生物制药中异味污染治理的现状和技术分析
生物制药中异味污染治理的现状和技术分析
摘 要： 生物发酵制药是一种重要的制药技术，但生产过程中的异味污染依然是一项世
界性难题。发酵类气体多具有难闻气味，如果这些异味气体未经处理直接排放到大气中，将严
重威胁人类生命健康。本文介绍了一般生物发酵类制药工艺发酵过程，以及异味废气来源和治
理现状。通过对吸附、吸收、热破坏、膜分离、生物技术、等离子处理等异味处理技术进行总
结和浅析，结合我国实际发展情况，提出了一些生物发酵制药行业异味污染的综合治理建议。
关键词 : 生物发酵;制药;异味;污染;治理;
Abstract： Biofermentation pharmacy is an important pharmaceutical technology, but the odor
pollution in the production process is still a worldwide problem. Fermentative gases often have
unpleasant smell. If these odorous gases are discharged into the atmosphere without treatment, they
will seriously threaten human life and health. This paper introduces the general biological fermentation
pharmaceutical technology fermentation process, as well as the odor waste gas sources and treatment
status. Based on the summary and analysis of the odor treatment technologies such as adsorption,
absorption, thermal destruction, membrane separation, biotechnology and plasma treatment, some
suggestions for the comprehensive treatment of odor pollution in the bio-fermentation pharmaceutical
industry were put forward in combination with the actual development of China.
Keyword ：biofermentation; pharmacy; peculiar smell; pollution; governance;
生物发酵制药是传统制药行业中的重要组成部分。随着生物技术和医药技术的发展，我国
已成为全球最大的抗生素类药品的生产国与出口国，同时也是抗生素行业对环境造成污染最严
重的国家之一[1] “。每年都有大量抗生素被应用于人类疾病治疗和养殖业中。近年来，受到 限
”抗令 和环保政策的影响，生物发酵法制备抗生素的制药企业受到一定冲击，但 2019 年我国抗
生素产量仍达到 21.8 万t，其中 82%被国内消耗，其余出口至国外。除抗生素外，维生素及其
衍生物等也是生物发酵制药企业的主要产品，每年可达到 30 多万 t的产量[2,3]。
在以上药品的巨大需求和大量生产背景下，生物发酵制药过程中产生的挥发性有机物
（VOCs）和异味是制药企业不可忽视的潜在危险源，如不能用最优的方法处理，对生产员
工、周边居民的健康和企业附近生态环境会产生严重危害。
1 、挥发性有机物及异味特征
生物发酵制药过程会产生众多挥发性有机物（VOCs）和一些刺激性异味（如臭味、甜
味、芳香味）。这些 VOCs 大多含有异味，因此，VOCs 和异味有很大的重叠，即异味的来源
主要是 VOCs。除此以外，异味物质还包括有机挥发性酸（VFAs）和 H2S、NH3 等无机物
[4]。世界卫生组织对 VOCs 定义范围较宽，包括了常温下沸点 50～260℃的各种有机化合物。
我国多个行业的 VOCs 排放标准中，VOCs 是指常温下饱和蒸汽压大于 70Pa、常压下沸点在
260℃以下的有机化合物，或在 20℃条件下，蒸汽压大于或者等于 10Pa 且具有挥发性的全部有
机化合物。2018 年制药工业大气污染物企业边界排放标准污染物限值（mg・m-3）：苯 0.4，
甲醛 0.2，三氯乙烯 0.1，硫酸二甲酯 0.5，二氯甲烷 4.0，非甲烷有机化合物（NMOC)4.0，臭
气浓度 20。
2019 年7月，生态环境部印发《重点行业挥发性有机物综合治理方案》，指出 VOCs 是大
气颗粒物（PM2.5）和 O3 的重要前体物，在一定程度上加快了PM2.5 和O3 的形成。在大气和
太阳光作用下 VOCs 可生成有机气溶胶和O3，造成光化学烟雾、雾霾、腐蚀性降雨等环境污
染。VOCs 与异味污染物具有一些共同的特征，如具有刺激性气味（含臭味），经过吸入、接
触可致中毒，部分组分长期吸入或接触可致癌、致突变，对人和动物胎儿致畸等，给人类健康
造成极大危害。我国 VOCs 和异味污染源治理工作起步较晚，相对于颗粒物、SO2、氮氧化物
等的污染控制，治理技术不够完善，使得 VOCs 和异味排放及时、高效治理成为发酵制药企业
的心病[5,6]。2018 年以来，中央派出多个环境保护督察组分赴各地督办制药企业异味扰民案
件。宁夏泰瑞制药、内蒙古联邦制药、江西汇仁药业都因排放恶臭异味废气而被关停或停业整
顿。
表1为生物发酵原料药生产过程中提取废气的特征污染物及其理化性质。
Tab.1 Characteristic pollutants and physical and chemical properties of waste gas extracted in the
production process of biological fermentation
表1 生物发酵原料药生产过程中提取废气的特征污染物及其理化性质
2 、生物发酵制药异味污染治理现状及治理技术
2.1 、 污染来源
生物发酵过程存在多种化学反应、生物过程、物理过程，在不同产品、不同工艺、不同车
间排放的废气种类、浓度各不相同，成分较为复杂，而且在药物发酵的同时，会产生大量有害
副产物。生物发酵制药过程中造成的环境污染程度，主要取决于原料、中间体、终端产品的毒
性和流失（排放）的量。异味气体来源于：发酵类制药在提取、转化和精制过程中产生的有机
溶媒废气、菌渣干燥废气以及微生物发酵液活性成分提取分离过程中的有机溶剂挥发等。在非
密闭式生产工艺的条件下，大量的异味污染气体不受限制地通过蒸发，扩散等方式快速的排放
到大气中[7]。
2.2 、 国内外生物发酵异味污染治理现状
在上世纪，生物发酵异味污染就已经引起了大部分西方国家的重视，美国以及欧盟其他发
达国家积极研究各种污染处理办法，率先建立了数据库，为污染气体排放管理做出了一定的积
极贡献[8]。例如，美国现有的清洁空气法案、清洁空气州际法规等法律文件，提出超过180 种
重点防控的污染物质，明确规定了有毒异味污染物必须治理后才能排放。由于我国制药企业数
量庞大，生物发酵制药废气的环境监测工作起步较晚，各项治理标准并不完善。近年来，国内
虽然大力强调保护环境，并且出台了《石化行业挥发性有机物综合整治方案》、《大气污染防
治行动计划》、《环境保护法》、《恶臭污染物排放标准》等一系列的法律法规。但由于现阶
段的生物发酵行业污染处理成本仍然较高，低成本、成熟的治理技术仍然难于大面积实现，寻
找优化的异味治理方案已经迫在眉睫。
2.3 、治理技术
目前，生物发酵异味污染治理主要为 VOCs 治理技术。主要包括吸收法、吸附法、热破坏
法等技术[9]。
吸收法在异味污染处理中该法应用最为广泛，利用异味气体在吸收液中相似相溶原理，即
可实现对苯类及大部分中高浓度有机异味气体的高效处理。该法适用于高压低温，流量大的异
味气体处理，具有处理费用低，工艺流程简单，部分化学物质可以进行回收利用等特点，但对
处理环境的要求较高，而且吸收回收液的二次处理依然较为麻烦。
摘要：
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生物制药中异味污染治理的现状和技术分析 摘 要： 生物发酵制药是一种重要的制药技术，但生产过程中的异味污染依然是一项世界性难题。发酵类气体多具有难闻气味，如果这些异味气体未经处理直接排放到大气中，将严重威胁人类生命健康。本文介绍了一般生物发酵类制药工艺发酵过程，以及异味废气来源和治理现状。通过对吸附、吸收、热破坏、膜分离、生物技术、等离子处理等异味处理技术进行总结和浅析，结合我国实际发展情况，提出了一些生物发酵制药行业异味污染的综合治理建议。 关键词: 生物发酵;制药;异味;污染;治理; Abstract： Biofermentation pharmacy is an i...
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作者：闻远设计
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