生物制藥行業環境影響評價廢水處理的可行性研究

曾禎 科學城（廣州）環保產業投資集團有限公司

1 生物制藥行業環境影響評價廢水處理的難點分析

1.1 生物制藥廢水來源及危害

生物制藥可分為四大類：一是基因工程醫藥；二是發酵工程醫藥；三是細胞工程醫藥；四是酶工程醫藥。生物制藥主要指的是利用微生物（細胞、病毒等）生物組織等，運用以基因工程技術為主的現代生物技術方法，對藥物、疫苗等藥品進行生產，并將其應用到人類疾病的治療和診斷中。

廢水的來源主要有三部分：一是生產過程中產生的廢水。它是由發酵過程中的廢水、凈化過程中所產生的廢水所組成，此部份是針對所有全部廢水COD 貢獻最大；二是設備及洗滌污水處理。其中，發酵槽的清洗廢水、發酵槽的凝結水、冷凍干燥工序的廢水以及地面的沖洗水等是其主要成分。該段污水以懸浮顆粒物為主，其濃度高，水量大，同時也是工程污水的一個重要組成部分；三是生活污水。它是醫藥行業的工作人員在日常生活中所排出的糞便、洗滌液等，這一段水并非制藥業的主干廢水。生物工業廢水中含有大量的難降解有機物質，如果未經處理，直接排入水中，將會在水中停留很長時間。污水是一種劇毒、“三致”的有機污染物，可經食物鏈在食品中積累，并最終進入人體，對人體產生嚴重的危害。嚴重時會直接對水體生物及人體產生直接危害。

1.2 藥物活性成分及危害

藥物活性成分指的是用于制藥業中，并成為藥用有效成分的任意一種物質或物質的活性成分，它是一種可以對疾病進行診斷、治療、減輕癥狀或預防疾病的發生，或對人體機能和結構產生影響的物質。藥物活性成分的污染造成了嚴重的環境污染，其所造成的生態環境與人體健康問題受到了世界各國的高度重視。

藥物活性物質對環境的最大影響是其所產生的激素-雌二醇，其含量僅為1ng/L，就可引起部分魚類出現“雌性”現象。另外，還需要注意的是，在污水處理廠、受納水、飲用水源等地，都有可能出現耐藥菌，這些耐藥菌的存在，會對生活飲用水造成嚴重的污染，進而影響污水處理的效果，也會對人類的身體健康產生影響，使人類對這些耐藥菌的耐藥能力提高，進而引起慢性中毒，甚至出現“三致”現象。此外，該菌還可通過環境介質對土壤、食物等環境介質的污染，進而危害人類健康。

2 生物制藥行業環境影響評價廢水處理的可行性研究

由于制藥業的生產流程較為復雜，每日對淡水資源的需求較大，因而在生產過程中會產生多種類型的污染物。因此，在進行環境影響評價時，要進行有效的工程分析，對各個污染環節都要有一個準確把握，從而為污水的高效處理奠定基礎。在進行具體的工程分析時，應根據醫藥企業的實際特征進行有針對性的分析，并對制藥業生產過程中的每一步都有詳盡的了解，確定水污染物生成的來源和具體組成，為生物制藥行業環境影響評價廢水處理的可行性研究提供要點支持。

2.1 制藥廢水的環境風險評價指標分析

生命周期評估是一項新興的環境影響評價技術與方法，其主要作用之一就是對某一產品或服務進行可能的環境影響評估。運用生命周期評價的方法，對制藥廢水處理過程的環境影響程度進行研究，將一項減污的設施視為污染的控制對象。通過對污水處理工藝中資源消耗與環境排放對各類環境問題的貢獻度進行量化，尋找影響污水處理工藝效率關鍵因素，并根據這些因素進行針對性優化，從而達到降低污水處理工藝能耗、降低二次污染、實現環保效益的目的。

基于此，構建的制藥廢水的環境風險評價指標體系，如圖1 所示。

圖1 制藥廢水的環境風險評價指標體系

特征化指的是使用環境負荷指標方法，對同一影響類型下的不同影響因子進行總結，并對各影響類型所產生的環境效應進行了定量計算，得出各影響類型所產生的綜合環境載荷為：

式中mk—影響的第 種制藥廢水處理質量；λ—制成的藥品對某類環境造成影響的相關性系數。

將判斷矩陣標度及含義作為評估準則，根據專家對不同層次評價指標相對重要性的賦值，構造出了一個判斷矩陣，在此基礎上，提出了一種基于模糊聚類分析的模糊聚類分析方法。與此同時，以判斷矩陣的最大特征根為依據，對其進行一致性檢測，如果隨機一致性比例小于0.1 時，則判定矩陣通過了一致性檢測，可以對其進行歸一化處理，從而獲得各個評價指標的權重，公式如下：

式中ω1、ω2、ω3—一級指標權重、二級指標權重、三級指標權重。通過文獻研究、實地調研和專家咨詢等方法，確定了綜合評價指標體系，并將其劃分為良好、良好和一般3個級別。

制藥廢水綜合毒性評估以制成的藥品毒性檢測為核心，其結果以毒性閾值為基礎，因而各國及區域性機構均十分重視對其進行分類與改進。以發光菌的發光度與樣本濃度的關系為依據，對其進行了毒性等級劃分，其潛在的生態毒害效應檢測指數可采用以下公式計算：

式中m—檢測結果為陽性的測試數量；M—經過生物降解后的廢水毒性測試數量；Q—廢水流量；Ck表示毒性單位。

在公式（1）得到的各影響類型所產生的綜合環境載荷條件下，通過公式（2）獲取各個評價指標的權重，以制成的藥品毒性檢測為核心，結合公式（3）檢測潛在的生態毒害效應，以此研究生物制藥行業環境影響評價廢水處理的可行性。

2.2 生物制藥廢水的進水、出水水質環境影響評價可行性要點分析

在對制藥行業廢水進行防治時，應根據不同制藥行業廢水的具體組成及生產特性，選用適當的處理方式。

使用生物處理廢水的環境影響評價要點：在生物制藥生產廢水的處理中，通常有如下方法：第一種采用電解+水解酸化+CASS 法。首先采用微電解技術，對水中的高濃度有機污染物進行高效的預處理，再將經處理過的有機污染物和生活污水進行高效混合，再利用CASS 技術對其進行水解酸化處理；第二種是鐵/碳復合處理過程，這種處理方式可以有效地降低生物醫藥污水中的 COD 含量，使污水的可生化性質得到明顯的提高；第三種過程被稱為濕式氧化過程，生物污水是在高溫、高濕度的情況下處理的。經此處理后的污水不能直接排出，應與其它處理方式高效地協同運行；第四種芬頓藥劑+活性碳吸附技術，該技術可提高水中 COD 的去除率，使其去除率超過68%。

使用物理處理廢水的環境影響評價要點：在處理中成藥制劑廢水時，通常采用的方法有：第一種是吸附法，即采用活性炭對廢水中的有害藥物成分進行吸附。為了有效地提高廢水中 COD 的脫除效果，必須提高活性炭填柱的高度達到25cm 以上。第二種是“接觸氧化”+“水解酸化”+“SBR”；第三種處理方式為“ABR+ SBR”，這種處理方式的操作比較簡單，而且整個處理過程的效果比較穩定，有很好的抗沖擊負載能力，總體運行成本比較低。

使用化學處理廢水的環境影響評價要點：制藥企業對制藥業廢水的處理一般有四種方式，第一種是鐵碳電解+厭氧型 SBR。在該處理模式下，所選擇的 Fe/C 比例為30，使污染物的處理效果從0.3 的處理率提高到0.65，有效地提高了污水的可生化性能。在進行SBR 生物處理時，要將淤泥控制在一個合理的范圍內。再經過合適的處理，就可以將污水中COD 全部去除，去除率達到了85%；第二種處理方法采用吹脫+厭氧+好氧的處理模式，對水中的 COD 進行脫除率為75%；第三種方案為“電解+中性曝氣+UASB+ A/O”。這種方法能夠明顯改善制藥工業污水的生物可生物降解特性，同時對其脫色有較好的要求；第四種為絮凝預處理+UASB+ ABR+ A/O+氣浮的組合工藝。

將生物處理、物理處理、化學處理等有機地結合起來，從而提高廢水處理效果，降低廢水中的有毒有害物質含量。制藥廢水如果不經過有效的治理，會引起水體溶氧降低，破壞水體生態平衡，以及藥物代謝產物對生態系統的影響等。制藥廢水處理進水和出水工藝流程，如圖2 所示。

圖2 制藥廢水處理進水和出水工藝流程

廢水中含有大量有毒有機物質，應采取生物化學方法進行治理。采用水解酸化UNITANK-BAF 法處理污水，可以顯著地減少污水中有毒有機物質的含量和減少廢水中的生化活性。采用前沉降法將污水中的懸浮物與殘渣摻入到UNITANK 生物反應器中，經一次強化處理后，能夠有效地脫除部分有機污染物和膠體類污染物。該工藝為兩段式：第一個反應裝置是厭氧工藝；第二個反應裝置是微型氧氣裝置。經二級水解處理后，廢水的生化性能有了顯著的提高，出水則直接流入組合好氧生物反應器。該系統為兩段式組合，一段式好氧-改良UNITANK流程，另一段式好氧-曝氣-生物濾池，脫除污水中的殘余有機物質。

在對相關資料提供的基本信息和類似醫藥企業的調研結果的基礎上，并結合該企業生產線二期建設等方面的原因，最后確定了生產廢水每天處理量350m3，生活污水每天處理量50m3。通過對由相關資料所提供的基本數據和同類醫藥公司的調查，得到了生產廢水和生活污水的進水水質指標見表1。

表1 進水水質 mg/L

通過對制藥業廢水的深度治理，使其在非冬期每日產生200m3的固體廢棄物用于綠化，所產生的固體廢棄物達到《城市污水再生利用城市雜用水水質》（GBT8920-2002）的標準，并將其全部排入市政下水道；在冬季全部處理過的水仍由市政排水管網輸送至廢水處理廠，并達到《污水排入城鎮下水道水質標準》A 級的要求。出水水質，如表2所示。

表2 出水水質 mg/L

在環境評價過程中，制藥廢水的環境風險評價指標分析是關鍵環節，由可行性研究確定廢水中毒害物質的生物處理、物理處理、化學處理方式，并據此得到生物制藥廢水的進水、出水水質標準，由此完成了生物制藥行業環境影響評價廢水處理的可行性研究。

3 結語

制藥類項目中原輔料多，生產工藝復雜，排污節點多，污染物種類和組成復雜，因此，對這一類建設項目的環境影響評估就需要在對其進行詳細的工程分析的前提下，確定評價重點，并將其作為評估的主要內容。在實施環境保護同時，不僅要確保污水處理廠的廢水能達到穩定的標準，而且要確保項目的經濟性和可行性。藥效物質主要有三個來源：生產過程中產生的廢棄物排放、未被充分吸收和使用的藥效物質排放和失效藥品的不當處理。生物制藥行業環境影響評價廢水處理的可行性研究利用潛在的生態毒害效應檢測指數來評估生物制藥廢水處理對環境的影響，將為我國醫藥行業的環保治理和相關部門的環保治理提供一種新的思路和技術手段。