理現(xiàn)狀進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，并且對(duì)生物安全性檢測(cè)方法以及廢水的深度處理方法進(jìn)行了較為詳細(xì)的評(píng)述和分析，通過(guò)對(duì)比各種處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了現(xiàn)存問(wèn)題的解決方法，并對(duì)未來(lái)的發(fā)展方向做了展望。

生物制藥廢水 生物安全性 檢測(cè)方法 深度處理

1 概述

在制藥過(guò)程中，主要的污染物都在生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的廢水中，其中包括洗滌廢水、冷卻廢水、廢母液等。生物制藥行業(yè)的廢水含有大量具有生物毒性的有機(jī)污染物，并且較難降解。其中殘留發(fā)酵基質(zhì)、萃取廢液、蒸餾殘存廢液、染菌倒罐廢液中含有高濃度的COD、硫酸鹽和懸浮物，另外廢水中還會(huì)有抗生素、反應(yīng)中間體等具有生物毒性的物質(zhì)殘留，并且菌株發(fā)酵時(shí)會(huì)產(chǎn)生一些具有生物毒性的發(fā)酵衍生產(chǎn)物，都會(huì)對(duì)環(huán)境造成巨大危害。

本文從制藥行業(yè)現(xiàn)狀出發(fā)，對(duì)現(xiàn)今較為普遍的廢液處理方法以及生物安全性的監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行了詳細(xì)的評(píng)述和分析，通過(guò)對(duì)比各種處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了現(xiàn)存問(wèn)題的解決方法，并對(duì)未來(lái)的發(fā)展方向做了展望。

2 廢物處理現(xiàn)狀

追溯至上世紀(jì)70年代，我國(guó)制藥行業(yè)對(duì)廢水的處理方法主要有活性污泥法和厭氧法，經(jīng)過(guò)將近十年發(fā)展，廢水處理技術(shù)突飛猛進(jìn)，處理方法也層出不窮，到上世紀(jì)80年代已有SBR法、生物流化床法、生物接觸氧化法和UASB法等方法。這幾種方法各有各的優(yōu)勢(shì)，可針對(duì)不同的廢水情況有針對(duì)性地選用，其中SBR法COD去除率高，生物流化床法運(yùn)行穩(wěn)定、效果明顯，生物接觸氧化法COD和氨氮的去除率皆較高，UASB法效果穩(wěn)定，副產(chǎn)物具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。總體來(lái)說(shuō)，目前生物制藥廢水處理難度依然較大，處理后的廢水依然存在著一定的生物安全隱患，所以在生物制藥過(guò)程中需要建立生物安全性分析的工藝環(huán)節(jié)，進(jìn)而針對(duì)分析數(shù)據(jù)和結(jié)果，采用合適的處理方法和工藝，對(duì)廢水進(jìn)行有效的深度處理。

3 生物安全性檢測(cè)方法

3.1 生物毒性檢測(cè)

生物毒性是指生物在某種物質(zhì)的影響下發(fā)生生物體生理活動(dòng)不良改變，主要包括急性毒性、慢性毒性和可遺傳性毒性。其中急性毒性是指廢水中有機(jī)污染物對(duì)生物機(jī)體在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生不良影響，對(duì)環(huán)境污染防治具有更為直接的指導(dǎo)意義，應(yīng)用較為普遍。在急性毒性檢測(cè)中，通常選用魚(yú)類(lèi)、浮游生物和微生物作為測(cè)試樣本生物，通過(guò)采集和分析污染物對(duì)測(cè)試樣本生物產(chǎn)生損害的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步評(píng)定污染物的生物毒性。雖然以魚(yú)類(lèi)和浮游生物為測(cè)試樣本生物，對(duì)制藥工業(yè)廢水的生物毒性檢測(cè)靈敏度和準(zhǔn)確度高，但其工作量大，測(cè)試周期長(zhǎng)。以微生物作為測(cè)試樣本生物，具有高自動(dòng)化、誤差小、檢測(cè)速度快等優(yōu)點(diǎn)，目前應(yīng)用最為廣泛。

3.2 抗生素殘留檢測(cè)

微生物的基因會(huì)由于抗生素的存在而改變，隨食物鏈傳遞，人類(lèi)生命健康也會(huì)受其危害，所以對(duì)抗生素殘留進(jìn)行檢測(cè)是十分必要的，目前采用的方法主要有微生物法、酶聯(lián)免疫法、液相色譜-紫外熒光法和液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法。其中，微生物法和酶聯(lián)免疫法具有較高的檢出限，應(yīng)用不太廣泛。起初，液相色譜-紫外熒光法和液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法的檢測(cè)步驟繁瑣、重復(fù)性差、檢測(cè)限低，所以應(yīng)用受限。近年來(lái)，這兩種方法的由于其靈敏度高，具有良好的特異性，并且與萃取技術(shù)組成串聯(lián)工藝使得檢出限變低，從而在食物和飲用水的抗生素殘留檢測(cè)中應(yīng)用較多，但是受檢測(cè)條件限制較大，一般在不同色譜柱和不同萃取技術(shù)下的檢測(cè)效果皆不相同。

4 深度處理技術(shù)

在處理生物制藥廢水的過(guò)程中，常規(guī)工藝難以徹底除去其中具有生物毒性的污染物，所以需要研發(fā)深度處理技術(shù)，以去除廢水中的生物安全危害因素，目前的深度處理技術(shù)主要包括物化法、氧化法和組合法。

4.1 物化法

物化法是指物理法和化學(xué)法相結(jié)合的方法，其中以混凝沉淀法、吸附法和透析法為主。

混凝沉淀法是在廢水中加入混凝劑，懸浮物和膠體凝聚，通過(guò)吸附其他的污染物進(jìn)一步形成更大的沉淀，從而將污染物從廢水中出去。常見(jiàn)的沉淀劑有三氯化鐵、聚丙烯酰胺、硫酸鋁、水合氯化鋁等。

吸附法是采用具有吸附作用的吸附材料來(lái)吸附廢水中的有害物質(zhì)，從而達(dá)到凈化目的的一種方法。使用吸附法之前通常先利用常規(guī)方法對(duì)廢水進(jìn)行處理，這是因?yàn)槲讲牧显诟呶廴疚餄舛鹊膹U水中容易達(dá)到吸附容量飽和，并且吸附材料再生復(fù)雜、損耗巨大。最為常見(jiàn)的吸附材料為活性炭。

透析法一般是利用具有選擇透過(guò)性的透析膜來(lái)處理廢水，從而將有害物質(zhì)從廢水中隔離出去。這種方法的深度處理效果顯著，但是需要選用合適的透析膜材料，并且成本相對(duì)較高。透析法還可以實(shí)現(xiàn)廢水中抗生素的回收，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。隨著科技發(fā)展，透析膜成本降低后，該方法將會(huì)成為一種具有發(fā)展前景的方法。

4.2 氧化法

氧化法處理廢水的原理是利用自由基的氧化性將廢水中的還原性物質(zhì)氧化，生成二氧化碳和水，對(duì)具有生物毒性的物質(zhì)進(jìn)行破壞，從而達(dá)到凈化廢水、消除廢水對(duì)環(huán)境和人類(lèi)生命健康造成危害的目的。按照產(chǎn)生自由基的方法和原理的不同，通常包括光催化氧化法、電化學(xué)氧化法和化學(xué)氧化法。

4.3 組合法

對(duì)于某些高濃度污染物含量的廢水，單獨(dú)使用一種處理方式已經(jīng)不能滿(mǎn)足國(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的要求，采用多種處理方法的組合工藝可以在很大程度上提高污染物的處理效果，提高制藥廢水排放的生物安全性。一般的組合工藝都采用預(yù)處理技術(shù)，對(duì)高污染物含量的廢水進(jìn)行預(yù)處理，除去大部分污染物，然后再利用深度處理技術(shù)，對(duì)難以去除的部分物質(zhì)進(jìn)行深度處理。

5 結(jié)語(yǔ)

本文簡(jiǎn)單介紹了現(xiàn)今生物制藥行業(yè)的廢液處理現(xiàn)狀，并從生物毒性檢測(cè)和抗生素殘留檢測(cè)兩方面評(píng)析了生物安全性檢測(cè)方法。另外本文也從物化法、氧化法和組合法三個(gè)方面介紹了目前較為常用的廢水深度處理技術(shù)，通過(guò)比較和分析，組合法是未來(lái)廢水處理發(fā)展的方向。

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