生物制药行业环境影响评价废水处理的可行性研究

曾祯 科学城（广州）环保产业投资集团有限公司

1 生物制药行业环境影响评价废水处理的难点分析

1.1 生物制药废水来源及危害

生物制药可分为四大类：一是基因工程医药；二是发酵工程医药；三是细胞工程医药；四是酶工程医药。生物制药主要指的是利用微生物（细胞、病毒等）生物组织等，运用以基因工程技术为主的现代生物技术方法，对药物、疫苗等药品进行生产，并将其应用到人类疾病的治疗和诊断中。

废水的来源主要有三部分：一是生产过程中产生的废水。它是由发酵过程中的废水、净化过程中所产生的废水所组成，此部份是针对所有全部废水COD 贡献最大；二是设备及洗涤污水处理。其中，发酵槽的清洗废水、发酵槽的凝结水、冷冻干燥工序的废水以及地面的冲洗水等是其主要成分。该段污水以悬浮颗粒物为主，其浓度高，水量大，同时也是工程污水的一个重要组成部分；三是生活污水。它是医药行业的工作人员在日常生活中所排出的粪便、洗涤液等，这一段水并非制药业的主干废水。生物工业废水中含有大量的难降解有机物质，如果未经处理，直接排入水中，将会在水中停留很长时间。污水是一种剧毒、“三致”的有机污染物，可经食物链在食品中积累，并最终进入人体，对人体产生严重的危害。严重时会直接对水体生物及人体产生直接危害。

1.2 药物活性成分及危害

药物活性成分指的是用于制药业中，并成为药用有效成分的任意一种物质或物质的活性成分，它是一种可以对疾病进行诊断、治疗、减轻症状或预防疾病的发生，或对人体机能和结构产生影响的物质。药物活性成分的污染造成了严重的环境污染，其所造成的生态环境与人体健康问题受到了世界各国的高度重视。

药物活性物质对环境的最大影响是其所产生的激素-雌二醇，其含量仅为1ng/L，就可引起部分鱼类出现“雌性”现象。另外，还需要注意的是，在污水处理厂、受纳水、饮用水源等地，都有可能出现耐药菌，这些耐药菌的存在，会对生活饮用水造成严重的污染，进而影响污水处理的效果，也会对人类的身体健康产生影响，使人类对这些耐药菌的耐药能力提高，进而引起慢性中毒，甚至出现“三致”现象。此外，该菌还可通过环境介质对土壤、食物等环境介质的污染，进而危害人类健康。

2 生物制药行业环境影响评价废水处理的可行性研究

由于制药业的生产流程较为复杂，每日对淡水资源的需求较大，因而在生产过程中会产生多种类型的污染物。因此，在进行环境影响评价时，要进行有效的工程分析，对各个污染环节都要有一个准确把握，从而为污水的高效处理奠定基础。在进行具体的工程分析时，应根据医药企业的实际特征进行有针对性的分析，并对制药业生产过程中的每一步都有详尽的了解，确定水污染物生成的来源和具体组成，为生物制药行业环境影响评价废水处理的可行性研究提供要点支持。

2.1 制药废水的环境风险评价指标分析

生命周期评估是一项新兴的环境影响评价技术与方法，其主要作用之一就是对某一产品或服务进行可能的环境影响评估。运用生命周期评价的方法，对制药废水处理过程的环境影响程度进行研究，将一项减污的设施视为污染的控制对象。通过对污水处理工艺中资源消耗与环境排放对各类环境问题的贡献度进行量化，寻找影响污水处理工艺效率关键因素，并根据这些因素进行针对性优化，从而达到降低污水处理工艺能耗、降低二次污染、实现环保效益的目的。

基于此，构建的制药废水的环境风险评价指标体系，如图1 所示。

图1 制药废水的环境风险评价指标体系

特征化指的是使用环境负荷指标方法，对同一影响类型下的不同影响因子进行总结，并对各影响类型所产生的环境效应进行了定量计算，得出各影响类型所产生的综合环境载荷为：

式中mk—影响的第 种制药废水处理质量；λ—制成的药品对某类环境造成影响的相关性系数。

将判断矩阵标度及含义作为评估准则，根据专家对不同层次评价指标相对重要性的赋值，构造出了一个判断矩阵，在此基础上，提出了一种基于模糊聚类分析的模糊聚类分析方法。与此同时，以判断矩阵的最大特征根为依据，对其进行一致性检测，如果随机一致性比例小于0.1 时，则判定矩阵通过了一致性检测，可以对其进行归一化处理，从而获得各个评价指标的权重，公式如下：

式中ω1、ω2、ω3—一级指标权重、二级指标权重、三级指标权重。通过文献研究、实地调研和专家咨询等方法，确定了综合评价指标体系，并将其划分为良好、良好和一般3个级别。

制药废水综合毒性评估以制成的药品毒性检测为核心，其结果以毒性阈值为基础，因而各国及区域性机构均十分重视对其进行分类与改进。以发光菌的发光度与样本浓度的关系为依据，对其进行了毒性等级划分，其潜在的生态毒害效应检测指数可采用以下公式计算：

式中m—检测结果为阳性的测试数量；M—经过生物降解后的废水毒性测试数量；Q—废水流量；Ck表示毒性单位。

在公式（1）得到的各影响类型所产生的综合环境载荷条件下，通过公式（2）获取各个评价指标的权重，以制成的药品毒性检测为核心，结合公式（3）检测潜在的生态毒害效应，以此研究生物制药行业环境影响评价废水处理的可行性。

2.2 生物制药废水的进水、出水水质环境影响评价可行性要点分析

在对制药行业废水进行防治时，应根据不同制药行业废水的具体组成及生产特性，选用适当的处理方式。

使用生物处理废水的环境影响评价要点：在生物制药生产废水的处理中，通常有如下方法：第一种采用电解+水解酸化+CASS 法。首先采用微电解技术，对水中的高浓度有机污染物进行高效的预处理，再将经处理过的有机污染物和生活污水进行高效混合，再利用CASS 技术对其进行水解酸化处理；第二种是铁/碳复合处理过程，这种处理方式可以有效地降低生物医药污水中的 COD 含量，使污水的可生化性质得到明显的提高；第三种过程被称为湿式氧化过程，生物污水是在高温、高湿度的情况下处理的。经此处理后的污水不能直接排出，应与其它处理方式高效地协同运行；第四种芬顿药剂+活性碳吸附技术，该技术可提高水中 COD 的去除率，使其去除率超过68%。

使用物理处理废水的环境影响评价要点：在处理中成药制剂废水时，通常采用的方法有：第一种是吸附法，即采用活性炭对废水中的有害药物成分进行吸附。为了有效地提高废水中 COD 的脱除效果，必须提高活性炭填柱的高度达到25cm 以上。第二种是“接触氧化”+“水解酸化”+“SBR”；第三种处理方式为“ABR+ SBR”，这种处理方式的操作比较简单，而且整个处理过程的效果比较稳定，有很好的抗冲击负载能力，总体运行成本比较低。

使用化学处理废水的环境影响评价要点：制药企业对制药业废水的处理一般有四种方式，第一种是铁碳电解+厌氧型 SBR。在该处理模式下，所选择的 Fe/C 比例为30，使污染物的处理效果从0.3 的处理率提高到0.65，有效地提高了污水的可生化性能。在进行SBR 生物处理时，要将淤泥控制在一个合理的范围内。再经过合适的处理，就可以将污水中COD 全部去除，去除率达到了85%；第二种处理方法采用吹脱+厌氧+好氧的处理模式，对水中的 COD 进行脱除率为75%；第三种方案为“电解+中性曝气+UASB+ A/O”。这种方法能够明显改善制药工业污水的生物可生物降解特性，同时对其脱色有较好的要求；第四种为絮凝预处理+UASB+ ABR+ A/O+气浮的组合工艺。

将生物处理、物理处理、化学处理等有机地结合起来，从而提高废水处理效果，降低废水中的有毒有害物质含量。制药废水如果不经过有效的治理，会引起水体溶氧降低，破坏水体生态平衡，以及药物代谢产物对生态系统的影响等。制药废水处理进水和出水工艺流程，如图2 所示。

图2 制药废水处理进水和出水工艺流程

废水中含有大量有毒有机物质，应采取生物化学方法进行治理。采用水解酸化UNITANK-BAF 法处理污水，可以显著地减少污水中有毒有机物质的含量和减少废水中的生化活性。采用前沉降法将污水中的悬浮物与残渣掺入到UNITANK 生物反应器中，经一次强化处理后，能够有效地脱除部分有机污染物和胶体类污染物。该工艺为两段式：第一个反应装置是厌氧工艺；第二个反应装置是微型氧气装置。经二级水解处理后，废水的生化性能有了显著的提高，出水则直接流入组合好氧生物反应器。该系统为两段式组合，一段式好氧-改良UNITANK流程，另一段式好氧-曝气-生物滤池，脱除污水中的残余有机物质。

在对相关资料提供的基本信息和类似医药企业的调研结果的基础上，并结合该企业生产线二期建设等方面的原因，最后确定了生产废水每天处理量350m3，生活污水每天处理量50m3。通过对由相关资料所提供的基本数据和同类医药公司的调查，得到了生产废水和生活污水的进水水质指标见表1。

表1 进水水质 mg/L

通过对制药业废水的深度治理，使其在非冬期每日产生200m3的固体废弃物用于绿化，所产生的固体废弃物达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GBT8920-2002）的标准，并将其全部排入市政下水道；在冬季全部处理过的水仍由市政排水管网输送至废水处理厂，并达到《污水排入城镇下水道水质标准》A 级的要求。出水水质，如表2所示。

表2 出水水质 mg/L

在环境评价过程中，制药废水的环境风险评价指标分析是关键环节，由可行性研究确定废水中毒害物质的生物处理、物理处理、化学处理方式，并据此得到生物制药废水的进水、出水水质标准，由此完成了生物制药行业环境影响评价废水处理的可行性研究。

3 结语

制药类项目中原辅料多，生产工艺复杂，排污节点多，污染物种类和组成复杂，因此，对这一类建设项目的环境影响评估就需要在对其进行详细的工程分析的前提下，确定评价重点，并将其作为评估的主要内容。在实施环境保护同时，不仅要确保污水处理厂的废水能达到稳定的标准，而且要确保项目的经济性和可行性。药效物质主要有三个来源：生产过程中产生的废弃物排放、未被充分吸收和使用的药效物质排放和失效药品的不当处理。生物制药行业环境影响评价废水处理的可行性研究利用潜在的生态毒害效应检测指数来评估生物制药废水处理对环境的影响，将为我国医药行业的环保治理和相关部门的环保治理提供一种新的思路和技术手段。