发酵制药行业节能减排对策

【摘要】文章从目前发酵制药企业的能源消耗及污染物产生入手，探讨了我国发酵制药行业污染物的治理，从制药工业的特点出发，分析了其减少污染物产生的方向，提出了相应的节能减排对策。

【关键词】 发酵制药行业 能源消耗 节能减排 对策

一、前言

发酵制药行业是国家社会经济发展重要的基础产业部门，也是关系到人民群众身体健康的支柱产业，对国家建设和人民生活起着重要作用。但是，在发酵制药产品的生产过程中，能源和资源的消耗量大、利用效率低、工艺复杂，并且产生大量的污染物，对自然环境造成严重的危害，是国家环保部确定的重点治理的污染行业之一。《制药工业水污染物排放标准》已于2008年8月1日起开始实施，这是国家环保部首次专门针对制药工业污水排放的强制性标准。新政策提高了现行污染物的排放标准，要求新建制药企业必须按新标准设计和生产，老企业则在3年过渡期内完成整改。目前，我国对发酵制药行业污染物的治理，主要着眼于末端治理，投入的治理费用高，增加了发酵制药企业的生产成本。只有采用节能减排技术，才能够做到“节能、降耗、减污、增效”，不断提高市场竞争能力，达到经济效益、社会效益、环境效益的高度统一，最终实现“十一五”规划中创建资源节约

型和环境友好型社会的宏伟目标。

二、发酵制药企业的能源消耗及污染物产生情况

1、水和废水

发酵制药过程中水的消耗量和排放量非常大，生产过程中所产生的废水可分为发酵废水、提取废水、洗涤废水和冷却废水，是单位产品排水量较大的行业；另外该类废水有机物浓度非常高，COD在8000-80000mg/L之间，并且含有药物残留等生物毒性物质，处理难度较大。

2、能源和废气

发酵过程需要供应压缩空气，还需要机械搅拌混合，培养基的无菌消毒需要高温，这些都消耗大量的蒸汽和电能，部分企业采用自备燃煤锅炉发电或供蒸汽，燃煤过程会排放高浓度烟尘和SO2，对环境空气造成污染。在高浓度有机废水的厌氧处理过程中会产生以甲烷为主要成分的沼气，直接排放会造成环境风险，还有严重的温室效应。

3、原材料消耗和固废

发酵过程菌种的生长和繁殖要消耗很多营养物质，包括淀粉、豆粉、玉米浆等农副产品和氯化钠、硫酸镁、磷酸二氢钾等无机盐类，发酵制药发酵液提取后所剩的药渣（废菌丝体）、燃煤后所残留的炉渣和粉煤灰、废水处理过程中所产生的污泥等固体废弃物，直接排放环境也会造成危害。

4、噪声

生物发酵过程所用的压缩空气在压缩和释放过程会产生较大噪声，发酵罐搅拌电机也会产生一定噪声。

三、发酵制药行业节能减排对策

节能减排指的是减少能源浪费和降低污染物排放。我国“十一五”规划纲要提出，“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20%左右、主要污染物排放总量减少10%。这是贯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的重大举措；是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择；是推进经济结构调整，转变增长方式的必由之路；是维护中华民族长远利益的必然要求。节能减排技术的实施应具备技术、经济和环境效益三个要素，要求人们综合地考虑和分析问题，以发展经济和保护环境一体化的原则为出发点，既要了解有关的环境保护法规的要求，又要熟悉部门和行业本身的特点以及生产、消费等情况。对于实施节能减排的发酵制药企业来说，要从制药工业的特点出发，在产品设计、原料选择、工艺流程、工艺参数、生产设备、操作规程等方面分析减少污染物产生的可能性，寻找节能减排的机会和潜力，促进制药工业节能减排的实施。发酵制药工业节能减排主要从以下途径进行分析。

1、建立环境管理体系，实施清洁生产

企业是否采取节能减排环境战略被两个主观因素所左右：一是企业的成员特别是企业家对节能减排问题的观念；二是企业的价值观。节能减排问题若得到企业家的重视，会有利于企业节能减排战略的制定；若企业家的节能减排意识进一步与企业的价值观达成一致，企业形成节能减排战略便成为可能。只有企业家的高度重视，企业才能形成节能减排的环境战略，才能实实在在的推行“绿色管理”，确保节能减排工作的顺利开展。节能减排的实践表明，强化管理能削减40%污染物的产生，而实行节能减排是一场新的革命，要转变传统的旧式生产观念，建立一套健全的环境管理体系（EMS），使人为的资源浪费和污染排放量减至最少。

2、采用清洁能源减少污染物的排放

能源是国民经济发展的完成动力，进行节能减排必须使用清洁能源。能源使用的改进，为实现能源可持续发展和减少排污创造了条件。应综合利用能源、开发新能源和可再生能源，提高能源利用率；改善管理、调整产品结构和改革生产工艺提高能源利用率。发酵制药行业是蒸汽、制冷以及电能等资源能源消耗大户。制药企业若在工业园区统一供热、供汽，则更好；若为独立的能源系统，最好实现热电联供，以提高能源利用效率，减少浪费，可采用燃油锅炉、燃气锅炉或采用高效低硫煤以及洗煤节煤技术，减轻对大气的污染，蒸汽利用后应进行汽水分离和凝结水回收再利用等，可实现蒸汽余热的利用和水资源的节约。

3、采用合适的原材料减少污染物的排放

原料准备是产品生产的第一步。原材料的选择与生产过程中污染物的产生量有很大的相关性。对于药品来说原料的选择由多种因素决定，但是不能以牺牲环境为代价或高昂的费用来处理、处置生产过程产生的大量废弃物来弥补选择的缺陷。原材料的选择对制药工业生产是非常重要的，直接影响生产的产出率和废弃物的产生量。由于发酵制药发酵过程所使用的原料以农副产品为主，农副产品的加工方法和加工工艺会影响其内在质量（如采用热轧法和溶剂萃取法生产的豆油、豆饼粉的质量有很大差别），农副产品成分的复杂性及其对发酵菌种代谢过程影响的不确定性，会在很难查清原因的情况下影响到发酵水平和药品质量，因此，对原材料质量的把握非常关键，除了对其成分进行分析外，模拟生产条件下的摇瓶考察尤其重要。一些品种（如红霉素）发酵培养基预处理中用到的絮凝剂ZnSO4等会使药渣难以处理，而一些环境友好性絮凝剂已经使用成功。

4、采用先进技术改造设备和生产工艺

发酵制药过程有很多大型设备，工艺流程较长且非常复杂，工艺参数控制严格，因此存在很多节能减排机会。节能减排要求根据环境价值并利用现代科学技术的全部潜力改革生产工艺，更新生产设备，尽最大可能提高每一道工序的原材料和能源利用率，减少生产过程中资源的浪费和污染物的排放。监测生产过程、原料及生成物的情况，科学地分析、研究物料流向及物料损失状况，找出物料损失的原因所在。遵循节能减排的原则与要求，药品生产要在原料规格、生产路线、工艺条件、工艺选型和操作控制等方面，加以合理改革，并积极创造条件应用生物技术、机电一体化技术、高效催化技术、电子信息技术、树脂和膜分离技术、隔离技术等现代科学技术，创造新的生产工艺开发全新的流程，从而提高生产效率和效益，实现清洁生产，彻底消除生产过程中产生的污染。在设备和工艺流程方面，有以下具体改进措施：一是使用电机变频控制技术可以节约大量电能；二是增加冷却水的回收利用装置可提高水的循环利用率，以避免水源浪费，减少废水排放；三是发酵培养基的消毒可由实灌消毒改为连续消毒，可以节约蒸汽用量，并提高设备的利用率；四是采用DO、PH、温度等在线监测设备，达到对发酵培养基所需要的风、蒸汽、搅拌速度等的自动控制，可以节约风、蒸汽、电能，减少污染物排放；五是关键技术的革新，采用先进、高效的设备，提高产量，减少废物的产生；六是改革设备布局，避免操作中工件（半成品）传递带来污染物流失，减少运转过程造成的产品损失；七是工艺操作参数优化，在原有工艺基础上，适当改变操作条件，可延长工艺溶液使用寿命，提高物料转化率，减少废物的产生；八是工艺更新，采用新工艺，改变落后旧工艺，采用最新的科学技术成果，从而提高物料利用率，从根本上杜绝废物的产生；九是配套自动控制装置，实现过程优化控制，提高生产效率，减少污物产生。

5、废弃物循环利用

制药企业药品生产过程中物料输送、加热中挥发、沉淀、跑、冒、滴、漏、误操作等都会造成物料的损失――这就是产生三废废水、废气、废渣的来源。实施清洁生产要求流失的物料必须加以回收，返回到流程中或经适当处理后作为原料回用，建立从原料投入到废物循环回收利用的生产闭合圈，使工业生产不对环境造成危害。制药企业厂内循环有以下形式：一是将回收流失物料作为原料，返回到生产流程中；二是将生产过程中产生的废料经适当处理后作为原料的替代物返回生产流程中。废料经处理后作为其他生产过程的原料应用或作为副产品回收。

四、搞好末端治理是清洁生产的重要补充

1、废水的处理

利用微生物方法处理发酵工业废水中的有机物是最经济有效、也是目前已经大规模推广并成功运用的办法，它符合自然环境的代谢规律。依靠对进入水体的有机物进行生物氧化或厌氧消化的自然净化作用，可以将有机物氧化变成CO2，或厌氧消化变成甲烷和CO2，主要处理工艺包括好氧法（生物膜法、活性污泥法、生物氧化塘等）、厌氧法（上流式厌氧污泥床法、厌氧生物膜法、颗粒污泥膨胀床反应器、厌氧折流板反应器、厌氧复合床反应器等）以及两种方法的组合工艺，它具有处理成本低，处理量大，不加入化学药剂等优点，已成为环境保护工作中对废水处理的主要工艺。已经有实验证明，通过使用氧化剂（空气、臭氧、氯气等）、还原剂（硫酸亚铁、铁屑等）可以把发酵制药行业废水中的污染物有效降解，采用膜过滤等物理方法也可较好的处理这类废水。根据发酵制药行业废水特点，采取适当的水质均化、絮凝、沉淀等预处理措施是非常必要的。

2、废气的处理

锅炉废气中所含的烟尘可通过静电除尘、布袋除尘、文丘里除尘、塔板除尘等方法除去，SO2可采用湿法脱硫、半干法脱硫、干法脱硫等去除，都有显著的效果。沼气作为清洁能源可广泛用于民用燃气、锅炉或烘干炉燃气、沼气发电等。

3、固废的处理

发酵液处理后产生的废菌丝体可二次发酵作为肥料，但应考虑其中重金属的影响；还可采取焚烧法处理，但成本较高，焚烧后排放的废气的除臭和无害化处理也必须注意。燃煤所产生的炉渣和粉煤灰可作为建筑材料综合利用。污水处理设施所产生的污泥可作为肥料、厌氧消化后制沼气或做建材用。

4、噪声的处理

可通过完善建筑布局、采用噪声较小的设备、加装消音器和减振措施、种植绿化带、建隔音墙和双层隔音玻璃等措施，从噪声源、传播途径和影响受体等方面综合考虑减轻噪声。

目前，我国大部分发酵制药企业生产能耗较大、环境污染严重、附加值较低。作为我国六大重污染行业之一，原料药行业的环保问题业已越来越受到群众和政府的关注，三废处理、环境保护的压力不断加大。因此，在发酵制药企业实施节能减排战略是非常必要、非常紧迫的，需要企业高度重视，积极应对，实施节能减排技术改造，采用先进的管理手段和技术手段，对产品生命过程全周期进行全面分析，找到能资源消耗环节和产排污节点，大力推进环境管理和实施清洁生产，努力实现经济效益与环境效益的协调发展。

【参考文献】

[1] 李钧、李志宁：药品的清洁生产与绿色认证[M].化学工业出版社，2004.

[2] 杨军、陆正禹：抗生素工业废水生物处理技术的现状与展望[J].环境科学，1997（3）.

[3] 国家环境保护部：制药工业水污染物排放标准[S].2008.