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生物制藥廠廢氣如何處理 生物制藥廠VOCs廢氣處理案例

引言

生物制藥行業(yè)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性有機物（VOCs）及惡臭氣體，因其成分復(fù)雜、濃度波動大，對環(huán)境治理提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。隨著全球制藥企業(yè)凈零排放目標(biāo)的推進，高效、低碳的廢氣處理技術(shù)成為行業(yè)剛需。本文結(jié)合實際案例，解析生物制藥廠VOCs廢氣處理的技術(shù)路徑與實踐經(jīng)驗。

一、廢氣來源與特性分析

生物制藥廠廢氣主要來源于原料藥合成、發(fā)酵、溶劑揮發(fā)及廢水處理等環(huán)節(jié)，核心污染物包括：

有機溶劑：如甲醇、乙醇、DMF、二氯甲烷等，具有高揮發(fā)性與毒性；

發(fā)酵代謝產(chǎn)物：二氧化碳、有機酸、硫化氫等，伴隨惡臭氣味；

酸堿廢氣：鹽酸、氨氣等，需針對性處理。

廢氣特性表現(xiàn)為：

濃度波動大：受批次加工工藝影響，廢氣流量與濃度呈間歇性變化；

成分復(fù)雜：含多種有機物、無機物及微生物代謝產(chǎn)物；

處理難度高：部分成分易腐蝕設(shè)備或產(chǎn)生二次污染。

二、主流處理技術(shù)對比

1. 吸附法

適用場景：大風(fēng)量、中低濃度VOCs廢氣（濃度≤0.5%）。

技術(shù)原理：利用活性炭或沸石的高比表面積吸附有機物，通過熱氣流脫附實現(xiàn)再生。

案例：某大型化學(xué)制藥廠采用“多級活性炭吸附+催化燃燒”工藝，處理丙酮、甲苯等高濃度廢氣。吸附飽和后，通過熱空氣脫附濃縮廢氣，再經(jīng)催化燃燒轉(zhuǎn)化為CO?和H?O，處理效率達(dá)98%以上，VOCs排放濃度穩(wěn)定低于50mg/m3。

優(yōu)勢：能耗低、操作簡單；

局限：需定期更換吸附劑，處理含酮、酯類氣體時需謹(jǐn)慎。

2. 蓄熱式氧化法（RTO）

適用場景：小風(fēng)量、高濃度VOCs廢氣（濃度＞1.5g/m3）。

技術(shù)原理：廢氣經(jīng)蓄熱室預(yù)熱至800℃后，在燃燒室氧化分解為CO?和H?O，熱能回收率達(dá)95%以上。

案例：江蘇慧聚藥業(yè)采用“預(yù)處理+CVOCs專用RTO+二次處理”工藝，處理含氯VOCs廢氣。通過四段式RTO節(jié)能工藝與二噁英催化技術(shù)，實現(xiàn)二噁英近零排放，年運行成本降低300余萬元。

優(yōu)勢：處理效率高、熱能回收；

局限：設(shè)備投資大，需防爆設(shè)計。

3. 冷凝法

適用場景：高濃度VOCs廢氣（濃度5%～10%）。

技術(shù)原理：通過降低溫度使有機物冷凝回收。

案例：某生物制藥企業(yè)采用“間接冷凝+蒸餾回收”工藝，處理乙醇、乙酸乙酯廢氣。廢氣冷卻至-10℃～0℃，冷凝液經(jīng)蒸餾回收乙醇，處理效率達(dá)96%以上，實現(xiàn)水資源循環(huán)利用。

優(yōu)勢：回收純度高；

局限：能耗較高，不適用于低濃度廢氣。

4. 生物法

適用場景：中低濃度、親水性VOCs廢氣。

技術(shù)原理：利用微生物降解有機物為CO?和H?O。

案例：浙江省某生物制藥企業(yè)采用“噴淋塔預(yù)處理+生物過濾”工藝，處理乙醇、丙酮廢氣。廢氣經(jīng)填料噴淋塔吸收后，進入生物過濾床，由微生物降解污染物，排放濃度遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)。

優(yōu)勢：運行成本低、無二次污染；

局限：對疏水性VOCs處理效果有限。

三、典型案例解析

案例1：某生物發(fā)酵類制藥廠混合廢氣處理

廢氣成分：甲苯、正庚烷、丙酮、乙酸乙酯、二氯甲烷、二甲基硫等。

處理工藝：生物滴濾中試裝置，填料層體積31.2m3，采用聚丙烯空心多面球。

運行效果：

掛膜啟動期28天，惡臭值從1798降至739；

穩(wěn)定運行期（氣流量2000m3/h），VOCs去除負(fù)荷達(dá)2.003g/(m3·h)；

微生物群落分析顯示，金屬桿菌、硫單胞菌等主導(dǎo)降解過程。

案例2：山東省某生物制藥基地廢氣治理

廢氣類型：發(fā)酵廢氣、有機廢氣、酸堿廢氣。

處理工藝：

發(fā)酵廢氣：高效過濾+次氯酸鈉消毒+堿液吸收；

有機廢氣：兩級活性炭吸附+高空排放；

酸堿廢氣：酸堿噴淋吸收。

效果：臭氣濃度處理效率達(dá)90%以上，VOCs排放符合《制藥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。

四、技術(shù)選擇與優(yōu)化建議

分質(zhì)處理：根據(jù)廢氣濃度、成分選擇技術(shù)組合。例如，高濃度廢氣優(yōu)先采用RTO或冷凝法，低濃度廢氣采用吸附法或生物法；

熱能回收：RTO系統(tǒng)可回收燃燒熱能，用于預(yù)熱廢氣或供暖，降低運行成本；

安全聯(lián)鎖：配置LEL監(jiān)測、泄爆片、氮氣滅火系統(tǒng)，防范燃爆風(fēng)險；

合規(guī)性：確保處理工藝符合《制藥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 37823-2019）等法規(guī)要求。

五、未來趨勢

低碳化：開發(fā)低能耗、高回收率的工藝，如低溫等離子體-催化協(xié)同技術(shù)；

智能化：引入AI算法優(yōu)化閥門切換、熱能分配，提升系統(tǒng)自適應(yīng)能力；

資源化：強化溶劑回收與水資源循環(huán)利用，推動循環(huán)經(jīng)濟。

結(jié)語

生物制藥廠VOCs廢氣處理需兼顧效率、成本與環(huán)保。通過技術(shù)組合與創(chuàng)新，企業(yè)可實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放與資源回收的雙重目標(biāo)，為行業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供示范。