制藥設(shè)備與工程設(shè)計-清潔生產(chǎn)與末端治理

清潔生產(chǎn)與末端治理第十章內(nèi)容：25.1制藥工業(yè)的清潔生產(chǎn)25.2清潔生產(chǎn)的實施25.3末端治理技術(shù)25.4噪聲控制技術(shù)制藥工業(yè)的清潔生產(chǎn)第一節(jié)（1）制藥工業(yè)污染的特點數(shù)量少、品種繁多、更新速度快、涉及的化學反應(yīng)復雜。間歇排放。PH不穩(wěn)定?；瘜W需氧量高。一、制藥工業(yè)污染的特點和現(xiàn)狀（2）我國制藥工業(yè)污染的現(xiàn)狀清潔生產(chǎn)是指不斷采取改進設(shè)計、使用清潔的能源和原料、采用先進的工藝技術(shù)與設(shè)備、改善管理、綜合利用等從源頭消減的措施，以提高資源利用效率，減少或者避免生產(chǎn)、產(chǎn)品使用過程中污染物的產(chǎn)生和排放，以減輕或者消除對人類健康和環(huán)境的危害。二、清潔生產(chǎn)的定義清潔生產(chǎn)技術(shù)的特點：原料轉(zhuǎn)化率高及廢物產(chǎn)生量小。工藝流程或生產(chǎn)周期短。生產(chǎn)裝置規(guī)模大。自動化程度高。化學反應(yīng)速度快。能量消耗少。清潔生產(chǎn)－－全社會對于工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)及使用全過程對環(huán)境的影響。三、清潔生產(chǎn)與末端治理的比較末端治理－－環(huán)保研究側(cè)重末端治理的主要問題：污染控制與生產(chǎn)過程控制沒有密切結(jié)合起來，資源和能源不能在生產(chǎn)過程中得到充分利用。污染物產(chǎn)生后再進行處理，處理設(shè)施基建投資大，運行費用高?，F(xiàn)有的污染治理技術(shù)還有局限性，使得排放的“三廢”在處理、處置過程中對環(huán)境還有一定的風險性。清潔生產(chǎn)的實施第二節(jié)一、相關(guān)規(guī)定《中華人民共和國清潔生產(chǎn)促進法》中規(guī)定如下內(nèi)容：新建、改建和擴建項目應(yīng)當進行環(huán)境影響評價，對原料使用、資源消耗、資源綜合利用以及污染物產(chǎn)生與處置等進行分析論證，優(yōu)先采用資源利用率高以及污染物產(chǎn)生量少的清潔生產(chǎn)技術(shù)、工藝和設(shè)備。企業(yè)在進行技術(shù)改造過程中，應(yīng)當采取以下清潔生產(chǎn)措施：采用無毒、無害或者低毒、低害的原料，替代毒性大、危害嚴重的原料；采用資源利用率高、污染物產(chǎn)生量少的工藝和設(shè)備，替代資源利用率低、污染物產(chǎn)生量多的工藝和設(shè)備；對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢物、廢水和余熱等進行綜合利用或者循環(huán)使用；采用能夠達到國家或者地方規(guī)定的污染物排放標準和污染物排放總量控制指標的污染防治技術(shù)。產(chǎn)品和包裝物的設(shè)計，應(yīng)當考慮其在生命周期中對人類健康和環(huán)境的影響，優(yōu)先選擇無毒、無害、易于降解或者便于回收利用的方案。企業(yè)應(yīng)當對產(chǎn)品進行合理包裝，減少包裝材料的過度使用和包裝性廢物的產(chǎn)生。建筑工程應(yīng)當采用節(jié)能、節(jié)水等有利于環(huán)境與資源保護的建筑設(shè)計方案、建筑和裝修材料、建筑構(gòu)配件及設(shè)備。建筑和裝修材料必須符合國家標準。企業(yè)應(yīng)當在經(jīng)濟技術(shù)可行的條件下對生產(chǎn)和服務(wù)過程中產(chǎn)生的廢物、余熱等自行回收利用或者轉(zhuǎn)讓給有條件的其他企業(yè)和個人利用。企業(yè)應(yīng)當對生產(chǎn)和服務(wù)過程中的資源消耗以及廢物的產(chǎn)生情況進行監(jiān)測，并根據(jù)需要對生產(chǎn)和服務(wù)實施清潔生產(chǎn)審核。二、具體措施1、強化內(nèi)部管理加強內(nèi)部管理改進生產(chǎn)工藝廢物回收利用替換原材料（1）物料裝卸、貯存與庫存管理檢查評估原料、中間體和產(chǎn)品及廢物的貯存和轉(zhuǎn)運設(shè)施，采用適當程序可以避免化學品的泄漏、大災(zāi)、爆炸和廢物的生產(chǎn)。（2）改進操作方式，合理安排操作次序（3）改進設(shè)備設(shè)計和維護，預(yù)防泄漏的發(fā)生（4）廢物分流（5）提高員工素質(zhì)與建立激勵機制等人事管理措施制定廢物減量計劃、職工培訓計劃、實行獎勵制度鼓勵職工減少廢物量的積極性和主動性、財務(wù)管理策略。2、工藝技術(shù)改革－－預(yù)防廢物產(chǎn)生的最有效方法之一。工藝技術(shù)改革主要采取如下4種方式：生產(chǎn)工藝改革工藝設(shè)備改進工藝控制過程的優(yōu)化采用自動控制系統(tǒng)監(jiān)測調(diào)節(jié)工作操作參數(shù)，維持最佳反應(yīng)條件生產(chǎn)工藝改革布洛芬是一種非甾體消炎鎮(zhèn)痛藥，其消炎、鎮(zhèn)痛及解熱作用比阿司匹林大16～32倍，因此常用作消腫和消炎。例如布洛芬原來生產(chǎn)工藝采用Boot公司Brown合成方法，從原料到產(chǎn)品需要如下六步反應(yīng)。BHC公司發(fā)明了生產(chǎn)布洛芬的新方法，該法僅需三步就得到產(chǎn)品。新方法生產(chǎn)布洛芬，廢物量可減少37％。工藝設(shè)備改進甲苯磺化反應(yīng)中，用連續(xù)式自動脫水器代替人工操作的間歇式脫水器，可顯著提高甲苯的轉(zhuǎn)化率，減少污染物的數(shù)量。例如用水吸收含HCl的廢氣可以獲得一定濃度的鹽酸，但水吸收塔的排出尾氣中常含有一定量的HCl氣體，直接排放將對環(huán)境造成污染。在水吸收塔后再增加一個堿液吸收塔，可使尾氣中的HCl含量降至4mg.m-3以下，低于國家排放標準。化學反應(yīng)的許多工藝參數(shù)，如原料純度、投料比、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、溶劑、PH等，不僅會影響產(chǎn)品的收率，而且也會影響污染物的種類和數(shù)量。對化學反應(yīng)的工藝參數(shù)進行優(yōu)化，獲得最佳工藝條件，是減少或消除污染的一個重要手段。工藝控制過程的優(yōu)化例：乙酰苯胺硝化反應(yīng)，原工藝將乙酰苯胺溶于硫酸中，再加混酸進行硝化反應(yīng)，之后研究發(fā)現(xiàn)，乙酰苯胺硫酸溶液中的硫酸濃度已足夠高，混酸中的硫酸可以省去。這樣節(jié)約了大量的硫酸，而且大大減輕了污染物處理負擔。3、原料的改變4、產(chǎn)品的改變產(chǎn)品性能改善產(chǎn)品配方改變5、廢物的廠內(nèi)再生利用技術(shù)廢物的利用與重復利用、再生回收苯乙酸是合成青霉素等藥物的重要中間體。目前工業(yè)上仍以苯乙腈水解來制備，而苯乙腈又是芐氯和氫氰酸反應(yīng)來合成。現(xiàn)在通過芐氯羰化合成苯乙酸已經(jīng)獲得成功。這個合成過程避免了使用劇毒的氰化物，減少了對環(huán)境的危害。三、中草藥制藥的清潔生產(chǎn)例：銀杏有效成分提取工藝溶劑提取法超臨界提取法以60％的丙酮作為提取劑特點：提取時間長，多次洗滌、過濾和萃取，工藝路線長；消耗大量溶劑，勞動強度大，生產(chǎn)成本高；收率低，工藝過程參數(shù)控制較難，產(chǎn)品質(zhì)量較差；生產(chǎn)過程產(chǎn)生大量的廢渣和廢液，對環(huán)境污染大；產(chǎn)品中含有重金屬和有機溶劑的殘余，會給用藥人帶來毒副作用。特點：超臨界萃取的萃取率達到3.4％，比溶劑法高2倍，大大提高了收率；工藝流程短，萃取分離一次完成，萃取操作時間約2h，比溶劑法（24h）縮短11倍，提高了效率；銀杏有效成分質(zhì)量高于國際公認標準；采用二氧化碳為萃取介質(zhì)，萃取操作在35～40℃之間，保持了銀杏有成分的天然品質(zhì)；沒有重金屬和有毒溶劑的殘留。CO2，35～40℃

，10MPa末端治理技術(shù)第三節(jié)一、廢水處理技術(shù)在藥廠產(chǎn)生的污染物中，以廢水的數(shù)量最大、種類最多、危害最嚴重，對生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的影響也最大，它是制藥企業(yè)污染無害化處理的重點和難點。（1）廢水的污染控制指標PH、懸浮物、生化需氧量、化學需氧量等。PH：反映廢水酸堿強弱的重要指標。懸浮物：廢水中呈懸浮狀態(tài)的固體，是反映水中固體物質(zhì)含量的一個常用指標，可用過濾法測定，單位mg.L-1。生化需氧量（BOD）：是指在一定的條件下，微生物氧化分解水中的有機物時所需的溶解氧的量，單位mg/L?；瘜W需氧量（COD）：是指在一定條件下，用強氧化劑氧化廢水中的有機物所需的氧的量，單位mg/L。COD－BOD＝?jīng)]有被微生物分解的有機物含量（2）廢水處理方法清污分流廢水處理級數(shù)按處理程度分一級、二級、三級廢水一級處理－－采用物理方法或簡單的化學方法除去水中的漂浮物和部分處于懸浮狀態(tài)的污染物，以調(diào)節(jié)廢水的PH等。廢水二級處理－－主要指生物處理法。廢水三級處理－－是一種凈化要求較高的處理，目的是除去二級處理中未能除去的污染物，包括不能被微生物分解的有機物，可導致水體富營養(yǎng)化的可溶性無機物（如氮、磷等）以及各種病毒等。方法：過濾、活性炭吸附、臭氧氧化、離子交換、電滲析、反滲透以及生物法脫氮除磷等。廢水處理的基本方法物理法化學法物理化學法沉降、氣浮、過濾、離心等中和、凝聚、氧化、還原等生物法吸附法、離子交換和膜分離等（3）生物法處理廢水技術(shù)好氧生物處理厭氧生物處理基本原理好氧生物處理是在有氧的條件下，利用好氧微生物的作用將廢水中的有機物分解為CO2和H2O，并釋放出能量的代謝過程。應(yīng)用廣泛活性污泥法好氧生物處理法生物轉(zhuǎn)盤生物濾池法缺點：對于高濃度的有機廢水，要供給好氧生物所需的氧氣（空氣）比較困難，需要大量的水對廢水進行稀釋。厭氧生物處理是在無氧條件下，利用厭氧微生物，主要是厭氧菌的作用，來處理廢水中的有機物。厭氧生物處理中的受氫體不是游離氧，而是有機物或含氧化合物，如SO42-、NO3-、CO2等。因此，最終的代謝產(chǎn)物不是簡單的CO2和H2O，而是一些低分子有機物、CH4、H2S等。依靠三大類細菌水解產(chǎn)酸細菌產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細菌產(chǎn)甲烷細菌厭氧生物過程水解酸化階段、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段、產(chǎn)甲烷階段生物處理對水質(zhì)要求：溫度：影響微生物生長繁殖的一個重要的外界因素。好氧生物處理：20～40℃厭氧生物處理：與各種產(chǎn)甲烷菌的適宜溫度條件有關(guān)，適宜的水溫分別為10～30℃、35～38℃和50～55℃。PH：微生物的生長繁殖都有一定的PH條件。營養(yǎng)物質(zhì)：微生物的生長繁殖需要多種營養(yǎng)物質(zhì)，如碳源、氮源、無機鹽及少量的維生素等。有毒物質(zhì)：廢水中凡對微生物的生長繁殖有抑制作用或殺害作用的化學物質(zhì)均為有毒物質(zhì)。好氧生物處理，廢水的PH控制在6～9。厭氧生物處理，廢水的PH控制在6.5～7.5。溶解氧：好氧微生物處理需要在有氧的條件下進行，溶解氧不足將導致處理效果明顯下降，因此，一般需從外界補充氧氣（空氣）。實踐表明，水中的溶解氧宜保持在2～4mg.L-1左右。有機物濃度：在好氧微生物處理中，廢水的有機物濃度不能太高，否則會增加生物反應(yīng)所需的氧量，容易造成缺氧，影響微生物處理效果。而厭氧微生物處理是在無氧的條件下進行的，因此能處理較高濃度的有機廢水。好氧生物處理法活性污泥法

是由好氧微生物（包括細菌、微型動物和其他微生物）及其代謝的和吸附的有機物和無機物組成的生物絮凝體，具有很強的吸附和分解有機物的能力。常用曝氣方式普通曝氣法逐漸曝氣法完全混合曝氣法純氧曝氣法深井曝氣法普通曝氣法生物膜法

依靠生物膜吸附和氧化廢水中的有機物并同廢水進行物質(zhì)交換，從而使廢水得到凈化的另一種好氧生物處理法。生物濾池法生物轉(zhuǎn)盤法生物接觸氧化法流化床生物膜法凈化原理生物膜是由廢水中的膠體、細小懸浮物、溶質(zhì)物質(zhì)和大量的微生物所組成，這些微生物包括大量的細菌、真菌、藻類和微型動物。微生物群體所形成的一層粘膜狀物質(zhì)即生物膜。厚度一般1～3mm。分類隨著凈化過程的進行，生物膜經(jīng)歷著一個由初生、生長、成熟到老化剝落的過程。厭氧生物處理法傳統(tǒng)厭氧消化池厭氧接觸池二、廢氣處理技術(shù)（1）含塵廢氣處理技術(shù)（2）含無機物廢氣處理技術(shù)（3）含有機物廢氣處理技術(shù)機械除塵洗滌除塵過濾除塵吸收法吸附法催化法燃燒法吸收法吸附法冷凝法燃燒法生物法（1）含塵廢氣處理技術(shù)機械除塵洗滌除塵過濾除塵機械除塵洗滌除塵過濾除塵（2）含無機物廢氣處理技術(shù)吸收法吸附法催化法燃燒法（3）含有機物廢氣處理技術(shù)吸收法吸附法冷凝法燃燒法生物法冷凝法燃燒法生物法三、廢渣處理技術(shù)（1）回收和綜合利用（2）廢渣處理技術(shù)化學法焚燒法熱解法填埋法噪聲控制技術(shù)第四節(jié)一、吸聲二、隔聲吸聲是將多孔性吸聲材料（或結(jié)構(gòu)）襯貼或懸掛在廠房內(nèi)，當聲波射至吸聲材料的表面時，可順利進入其孔隙，使孔隙中的空氣和材料細纖維產(chǎn)生振動，由于摩擦和黏性阻力，聲能轉(zhuǎn)化為熱能而被消耗掉，從而使廠房內(nèi)的噪聲降低。常用的吸聲材料有玻璃棉、礦渣棉、甘蔗板