近年，我國幾大城市相繼出現(xiàn)霧霾天氣，政府和人民逐漸意識到VOCs是城市光化學煙霧決定性的前體物[2]。隨之政府出臺了一些列政策，目前我國針對揮發(fā)性有機物的治理方針為先抓重點區(qū)域、重點行業(yè)，再逐步深入。因此重點行業(yè)面臨的環(huán)保壓力日益增大。而制藥行業(yè)作為我國六大重要污染行業(yè)之一，相比石化、包裝印刷、家具、制鞋、汽車等行業(yè)，該行業(yè)的VOCs排放量大、成分復雜、異味嚴重、防治工作起步較晚，相關的政策和管理制度還不健全[3]。

目前針對制藥行業(yè)產生的VOCs，治理市場中常采用：冷凝回收、噴淋吸收、活性炭吸附、VOCs濃縮系統(tǒng)、燃燒、低溫等離子體等技術。燃燒技術在近年被公認為是治理VOCs最徹底的方法，去除效率高并且穩(wěn)定，設備市場發(fā)展也最為蓬勃，但若未對工況進行深入了解，而盲目的投入焚燒設備，此時設備不僅不能達到理想效果，并且還可能存在安全隱患。最好的治理方案是通過實地考察，將環(huán)保與節(jié)能完美結合。

本文對國內外制藥行業(yè)中常用到的 VOCs 治理技術進行了總結，對不同治理技術的優(yōu)勢、特點及工程案例應用做了簡單介紹，以期對國內同行在制藥行業(yè) VOCs 治理方面有所借鑒。

1制藥行業(yè)VOCs排放特點

1.1制藥行業(yè)廢氣排放特點

（1）生產工藝復雜、污染物產生量大

制藥行業(yè)按藥品的生產工藝可分為：發(fā)酵類、提取類、化學合成類、中藥類、生物工程類和制劑類[3]。其中發(fā)酵類和化學合成類制藥工業(yè)是VOCs的排放大戶。我國是一個化學原料藥生產大國，尤其是發(fā)酵類藥物產品的產能產量位居世界第一[3]。

發(fā)酵類制藥主要包括：抗生素、維生素和氨基酸等。此類制藥工業(yè)污染源主要包括：發(fā)酵尾氣、有機溶劑揮發(fā)、菌渣、酸堿廢氣及廢水處理裝置產生的惡臭氣體。廢氣特點：風量大、濕度高、VOCs濃度低且不穩(wěn)定，常含氯、硫等較難處理的元素，組分復雜。菌渣作為危險廢棄物較難處理。

化學合成類主要品種：合成抗菌藥、麻醉藥、解熱鎮(zhèn)痛藥、非甾博體抗炎藥、抗病毒藥和抗真菌藥、抗腫瘤藥、體藥物等16個大類約近千個品種?；瘜W合成類工業(yè)制藥生產過程中，原材料分離過濾、發(fā)酵萃取、蒸餾回收、凈化干燥的環(huán)節(jié)會產生溶劑蒸發(fā)性VOCs排放，閥門、反應槽、泵與其他設備連接處易發(fā)生逸散性排放。廢氣主要包括：乙醇、二氯甲烷、異丙醇、丙酮、乙腈等。特點：風量小、VOCs濃度高、含塵和含水率低。

2013年，我國有藥品生產許可證的企業(yè)7232家，其中化學藥品制劑企業(yè)2841家[4]。固體制劑在噴干造粒階段，廢氣含塵高、溫度高、含濕率高，此類廢氣最難治理。

生物工程類包括基因工程藥物、基因工程疫苗、克隆工程制備藥物等。此類制藥廢氣主要來自于溶劑的揮發(fā)，包括乙醇、丙醇、丙酮、甲醛和乙腈等，還存在發(fā)酵過程中產生的少量細胞呼吸氣，主要成分為CO2和N2。

提取類制藥，按來源分：人體、動物、植物、海洋生物等，但不包括微生物。此類工藝常分為六個階段：原料的選擇和預處理、原料的粉碎、提取、分離純化、干燥及保存、制劑。主要污染物來自于清洗、粉碎和包裝時產生的藥塵，以及提取過程中使用的揮發(fā)性有機物的揮發(fā)部分。

中藥類分為中藥材、中藥飲片和中成藥。廢氣主要來源于切制等工序產生的藥物粉塵和炮制過程中產生的藥煙。

（2）間歇排放、波動性大

制藥生產多采用間歇生產方式，污染物也間歇性排放。即污染物在短時間內集中排放。污染物的排放量、濃度、瞬時差異較大，從而加大了處理設施的運行難度，最終造成惡劣的環(huán)境影響。

（3）成分復雜、環(huán)境危害大

制藥行業(yè)產生的污染物濃度高、成分復雜。污染物包括生產過程中使用的原輔材料（包括大量的有機溶劑）、難生化降解的化學合成物質、殘留物成分以及藥物降解中間產物。其中許多污染物為惡臭氣體，甚至劇毒或致癌物質。

總體來說，我國制藥行業(yè)，原材料投入量大，產出比小，其大部分物質最終成為廢棄物，從而污染水體和大氣，并且廢氣量大，廢物成分復雜，種類繁雜，污染危害嚴重，因此該行業(yè)的廢氣治理難度大。

1.2 制藥行業(yè)VOCs主要成分

醫(yī)藥行業(yè)制藥過程產生的VOCs主要為甲醇、丙酮、苯、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、乙酸乙酯、三乙胺、二甲基甲酰胺、醋酸丁酯、正丙醇、乙醇、異丙醇、乙腈、環(huán)氧乙烷、甲醛等[3]。不同的制藥方式會產生不同的廢氣，發(fā)酵制藥過程中，主要是在提取和精制中產生溶媒廢氣、菌渣干燥廢氣等，其成分中丙酮和乙酸乙酯所占比例高，分別為65%、30.41%[5]。對于化學合成制藥來說，則是異丙醇、丙酮、乙醇所占比例最高，分別44.27%、35.39%、9.78%[5]。

1.3制藥行業(yè)VOCs優(yōu)先控制排序

制藥行業(yè)排放的有機污染物常為高危、致癌物質。何華飛[5]等人參照胡冠九采用的由美國科學院定義的VOCs評價模型，對各制藥類型釋放的VOCs作風險評價，從而確定出制藥行業(yè)產生VOCs的優(yōu)先控制順序。通過計算，發(fā)酵類制藥、提取類制藥、化學合成制藥、生物工程類制藥4種制藥類型釋放的VOCs風險值為5.4×10-7~3.2×10-5/a，接近國際輻射防護委員會（ICRP）推薦的最大可接受值（5.0×10-5/a）。該文調查的4種制藥類型的主要VOCs的風險值大小排序為：發(fā)酵類，丙酮>乙酸乙酯>甲苯>苯>二氯甲烷>甲醇；提取類，丙酮>乙酸乙酯>苯>乙醇；化學合成類，異丙醇>丙酮>甲苯>二氯甲烷>環(huán)氧乙烷>乙腈>乙醇。

1.4制藥行業(yè)VOCs治理現(xiàn)狀及難點

目前我國還沒有出臺制藥行業(yè)VOCs排放的行業(yè)標準，2010年上海修訂了2006年發(fā)布的地方標準《生物制藥行業(yè)污染物排放標準》（DB 31/373-2010）；2014年，浙江省發(fā)布了《生物制藥工業(yè)污染物排放標準》（DB 33/923-2014）；2014年天津市《工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機物排放控制標準》（DB 12/524-2014）正式發(fā)布實施，其中含針對醫(yī)藥制造行業(yè)VOCs排放控制標準。2015年，河北省制定了《青霉素類制藥揮發(fā)性有機物和惡臭特征污染物排放標準》（DB 13/2208-2015）。2016年環(huán)境保護部發(fā)布了《關于揮發(fā)性有機物排污收費試點有關具體工作的通知》，雖然目前全國已有十個省市相繼發(fā)布了《VOCs排放收費標準》，但此收費標準主要針對石化行業(yè)和印刷包裝行業(yè)。因此制藥行業(yè)的VOCs治理起步晚，政策不健全，污染市場大。

環(huán)保部公開數(shù)據(jù)顯示，2009年中國制藥工業(yè)總產值占全國GDP不到3%，而污染排放總量卻占到了6%，被公眾稱為“前門制藥治病，后門排污致病”[6]。根據(jù)國家統(tǒng)計局發(fā)布的環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù) 2013顯示，全國醫(yī)藥制造業(yè)工業(yè)廢氣排放總量高達1741億m3[7]。制藥企業(yè)使用的有機溶劑種類多、產生點位復雜，如儲運輸送、反應過程、末端治理等很多環(huán)節(jié)均會有VOCs產生。制藥行業(yè)廢氣較石油化工、包裝印刷、涂裝、家具、制鞋等行業(yè)廢氣治理的難點在于，廢氣濕度高，VOCs濃度不穩(wěn)定；組分多，且常含氯、硫等使催化劑中毒的元素，治理難度大；制藥企業(yè)多為老廠區(qū)，廠區(qū)設計時未考慮環(huán)保設備安裝布局；且很多廠區(qū)為防爆車間，對環(huán)保設備要求高，從而大大增加了治理成本。制藥企業(yè) VOCs 治理問題已經受到社會廣泛關注，保護環(huán)境、治理VOCs成為醫(yī)藥行業(yè)一項重要而艱巨的任務。

2 VOCs治理技術的應用

2.1沸石濃縮轉輪系統(tǒng)

（1）技術原理

沸石濃縮轉輪是全球公認的最高效的廢氣濃縮技術。其主要原理是利用連續(xù)變溫的吸附、脫附工藝，使低濃度、大風量有機廢氣濃縮為高濃度、小流量濃縮氣體。沸石轉輪濃縮吸附裝置分為三個區(qū)域，分別為吸附區(qū)、再生區(qū)和冷卻區(qū)，各個區(qū)域由耐熱、耐溶劑的密封性材料分隔。待處理的氣體在引風機的作用下，通過吸附區(qū)域，污染物被分子篩截留吸附，潔凈氣體達標排放。轉輪在皮帶的帶動下，進入到再生區(qū)，吸附在分子篩上的污染物質在高溫再生風及再生風機作用下，從分子篩上脫附下來，分子篩得以再生。轉輪繼續(xù)轉動，進入冷卻區(qū)，此時由冷卻的潔凈氣體或待處理氣體對分子篩進行冷吹，使其迅速降溫，恢復其吸附功能。原理見圖1。

圖1沸石轉輪濃縮系統(tǒng)圖

（2）技術優(yōu)勢

操作連續(xù)性、效率穩(wěn)定性、廢氣排放狀況等方面均優(yōu)于固定床系統(tǒng)，同時亦有低壓損、無吸附材料損耗、靈活組裝的有點。沸石不可燃，安全性能好，可以在高溫下進行脫附再生（最高可達300℃），對于大部分有機化合物可以進行處理，尤其是在吸附高沸點有機物時，優(yōu)勢更加凸顯。

（3）技術特點

沸石轉輪常與回收系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)組合使用，常用于低濃度、大風量的VOC工況。沸石轉輪利用吸附性極好的疏水性分子篩作為吸附劑，能夠適用于更多種類的VOC，以及不同的運轉條件。即使是苯乙烯和環(huán)己酮等具有熱聚合性高的VOC，也能使用疏水性分子篩高效率地進行處理。濃縮轉輪的核心部件因為是在高溫下燒結處理而成的，完全是無機物的結合體。如果發(fā)生蜂窩通路堵塞時，可以進行水洗，分子篩轉輪也可以根據(jù)實際情況通過熱處理進行高溫活化

（4）案例

某制藥廠發(fā)酵車間尾氣治理，風量15000m3/h，廢氣主要成分：乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮等，VOCs初始濃度為1350mg/m3。因乙酸丁酯沸點高，采用沸石轉輪濃縮系統(tǒng)，VOCs濃縮8倍。經過濃縮系統(tǒng)吸附后排氣中VOCs濃度低于20mg/m3。濃縮后的高濃解析氣量約為9000m3/h，高濃解析氣的通過氧化法進行進一步無害化處理，最終實現(xiàn)有機廢氣的達標排放。