醫(yī)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)域的重點和難點。介紹了醫(yī)藥化工行業(yè)中溶劑廢氣產(chǎn)生和排放的特點, 系統(tǒng)分析了當(dāng)前溶劑廢氣治理現(xiàn)狀, 針對當(dāng)前溶劑廢氣治理中存在的問題, 提出了醫(yī)藥化工溶劑廢氣治理的對策建議。
我國醫(yī)藥化工行業(yè)發(fā)展迅速, 已成為世界上原料藥和醫(yī)藥中間體的生產(chǎn)大國, 由此產(chǎn)生的廢氣污染問題一直是社會各界關(guān)注的重點。經(jīng)過多年來持續(xù)不斷的環(huán)境污染整治, 醫(yī)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、酮類、醚類、鹵代烴類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)的污染糾紛時有發(fā)生,目前已成為廢氣治理領(lǐng)域的重點和難點。
1 溶劑廢氣產(chǎn)生與排放特點分析
1 .1 溶劑廢氣的產(chǎn)生
醫(yī)藥化工行業(yè)生產(chǎn)過程中溶劑消耗量大, 基本上為低沸點的揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs), 其中相當(dāng)一部分將以廢氣形式排放, 產(chǎn)生大量的溶劑廢氣。據(jù)調(diào)查, 溶劑廢氣占醫(yī)藥化工廢氣排放總量的95%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))以上。溶劑廢氣有數(shù)十種之多, 如甲醇、二氯甲烷、溶劑油、甲苯、丙酮、乙醚、乙酸乙酯、*等, 按類別劃分有醇類、鹵代烴類、苯類、醚類、酮類、脂類、有機(jī)胺類等, 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、有機(jī)胺類等, 非水溶性的有鹵代烴類、苯類等。
醫(yī)藥化工行業(yè)的溶劑廢氣產(chǎn)生特點見表1。由表1可見, 溶劑廢氣產(chǎn)生于整個生產(chǎn)過程中。其中點源排放指從封閉空間排出廢氣, 如反應(yīng)釜、儲罐等;面源排放指敞開空間散發(fā)的廢氣, 如污水處理站、車間“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。一般來說, 沸點越低、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
溶劑廢氣排放特點主要跟醫(yī)藥化工生產(chǎn)工藝特點有關(guān), 具體表現(xiàn)在(1)排放點多, 排放量大, 無組織排放嚴(yán)重。醫(yī)藥化工產(chǎn)品得率低, 溶劑消耗大, 幾乎每臺生產(chǎn)設(shè)備都是溶劑廢氣排放點, 每個企業(yè)都有數(shù)十個、甚至上百個溶劑廢氣排放點, 且溶劑廢氣大多低空無組織排放, 廠界溶劑廢氣濃度較高。(2)間歇性排放多。反應(yīng)過程基本上為間歇反應(yīng), 溶劑廢氣也呈間歇性排放。(3)排放不穩(wěn)定。溶劑廢氣成分復(fù)雜, 污染物種類和濃度變化大, 同一套裝置在不同時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(kuò)散, 影響范圍廣。(5)“跑冒滴漏”等事故排放多。由于生產(chǎn)過程中易燃、易爆物質(zhì)多, 反應(yīng)過程激烈, 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(xiàn)狀及存在問題
2 .1 溶劑廢氣治理現(xiàn)狀
經(jīng)過多年的環(huán)保整治行動, 醫(yī)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(yán)重、生產(chǎn)方式落后且治理無望的醫(yī)藥化工企業(yè)被關(guān)停。醫(yī)藥化工企業(yè)周邊環(huán)境空氣質(zhì)量有所改善, 惡臭天數(shù)明顯下降。溶劑廢氣從末端治理過渡到源頭控制與末端治理相結(jié)合的全過程控制, 污染控制排放指標(biāo)從HCl 、HBr 等無機(jī)污染物指標(biāo)擴(kuò)展到有機(jī)污染物、惡臭等所有指標(biāo), 溶劑廢氣治理取得了一定經(jīng)驗。
(1)源頭控制初見成效。絕大部分醫(yī)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(yīng)用, 廢溶劑大多得到再生利用。清潔生產(chǎn)實施后, 一些企業(yè)的溶劑消耗削減量可達(dá)50%。
(2)已探索出一條較成熟的溶劑廢氣治理技術(shù)路線。先從源頭預(yù)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源排放, 并開展點源治理回收有機(jī)溶劑;然后將點源治理的尾氣和其他無組織溶劑廢氣通過引風(fēng)系統(tǒng)集中收集, 使得車間環(huán)境、廠界無組織監(jiān)控濃度分別滿足勞動衛(wèi)生和環(huán)保要求;后采取末端治理和高空稀釋排放相結(jié)合的方式, 控制溶劑廢氣對周邊環(huán)境影響。
(3)涌現(xiàn)一些新型實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(jì)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(jì)凈化效率在70%～90%, 采用碳纖維作吸附劑時, 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(yùn)行成本較高, 一般用于回收溶劑的場合。
(4)水溶性溶劑廢氣得到有效控制。多數(shù)醫(yī)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(shè)施, 運(yùn)行情況良好, 水溶性溶劑廢氣處理效率在90%以上。其中點源廢氣采用兩級冷凝+水吸收法進(jìn)行處理, 尾氣和無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(dá)標(biāo)排放, 處理過程中產(chǎn)生的廢水進(jìn)入污水處理系統(tǒng)。
2 .2 溶劑廢氣治理存在的問題
盡管溶劑廢氣治理取得了一定成效, 但仍存在許多問題, 尤其是非水溶性溶劑廢氣污染問題并未得到根本解決。(1)清潔生產(chǎn)總體水平較低。我國醫(yī)藥化工行業(yè)準(zhǔn)入門檻較低, 與國外同類企業(yè)相比, 我國醫(yī)藥化工企業(yè)規(guī)模普遍偏小, 技術(shù)、資金實力單薄, 創(chuàng)新能力不強(qiáng), 一些清潔生產(chǎn)措施執(zhí)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(jì)、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(jī)溶劑吸收法和碳纖維吸附法, 3 種方法的特點及存在的問題見表2 。
由表2可知, 冷凝法系統(tǒng)簡單, 投資省, 運(yùn)行成本低, 但冷凝效果不理想。有機(jī)溶劑吸收法和碳纖維吸附法處理效果較好, 投資大, 運(yùn)行成本高, 當(dāng)前只用于具有回收價值的非水溶性溶劑廢氣處理場合。因此, 開發(fā)經(jīng)濟(jì)、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(jì)、有效的非水溶性溶劑廢氣治理技術(shù), 大多數(shù)企業(yè)采取一些簡易的廢氣治理設(shè)施來實現(xiàn)非水溶性溶劑廢氣達(dá)標(biāo)排放。但這些簡易的廢氣治理設(shè)施存在明顯缺陷, 不能長期穩(wěn)定達(dá)標(biāo)運(yùn)行, 主要用來應(yīng)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(yī)藥化工企業(yè)甚至通過限產(chǎn)、停產(chǎn)、應(yīng)急處理等方式來滿足環(huán)保要求, 一旦環(huán)保監(jiān)管稍有松懈, 便出現(xiàn)污染反彈。
(4)缺少專門的、有針對性的溶劑廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)。由于醫(yī)藥化工行業(yè)排放的溶劑廢氣中有機(jī)污染物成分復(fù)雜 , 且當(dāng)前醫(yī)藥化工行業(yè)執(zhí)行的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)中尚無可以表征總有機(jī)污染物排放水平的污染控制指標(biāo), 在一定程度上制約了醫(yī)藥化工行業(yè)廢氣整治工作的成效。盡管一些醫(yī)藥化工企業(yè)產(chǎn)生的廢氣能夠達(dá)標(biāo)排放, 但總有機(jī)污染物排放濃度高, 排放量大, 環(huán)境污染較大。據(jù)調(diào)查, 一些達(dá)標(biāo)排放的廢氣中各項有機(jī)污染物排放質(zhì)量濃度之和可達(dá)400 ～1200mg/m3 , 尚不包括未檢項目。(5)環(huán)保監(jiān)管難。一是醫(yī)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(shè)備可隨時改變用來生產(chǎn)其他產(chǎn)品, 一些企業(yè)出于市場競爭的需要或為了逃避環(huán)保責(zé)任, 有意無意地隱瞞實際生產(chǎn)情況, 從而導(dǎo)致環(huán)保部門難以及時掌握其實際生產(chǎn)和排污情況;二是溶劑廢氣排放呈陣發(fā)性, 擴(kuò)散快, 發(fā)生廢氣污染事故時存在取證難、界定難的問題;三是現(xiàn)有的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范體系難以支撐環(huán)保監(jiān)管的需要, 對醫(yī)藥化工廢氣污染特點、治理技術(shù)缺少全面掌握, 致使一些純粹應(yīng)付環(huán)保執(zhí)法檢查的簡易廢氣治理設(shè)施得以長期存在。
3 防治對策
針對當(dāng)前溶劑廢氣治理中存在的問題, 結(jié)合醫(yī)藥化工行業(yè)廢氣排放特點, 除了進(jìn)一步嚴(yán)格環(huán)境執(zhí)法監(jiān)督、加快調(diào)整和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)力度、強(qiáng)化環(huán)境綜合整治、加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)管能力建設(shè)等措施以外, 建立完善的、可操作性強(qiáng)的廢氣污染防治技術(shù)體系是當(dāng)前醫(yī)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(biāo)準(zhǔn), 實行總揮發(fā)性有機(jī)物(TVOC)總量控制
排放標(biāo)準(zhǔn)在環(huán)境保護(hù)工作中有著極其重要的地位和不可替代的作用, 是環(huán)境監(jiān)管執(zhí)法的技術(shù)依據(jù)。由于缺少完善的、可操作性強(qiáng)的溶劑廢氣排放標(biāo)準(zhǔn),且當(dāng)前執(zhí)行的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)中尚無可以表征總有機(jī)污染物排放水平的污染控制指標(biāo)。因此, 有必要針對醫(yī)藥化工行業(yè)制訂溶劑廢氣總有機(jī)污染物排放控制指標(biāo), 并對廢氣總有機(jī)污染物實行總量控制, 以推動醫(yī)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(jī)污染物基本上屬于VOCs, 可以采用TVOC指標(biāo)來表征總有機(jī)污染物排放水平, 控制有機(jī)廢氣污染。
(2)由于醫(yī)藥化工產(chǎn)品種類多, 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(biāo)的產(chǎn)品, 制訂溶劑回收率控制指標(biāo), 以提高有機(jī)溶劑回收水平。
(3)制訂區(qū)域醫(yī)藥化工行業(yè)TVOC排放總量控制計劃, 對TVOC實行總量控制, 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(guī)范, 提高行業(yè)準(zhǔn)入門檻
為了規(guī)范和指導(dǎo)醫(yī)藥化工企業(yè)溶劑廢氣污染防治行為, 全面提升醫(yī)藥化工行業(yè)生產(chǎn)和環(huán)保裝備水平, 防止一些應(yīng)付環(huán)保檢查的措施或設(shè)施被濫用, 有必要制定醫(yī)藥化工行業(yè)溶劑廢氣污染防治技術(shù)規(guī)范, 提高行業(yè)準(zhǔn)入門檻。
(1)總結(jié)以往醫(yī)藥化工行業(yè)廢氣污染整治方面的經(jīng)驗教訓(xùn), 綜合考慮醫(yī)藥化工行業(yè)生產(chǎn)特點和溶劑廢氣排放特點, 結(jié)合生產(chǎn)、環(huán)?？萍及l(fā)展的新成果, 制定具有普遍指導(dǎo)作用的醫(yī)藥化工行業(yè)溶劑廢氣污染防治技術(shù)規(guī)范。
(2)從規(guī)劃選址、總平面布置、工藝方案和生產(chǎn)技術(shù)、環(huán)境保護(hù)、公用工程配套、消防安全、事故應(yīng)急預(yù)案、環(huán)境監(jiān)測等方面規(guī)范醫(yī)藥化工企業(yè)的基本建設(shè)要求。
(3)從廢氣污染防治技術(shù)路線選擇、處理工藝設(shè)計、工程施工和驗收以及運(yùn)行管理等方面規(guī)范廢氣污染防治的基本技術(shù)要求。
(4)采取清潔生產(chǎn)、過程控制和末端治理相結(jié)合的全過程控制廢氣治理技術(shù)路線, 優(yōu)先采用能源、資源節(jié)約型的廢氣治理技術(shù)。
(5)從醫(yī)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(zhuǎn)移和二次污染。
3 .3 積極開發(fā)新技術(shù), 提高治理水平
醫(yī)藥化工企業(yè)產(chǎn)品數(shù)量多、更新快、污染源多,事故性排放時有發(fā)生, 廢氣性質(zhì)復(fù)雜多變, 污染物排放量大, 使得廢氣達(dá)標(biāo)排放非常困難, 迫切需要開發(fā)經(jīng)濟(jì)、有效的廢氣治理新技術(shù)。冷凝法、吸收法和吸附法是應(yīng)用為廣泛的溶劑廢氣處理技術(shù)[3-5] , 通過反應(yīng)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(yī)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(yīng)用廣泛。應(yīng)加強(qiáng)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(jī)制[6] 。生物法主要用于濃度低、成分復(fù)雜、低生物毒性的混合廢氣, 今后應(yīng)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(shè)備抗沖擊性研究[7] 。等離子體技術(shù)的處理效率高、設(shè)備維護(hù)簡單、費(fèi)用低, 適合處理低濃度有機(jī)廢氣和惡臭廢氣[8] 。應(yīng)加深對等離子體技術(shù)的理論研究, 擴(kuò)大工業(yè)試驗規(guī)模, 加速其在醫(yī)藥化工行業(yè)中推廣應(yīng)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(yīng)逐步實現(xiàn)協(xié)同處理工藝在溶劑廢氣處理中大規(guī)模應(yīng)用。
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