"污染大戶"醫藥行業VOCs主要控制技術

近年來，我國環境污染問題越來越嚴重，作為污染大戶，制藥行業的環境污染問題與其發展特殊性有著密不可分的關系——我國是化學原料藥生產大國，據環保部之前公布的數據顯示，中國制藥工業總產值約占全國GDP的比例不到3%，而污染排放總量卻占到了6%左右，其中高污染、高能耗的原料藥行業問題尤為突出。

我國的制藥行業的VOCs防控工作與國外狀況相近，也在走轉移、技術升級和加強防控三種途徑，不同的是轉移多在國內不同的地區的進行，傳統原料藥逐漸從中東部人口密集、經濟較發達地區向西北、東北人口密度小、經濟欠發達地區轉移，產品轉移的同時污染也跟著轉移，問題并沒有徹底解決，需要關注。在技術升級方面主要體現在產品升級和工藝技術升級，逐漸淘汰污染大的產品和工藝，能源消耗少、污染排放少的產品和工藝逐漸開發與應用。國內外VOCs控制技術種類基本相同，但技術水平和應用情況有很大差異。控制技術可以分為兩大類:源頭控制技術和末端治理技術。

(1) 源頭控制技術

減少物料的暴露與揮發是源頭控制的技術的主要目標，改進生產工藝是源頭控制的主要手段，主要設備和容器裝卸料是VOCs揮發的重要環節，通過減少裝卸料時的物料暴露減少VOCs揮發，如采用封閉管道輸送物料、容器內溶劑表面采用氮封或液封技術、輸送動力采用壓縮氮氣等等。離心機、過濾機等固液分離機械采用全封閉設備、干燥設備采用循環風干燥設備、真空設備采用干式真空泵、溶劑的儲罐設置為浮頂罐或加裝呼吸平衡氣囊等都可以減少VOCs的產生量。

我國制藥企業VOCs源頭控制技術的應用尚不廣泛，沒有形成行業規范或標準，也沒有形成行業習慣， VOCs源頭控制還屬于初級階段。

(2)末端治理技術

冷凝和吸附、吸收是最常規的VOCs治理技術，近年來焚燒技術、化學洗滌、生物處理、低溫等離子氧化、光氧化、高能電子處理、生物處理等方法也相繼出現。

①冷凝

主要針對高濃度VOCs廢氣的初步處理，常用于溶劑回收，例如從真空泵排氣、干燥排氣中回收溶劑。冷凝法處理后的廢氣VOCs含量仍然很高，甚至可以達到10000mg/l以上，需要后續處理。

②吸附

吸附法處理效果好，可以把廢氣中VOCs濃度降低到10ppm以下，但是吸附劑再生問題需要解決，單床不再生的吸附方法逐漸被限制使用。多床交替再生或轉輪連續吸附解析工藝逐漸得到廣泛應用。常用的吸附材料有活性炭和分子篩，活性炭使用廣泛，顆粒炭、柱狀炭和活性炭纖維都有使用，現場蒸汽再生或氮氣再生，再生廢氣經冷凝回收其中的VOCs成分。多床交替活性炭吸附回收溶劑技術在制藥企業已經有較多應用，在降低溶劑消耗、減少VOCs排放方面發揮了重要作用。分子篩為無機吸附材料，疏水分子篩廣泛用于石化、噴涂等行業VOCs治理，在制藥行業也開始使用。因為分子篩為惰性材料，可以用熱空氣再生，解析后的廢氣可以采用焚燒法處理，因此分子篩轉輪濃縮+熱力焚燒成為低濃度、大風量廢氣處理的有效辦法，對于處理沒有回收價值的VOCs廢氣，比活性炭更有競爭力。當前分子篩轉輪目前需要進口，主要制造商有瑞典的Munters、DST 公司和ProFlute公司，日本西部技研、NICHIAS和東洋紡公司，美國atea-WKUSA等。吸附法缺點在于需要對廢氣進行除塵、除水預處理，否則吸附效果會受影響，活性炭吸附有著火的風險。

③吸收

對于水溶性VOCs，采用水、稀酸、稀堿、氧化劑溶液吸收，是有效的辦法，被企業廣泛使用。對于非水溶性VOCs吸收需要采用吸收液吸收，如白油、變壓器油、離子液等，成本高，利用不多。受飽和蒸汽壓和傳質速度影響，吸收法的排氣一般會有較高VOCs殘留，只使用于高濃度VOCs廢氣的處理，需要與其他方法聯合使用才能做到達標排放后控制異味。吸收法會產生廢水或廢液二次污染。

④熱氧化

熱氧化是最徹底的去除VOCs的辦法，適用于高濃度、沒有回收價值的廢氣處理。低濃度、大氣量廢氣直接焚燒成本很高，需要先濃縮。熱氧化技術包括直接焚燒(TO)、蓄熱焚燒(RTO)、催化燃燒(RCO)，其中蓄熱燃燒技術的應用廣泛。目前從事蓄熱式燃燒裝置(RTO)公司包括杭州科邁科環保公司、揚州恒通環保公司等，主要產品包括兩室和三室RTO，對于多蓄熱室旋轉換向的RTO 的開發尚處于研究階段，國產的低阻高蓄熱能力陶瓷體的性能和國外公司相比，如美國Lantec.ProductsInc和Koch Knight LLC公司的產品還有較大的差距。催化燃燒(RCO)焚燒溫度低，輔助燃料用量少，但適用條件要求高，效果不穩定，適用較少。

⑤生物法

生物法適用于中低濃度VOCs和惡臭氣體處理，處理后廢氣中VOCs含量可以降低到較低水平，但不如吸附法。受氣候條件、廢氣成分變化影響，生物法處理效果不穩定。生物洗滌、生物滴濾池、生物過濾是三種不同的生物方法，最常用的是生物滴濾池。生物法在污水處理廢氣的除臭工程中有較多應用，對緩解污水廠惡臭發揮了作用，但需要與其他方法聯合使用才能穩定解決異味問題。

⑥低溫等離子

產生低溫等離子體的方法有電暈放電和介質阻擋放電(Dielectric Barrier Disge, DBD)兩種方法。DBD等離子體也因其兼有輝光放電的大空間均勻放電和電暈放電大氣壓下運行的特點，在氣態污染物降解方面效果顯著，使其成為具有工業應用前景的氣態污染物控制有效技術。等離子法對VOCs去除不徹底，單獨應用效果不理想，為進一步提高DBD等離子體能效利用率和污染物凈化效率等問題，研究人員開始從單用DBD等離子體方法轉向DBD與其它技術協同降解污染物，例如，DBD-催化、DBD-UV、DBD-O3、DBD-吸附法、DBD-生物法等，其中，DBD-生物法和DBD-UV(紫外光)聯合處理技術在污染物去除率和能效利用方面優勢明顯，成為具有推廣價值的低濃度VOCs及異味氣體凈化工藝技術。

⑦光氧化和催化氧化

光氧化和催化氧化是通過臭氧對VOCs物質氧化分解，只適合處理小氣量低濃度廢氣，在條件適合的條件下可以取得較好的處理效果。

⑧綜合技術

制藥廢氣情況復雜，單一技術難以解決問題，因此需要根據廢氣特點選用多種技術形成技術組合，發揮不同技術的優勢，達到處理目標。合理的技術組合是制藥行業VOCs治理技術的發展方向，例如轉輪濃縮+RTO技術組合可以處理大風量、低濃度廢氣，并達到很高的處理效果;吸收+生物+催化氧化技術組合可以很好地解決污水處理廠廢氣惡臭問題;冷凝+活性炭吸附組合技術實現單一化學溶劑高效回收。