醫藥化工行業(yè)產(chǎn)生的溶劑廢氣污染大, 治理難, 易引發(fā)環(huán)境糾紛, 已經(jīng)成為廢氣治理領(lǐng)域的重點(diǎn)和難點(diǎn)。介紹了醫藥化工行業(yè)中溶劑廢氣產(chǎn)生和排放的特點(diǎn), 系統分析了當前溶劑廢氣治理現狀, 針對當前溶劑廢氣治理中存在的問(wèn)題, 提出了醫藥化工溶劑廢氣治理的對策建議。

我國醫藥化工行業(yè)發(fā)展迅速, 已成為世界上原料藥和醫藥中間體的生產(chǎn)大國, 由此產(chǎn)生的廢氣污染問(wèn)題一直是社會(huì )各界關(guān)注的重點(diǎn)。經(jīng)過(guò)多年來(lái)持續不斷的環(huán)境污染整治, 醫藥化工行業(yè)產(chǎn)生的酸性廢氣已得到有效控制, 但溶劑廢氣一直得不到很好的解決。由于溶劑廢氣排放量大, 其主要污染物如苯類(lèi)、酮類(lèi)、醚類(lèi)、鹵代烴類(lèi)等多為有毒有害且具惡臭性質(zhì)的氣體, 進(jìn)入自然環(huán)境后對人體健康和生態(tài)環(huán)境危害較大[ 1 , 2] , 由此引發(fā)的污染糾紛時(shí)有發(fā)生,目前已成為廢氣治理領(lǐng)域的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

1 溶劑廢氣產(chǎn)生與排放特點(diǎn)分析

1 .1 溶劑廢氣的產(chǎn)生

醫藥化工行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中溶劑消耗量大, 基本上為低沸點(diǎn)的揮發(fā)性有機物(VOCs), 其中相當一部分將以廢氣形式排放, 產(chǎn)生大量的溶劑廢氣。據調查, 溶劑廢氣占醫藥化工廢氣排放總量的95%(質(zhì)量分數)以上。溶劑廢氣有數十種之多, 如甲醇、二氯甲烷、溶劑油、甲苯、丙酮、乙醚、乙酸乙酯、四氫呋喃等, 按類(lèi)別劃分有醇類(lèi)、鹵代烴類(lèi)、苯類(lèi)、醚類(lèi)、酮類(lèi)、脂類(lèi)、有機胺類(lèi)等, 按水中溶解度可分為水溶性和非水溶性溶劑廢氣, 水溶性的有醇類(lèi)、有機胺類(lèi)等, 非水溶性的有鹵代烴類(lèi)、苯類(lèi)等。

醫藥化工行業(yè)的溶劑廢氣產(chǎn)生特點(diǎn)見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn), 溶劑廢氣產(chǎn)生于整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中。其中點(diǎn)源排放指從封閉空間排出廢氣, 如反應釜、儲罐等;面源排放指敞開(kāi)空間散發(fā)的廢氣, 如污水處理站、車(chē)間“跑冒滴漏”等。

溶劑廢氣產(chǎn)生量取決于溶劑的性質(zhì)(如沸點(diǎn)等)、外界的條件(如溫度、壓力等)、生產(chǎn)工藝水平、管理水平、裝備水平等因素。一般來(lái)說(shuō), 沸點(diǎn)越低、溶劑越易揮發(fā), 廢氣排放量越大;生產(chǎn)工藝水平、管理水平、裝備水平越高, 廢氣排放量越小。

1 .2 排放特點(diǎn)

溶劑廢氣排放特點(diǎn)主要跟醫藥化工生產(chǎn)工藝特點(diǎn)有關(guān), 具體表現在(1)排放點(diǎn)多, 排放量大, 無(wú)組織排放嚴重。醫藥化工產(chǎn)品得率低, 溶劑消耗大, 幾乎每臺生產(chǎn)設備都是溶劑廢氣排放點(diǎn), 每個(gè)企業(yè)都有數十個(gè)、甚至上百個(gè)溶劑廢氣排放點(diǎn), 且溶劑廢氣大多低空無(wú)組織排放, 廠(chǎng)界溶劑廢氣濃度較高。(2)間歇性排放多。反應過(guò)程基本上為間歇反應, 溶劑廢氣也呈間歇性排放。(3)排放不穩定。溶劑廢氣成分復雜, 污染物種類(lèi)和濃度變化大, 同一套裝置在不同時(shí)期可能排放不同性質(zhì)的污染物。(4)溶劑廢氣影響范圍廣。溶劑廢氣中的VOCs大多具有惡臭性質(zhì), 嗅域值低, 易擴散, 影響范圍廣。(5)“跑冒滴漏”等事故排放多。由于生產(chǎn)過(guò)程中易燃、易爆物質(zhì)多, 反應過(guò)程激烈, 生產(chǎn)事故風(fēng)險大, 加上生產(chǎn)裝備水平和工藝技術(shù)水平較低及管理不善, 造成“跑冒滴漏”等事故排放多。

2 溶劑廢氣治理現狀及存在問(wèn)題

2 .1 溶劑廢氣治理現狀

經(jīng)過(guò)多年的環(huán)保整治行動(dòng), 醫藥化工行業(yè)產(chǎn)生的溶劑廢氣的污染防治工作取得了明顯成效。一些產(chǎn)品附加值低、污染嚴重、生產(chǎn)方式落后且治理無(wú)望的醫藥化工企業(yè)被關(guān)停。醫藥化工企業(yè)周邊環(huán)境空氣質(zhì)量有所改善, 惡臭天數明顯下降。溶劑廢氣從末端治理過(guò)渡到源頭控制與末端治理相結合的全過(guò)程控制, 污染控制排放指標從HCl 、HBr 等無(wú)機污染物指標擴展到有機污染物、惡臭等所有指標, 溶劑廢氣治理取得了一定經(jīng)驗。

(1)源頭控制初見(jiàn)成效。絕大部分醫藥化工企業(yè)已建立清潔生產(chǎn)審核制度, 并投入大量的資金進(jìn)行清潔生產(chǎn)改造, 冷凝法回收溶劑得到普遍應用, 廢溶劑大多得到再生利用。清潔生產(chǎn)實(shí)施后, 一些企業(yè)的溶劑消耗削減量可達50%。

(2)已探索出一條較成熟的溶劑廢氣治理技術(shù)路線(xiàn)。先從源頭預防入手減少溶劑廢氣的產(chǎn)生, 盡可能將面源排放改造成點(diǎn)源排放, 并開(kāi)展點(diǎn)源治理回收有機溶劑;然后將點(diǎn)源治理的尾氣和其他無(wú)組織溶劑廢氣通過(guò)引風(fēng)系統集中收集, 使得車(chē)間環(huán)境、廠(chǎng)界無(wú)組織監控濃度分別滿(mǎn)足勞動(dòng)衛生和環(huán)保要求;后采取末端治理和高空稀釋排放相結合的方式, 控制溶劑廢氣對周邊環(huán)境影響。

(3)涌現一些新型實(shí)用的溶劑廢氣治理技術(shù)。代表性的治理技術(shù)有白油吸收法和碳纖維吸附法。白油吸收法適用于非水溶性溶劑廢氣處理, 經(jīng)濟凈化效率在60%～80%, 但回收的溶劑品質(zhì)易受白油影響, 因此該方法一般只用作末端治理。碳纖維吸附法適用于幾乎所有溶劑廢氣處理, 經(jīng)濟凈化效率在70%～90%, 采用碳纖維作吸附劑時(shí), 有水蒸氣和熱風(fēng)2 種解析形式, 回收的溶劑品質(zhì)高, 但投資、運行成本較高, 一般用于回收溶劑的場(chǎng)合。

(4)水溶性溶劑廢氣得到有效控制。多數醫藥化工企業(yè)已建立適合二甲基甲酰胺(DMF)、甲醇、乙醇等水溶性溶劑廢氣處理的環(huán)保設施, 運行情況良好, 水溶性溶劑廢氣處理效率在90%以上。其中點(diǎn)源廢氣采用兩級冷凝+水吸收法進(jìn)行處理, 尾氣和無(wú)組織廢氣則采用堿液+水兩級噴淋吸收處理,處理后的溶劑廢氣即可達標排放, 處理過(guò)程中產(chǎn)生的廢水進(jìn)入污水處理系統。

2 .2 溶劑廢氣治理存在的問(wèn)題

盡管溶劑廢氣治理取得了一定成效, 但仍存在許多問(wèn)題, 尤其是非水溶性溶劑廢氣污染問(wèn)題并未得到根本解決。(1)清潔生產(chǎn)總體水平較低。我國醫藥化工行業(yè)準入門(mén)檻較低, 與國外同類(lèi)企業(yè)相比, 我國醫藥化工企業(yè)規模普遍偏小, 技術(shù)、資金實(shí)力單薄, 創(chuàng )新能力不強, 一些清潔生產(chǎn)措施執行不到位, 在生產(chǎn)管理、工藝技術(shù)水平、生產(chǎn)裝備水平等方面存在較大差距。(2)缺少經(jīng)濟、有效的非水溶性溶劑廢氣治理技術(shù)。目前比較完善的非水溶性溶劑廢氣治理技術(shù)有冷凝法、有機溶劑吸收法和碳纖維吸附法, 3 種方法的特點(diǎn)及存在的問(wèn)題見(jiàn)表2 。

由表2可知, 冷凝法系統簡(jiǎn)單, 投資省, 運行成本低, 但冷凝效果不理想。有機溶劑吸收法和碳纖維吸附法處理效果較好, 投資大, 運行成本高, 當前只用于具有回收價(jià)值的非水溶性溶劑廢氣處理場(chǎng)合。因此, 開(kāi)發(fā)經(jīng)濟、有效的非水溶性溶劑廢氣處理技術(shù)已成為今后發(fā)展方向。

(3)非水溶性溶劑廢氣治理水平低。由于缺少經(jīng)濟、有效的非水溶性溶劑廢氣治理技術(shù), 大多數企業(yè)采取一些簡(jiǎn)易的廢氣治理設施來(lái)實(shí)現非水溶性溶劑廢氣達標排放。但這些簡(jiǎn)易的廢氣治理設施存在明顯缺陷, 不能長(cháng)期穩定達標運行, 主要用來(lái)應付環(huán)保檢查, 如碳纖維吸附法不考慮碳纖維再生, 柴油吸收法不考慮廢柴油處置等等。一些醫藥化工企業(yè)甚至通過(guò)限產(chǎn)、停產(chǎn)、應急處理等方式來(lái)滿(mǎn)足環(huán)保要求, 一旦環(huán)保監管稍有松懈, 便出現污染反彈。

(4)缺少專(zhuān)門(mén)的、有針對性的溶劑廢氣排放標準。由于醫藥化工行業(yè)排放的溶劑廢氣中有機污染物成分復雜 , 且當前醫藥化工行業(yè)執行的環(huán)保標準中尚無(wú)可以表征總有機污染物排放水平的污染控制指標, 在一定程度上制約了醫藥化工行業(yè)廢氣整治工作的成效。盡管一些醫藥化工企業(yè)產(chǎn)生的廢氣能夠達標排放, 但總有機污染物排放濃度高, 排放量大, 環(huán)境污染較大。據調查, 一些達標排放的廢氣中各項有機污染物排放質(zhì)量濃度之和可達400 ～1200mg/m3 , 尚不包括未檢項目。(5)環(huán)保監管難。一是醫藥化工產(chǎn)品品種多,批量小, 更新快, 采取間歇方式小批量生產(chǎn), 單元設備可隨時(shí)改變用來(lái)生產(chǎn)其他產(chǎn)品, 一些企業(yè)出于市場(chǎng)競爭的需要或為了逃避環(huán)保責任, 有意無(wú)意地隱瞞實(shí)際生產(chǎn)情況, 從而導致環(huán)保部門(mén)難以及時(shí)掌握其實(shí)際生產(chǎn)和排污情況;二是溶劑廢氣排放呈陣發(fā)性, 擴散快, 發(fā)生廢氣污染事故時(shí)存在取證難、界定難的問(wèn)題;三是現有的環(huán)保標準和技術(shù)規范體系難以支撐環(huán)保監管的需要, 對醫藥化工廢氣污染特點(diǎn)、治理技術(shù)缺少全面掌握, 致使一些純粹應付環(huán)保執法檢查的簡(jiǎn)易廢氣治理設施得以長(cháng)期存在。

3 防治對策

針對當前溶劑廢氣治理中存在的問(wèn)題, 結合醫藥化工行業(yè)廢氣排放特點(diǎn), 除了進(jìn)一步嚴格環(huán)境執法監督、加快調整和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構力度、強化環(huán)境綜合整治、加強環(huán)境監管能力建設等措施以外, 建立完善的、可操作性強的廢氣污染防治技術(shù)體系是當前醫藥化工行業(yè)溶劑廢氣污染防治工作的關(guān)鍵。

3 .1 制定溶劑廢氣排放標準, 實(shí)行總揮發(fā)性有機物(TVOC)總量控制

排放標準在環(huán)境保護工作中有著(zhù)極其重要的地位和不可替代的作用, 是環(huán)境監管執法的技術(shù)依據。由于缺少完善的、可操作性強的溶劑廢氣排放標準,且當前執行的環(huán)保標準中尚無(wú)可以表征總有機污染物排放水平的污染控制指標。因此, 有必要針對醫藥化工行業(yè)制訂溶劑廢氣總有機污染物排放控制指標, 并對廢氣總有機污染物實(shí)行總量控制, 以推動(dòng)醫藥化工行業(yè)廢氣污染防治工作。為此建議如下:

(1)鑒于溶劑廢氣排放的有機污染物基本上屬于VOCs, 可以采用TVOC指標來(lái)表征總有機污染物排放水平, 控制有機廢氣污染。

(2)由于醫藥化工產(chǎn)品種類(lèi)多, 新產(chǎn)品更新快,對于難以采用單位產(chǎn)品TVOC排放控制指標的產(chǎn)品, 制訂溶劑回收率控制指標, 以提高有機溶劑回收水平。

(3)制訂區域醫藥化工行業(yè)TVOC排放總量控制計劃, 對TVOC實(shí)行總量控制, 防止溶劑廢氣稀釋排放。

3 .2 制定溶劑廢氣污染防治技術(shù)規范, 提高行業(yè)準入門(mén)檻

為了規范和指導醫藥化工企業(yè)溶劑廢氣污染防治行為, 全面提升醫藥化工行業(yè)生產(chǎn)和環(huán)保裝備水平, 防止一些應付環(huán)保檢查的措施或設施被濫用, 有必要制定醫藥化工行業(yè)溶劑廢氣污染防治技術(shù)規范, 提高行業(yè)準入門(mén)檻。

(1)總結以往醫藥化工行業(yè)廢氣污染整治方面的經(jīng)驗教訓, 綜合考慮醫藥化工行業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)和溶劑廢氣排放特點(diǎn), 結合生產(chǎn)、環(huán)?？萍及l(fā)展的新成果, 制定具有普遍指導作用的醫藥化工行業(yè)溶劑廢氣污染防治技術(shù)規范。

(2)從規劃選址、總平面布置、工藝方案和生產(chǎn)技術(shù)、環(huán)境保護、公用工程配套、消防安全、事故應急預案、環(huán)境監測等方面規范醫藥化工企業(yè)的基本建設要求。

(3)從廢氣污染防治技術(shù)路線(xiàn)選擇、處理工藝設計、工程施工和驗收以及運行管理等方面規范廢氣污染防治的基本技術(shù)要求。

(4)采取清潔生產(chǎn)、過(guò)程控制和末端治理相結合的全過(guò)程控制廢氣治理技術(shù)路線(xiàn), 優(yōu)先采用能源、資源節約型的廢氣治理技術(shù)。

(5)從醫藥化工行業(yè)環(huán)境污染綜合防治角度出發(fā), 對廢氣治理、廢水處理和固體廢物處置進(jìn)行綜合治理, 防止污染轉移和二次污染。

3 .3 積極開(kāi)發(fā)新技術(shù), 提高治理水平

醫藥化工企業(yè)產(chǎn)品數量多、更新快、污染源多,事故性排放時(shí)有發(fā)生, 廢氣性質(zhì)復雜多變, 污染物排放量大, 使得廢氣達標排放非常困難, 迫切需要開(kāi)發(fā)經(jīng)濟、有效的廢氣治理新技術(shù)。冷凝法、吸收法和吸附法是應用為廣泛的溶劑廢氣處理技術(shù)[3-5] , 通過(guò)反應器的改進(jìn)和冷凝劑、吸收劑、吸附劑的研發(fā), 進(jìn)一步提率、降低成本,并攻克解吸、脫附等回收技術(shù)中存在的難題。

在新興的醫藥化工溶劑廢氣治理技術(shù)中, 催化氧化法凈化效率高, 在溶劑廢氣末端治理上應用廣泛。應加強新型催化劑的研制, 提高能量利用效率以及深入研究催化劑中毒機制[6] 。生物法主要用于濃度低、成分復雜、低生物毒性的混合廢氣, 今后應重視對不同菌種處理能力的研究、對不同填料的性能研究和提高設備抗沖擊性研究[7] 。等離子體技術(shù)的處理效率高、設備維護簡(jiǎn)單、費用低, 適合處理低濃度有機廢氣和惡臭廢氣[8] 。應加深對等離子體技術(shù)的理論研究, 擴大工業(yè)試驗規模, 加速其在醫藥化工行業(yè)中推廣應用。溶劑廢氣的協(xié)同處理工藝, 如:冷凝回收—吸附濃縮—催化燃燒組合工藝、等離子體—催化協(xié)同凈化技術(shù)等, 是溶劑廢氣治理的主要發(fā)展趨勢, 應逐步實(shí)現協(xié)同處理工藝在溶劑廢氣處理中大規模應用。

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