生物制药行业污染物排放标准编制说明0502doc浙江省环保厅

附件3生物制药行业污染物排放标准(征求意见稿)编 制 说 明生物制药行业污染物排放标准编制组2012年4月目 录1、项目背景11.1任务来源11.2工作过程12、生物制药行业概况12.1浙江生物制药产业的区域分布与主要产品12.2生物制药产业相关政策23、标准制订必要性43.1生物制药行业存在着较为严重的污染隐患43.2现行国家标准尚不能完全满足我省行业环境监管需求43.3适应长三角环保一体化形势的需要43.4生物制药行业自身健康发展的需要44、总体思路、编制原则与技术路线64.1总体思路64.2编制原则64.3技术路线65、生物制药行业产排污及污染防治技术分析85.1行业主要生产工艺及产污分析85.2行业产排污现状215.3行业污染防治技术236、标准主要技术内容516.1标准适用范围516.2标准结构框架516.3术语和定义526.4污染物项目的选择526.5污染物排放限值的确定及与相关标准比较596.6其他污染控制指标的确定及制订依据707、与国家标准的比较747.1国家现行相关标准747.2本标准与相关标准比较748、达标的技术经济可行性分析798.1技术可行性分析798.2经济可行性分析8151、项目背景1.1任务来源为推进长三角环保一体化进程，为生物制药行业废水纳管处理以及生物制药大气污染物排放提供操作性强的管理依据，省环保厅于2011年1月下达了生物制药行业污染物排放标准编制任务。项目承担单位为省环科院，协作单位为台州市环科院。2012年4月，省质量技术监督印发2012年第一批省地方标准制修订计划(浙质标发201279号) ，生物制药工业污染物排放限值标准被列入此批计划。1.2工作过程2011年1月27日，项目组召开了第一次讨论会，会议对项目分工和进度安排进行了总部署，并明确了标准制订过程中的关键注意事项。2011年4月，项目组召开了第二次讨论会。在已开展工作的基础上，会议主要讨论了标准水污染物和大气污染物控制限值确定的思路，并明确了下一步开展实地调研的方案。2011年5到6月期间，项目组在先期文献调研的基础上根据当前省内生物制药产业构成选取了杭州、台州、宁波、绍兴、金华、湖州等地市的12家企业开展了实地调研，对企业的生产现状、污染防治现状、排污现状以及执行现行国家制药行业相关标准过程中存在的问题进行了深度调研，并发放了调查问卷，获取了大量第一手资料。2011年8-10月，项目组在实地调研企业中选取了杭州A企业、杭州B企业和台州B企业进行了现场监测，获取了企业排污数据。2011年9月，项目组赴省医化行业协会调研，本次调研就我省制药行业规模及发展现状、行业竞争力、行业相关的产业政策、发展规划、准入政策、行业企业执行当前标准所面临问题等内容与行业协会工作人员进行了广泛交流。2011年11月，项目组召开了浙江省生物制药行业地方排放标准研讨会，来自省环保厅、省环境评估中心、省环科院、台州市环科院的专家和代表及课题组成员参与了讨论。2、生物制药行业概况2.1浙江生物制药产业的区域分布与主要产品根据省经信委统计，全省规模以上生物制药企业共28家，主要分布在杭州、湖州、台州和金华四个地区。根据2009年污染源普查统计数据，我省生物制药企业产值约为39亿元。我省主要生物制药产品包括，发酵产品，如阿霉素、色氨酸、大观霉素、万古霉素、美伐他汀、普伐他汀、柔红霉素、阿佛菌素、丝裂霉素、莫能菌素、奥利司他、恩拉霉素、阿卡波糖、泰妙菌素、硫酸粘菌素、吉他霉素、盐霉素、马杜霉素、黄霉素、醋酸泼尼松、辅酶Q10、妥布霉素、替考拉宁、米格列醇、制霉素、硫酸西索米星、依维菌素、博莱霉素、匹马霉素、辛伐他汀、潮霉素、阿莫西林、乌灵菌粉、发酵虫草菌粉等；提取产品，如甲壳素；生物工程产品，如出血热疫苗、流感疫苗、乙脑疫苗、脑膜炎疫苗、狂犬病疫苗；生物制药制剂，如乌灵胶囊。 省产业发展规划2009年我省进入全国医药百强的企业有16家，其中多家上市企业均涉足生物制药。全省生物制药在创新药物研究开发、药物大品种技术改造、创新药物研究开发技术平台建设以及企业新药物孵化基地建设新药研究开发关键技术研究方面都具有一定的水平。2.2生物制药产业相关政策（1）国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定2010年国务院审议并原则通过国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定，将生物技术作为七个战略性新兴产业之一培育成为国民经济的先导产业和支柱。生物制药行业作为生物技术的主要内容之一，在我国人民群众生活水平不断提升，人口老龄化增加、药品和诊疗方式升级换代的时代背景下，必将得到进一步的发展。（2）国家国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要根据国家国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要中的行业发展要求，医药行业将以结构调整为主线，推动优势企业强强联合，提高产业集中度，逐步实现医药行业由大到强的转变。生物医药作为新一代战略新兴产业，将进一步得到发展和壮大。（3）国家及省级环境保护“十二五”规划中有关本行业的要求。国家环境保护“十二五”规划中针对医药行业的相关内容，主要为开展制药行业清洁生产关键新工艺和污染防治技术研发与示范，开发医药行业特征污染物排放环境风险评价技术。根据我省环境保护“十二五”规划，医药行业作为水污染防治的重点行业，将大力推进废水深度处理，强化中水回用，降低主要污染物排放总量。将开展医药行业有机废气的治理和企业污泥规范化处置。将进一步强化医药行业排放标准的实施以及最佳可行技术导则和污染防治技术规范的研究制定。（4）浙江省生物产业发展规划（20102015年）根据浙江省生物产业发展规划（20102015年），到2015年，全省生物产业销售产值超过3000亿元，年均增长20%以上，占全省高技术产业比重30%以上；继续保持生物产业发展位居全国前三的地位，并争取缩小与前两位的差距。其中，生物医药到2015年达到2100亿元左右，努力保持和形成在生物原料药与制剂、天然药物、生物疫苗与诊断试剂、生物材料等领域的全国领先地位，力争在生物医学工程、创新药物（包括创新制剂、创新中成药、基因药物）、海洋生物开发、生物服务等领域实现有效突破。加快微生物制药技术和控释、缓释、靶向定位、透皮吸收、微球、微囊、微丸等新型制剂技术的应用，围绕抗肿瘤、抗病菌感染、心血管疾病防治、抗抑郁、糖尿病及代谢综合症防治等重大疾病领域，重点开发氨基酸、核酸、多肽、多糖类的创新药物和特色原料药，做强维生素、激素、药用辅料等优势产品。扶持开发以抗体药物、重组蛋白质为代表的基因工程药物，以及融合蛋白、聚乙二醇（PEG）化和抗体偶联药物，争取在第二代基因工程药物开发过程中掌握创新优势。推进预防重大传染病和治疗恶性肿瘤等重大疾病的新型疫苗、联合疫苗、新型佐剂等的研发和产业化。加强生物技术与信息技术、纳米技术等高新技术的集成，重点开发针对传染病、肿瘤或基因异常的基因诊断、生化检测、酶标免疫等类别的诊断试剂。（5）促进生物产业加快发展若干政策切实落实国家促进生物产业加快发展若干政策有关研发费用摊销抵免、所得税减免等各项关于生物企业以及高新技术企业的税收优惠政策。对单位和个人从事生物技术转让、技术开发业务和与之相关的技术咨询、技术服务业务取得的收入免征营业税。对新设立的生物企业，在地方规费和土地出让金缴纳方面给予一定优惠。对企业开展美国食品和药品管理局（FDA）、美国环境保护署（EPA）、欧洲药典适用性（COS）等国际市场的注册与认证、临床研究给予补助。（6）台州市发布的相关政策为了加快医化基地治理整顿和结构调整步伐，早日建成“绿色”的国家级基地，市政府每年安排一定额度的医化产业专项发展资金，按现行财政体制支持基地的整治和建设。该项资金主要用于：医化基地内原有骨干企业“三废”治理历史欠账项目和区块管委会基础设施项目的贴息；新上且经跟踪管理正常运行一年后证明污染总量明显降低、经济效益明显提高的结构调整投资项目的奖励；优势企业整合、兼并“低、小、散”企业，推动环境综合整治的奖励等。3、标准制订必要性3.1生物制药行业存在着较为严重的污染隐患生物制药中的发酵类制药，由于在生产工艺中需要使用大量的营养物质作为培养基，其产生的废水COD和氨氮浓度均很高；发酵废气存在较为严重的恶臭污染问题，在发酵制药较集中的台州地区臭气污染已成为近年来公众投诉较多的问题，已影响到当地社会稳定。生物制药中的提取类制药，由于提取过程中需使用大量有机溶剂，溶剂无组织排放也对区域环境质量造成了较大损害。生物工程制药过程中则存在着生物性污染隐患。随着浙江省清洁空气行动计划等工作的深入开展，制药行业大气污染控制已被提上日程。3.2现行国家标准尚不能完全满足我省行业环境监管需求我国在国家层面制定的适用于发酵类、提取类、生物工程类等生物制药行业的相关环保标准主要为水污染物排放标准，该大气污染物行业排放标准仍为空白，亟需出台相关标准对生物制药行业实施涵盖各种环境要素的污染控制。此外，在生物制药行业水污染物监控方面，国家标准仅规定了直接排放限值，对于排入集中式污水处理厂的间接排放行为未设立相关标准限值。而我省生物制药行业约有半数浙江省第一次污染源普查企业其废水排入集中式污水处理厂，对这部分企业的监管沿用的为住建部污水排入城镇下水道水质标准（CJ343-2010）。该标准行业针对性不强，所含污染因子未能囊括生物制药行业特征污染因子。现行标准体系尚不能满足行业环境监管的需求。3.3适应长三角环保一体化形势的需要2008年12月，长三角地区两省一市签订了长三角地区环境保护合作协议，并将制订严格、相对统一的污染物排放标准作为一项重要合作内容。当前，上海市已出台了生物制药行业污染物排放标准（DB31/373-2010），为推动区域环保一体化进程，防止污染转移，有必要制订与上海标准严格程度相对统一的我省生物制药行业污染物排放标准。3.4生物制药行业自身健康发展的需要转变经济发展方式是“十二五”社会经济发展的主线。国家国民经济与社会发展第十二个五年规划要求“坚持把建设资源节约型、环境友好型社会作为加快转变经济发展方式的重要着力点”。省委、省政府出台的“811”生态文明建设推进行动方案要求“加快完善相关标准体系，积极制定符合我省实际的生态环境质量、污染物排放、环境准入、用水定额和总量控制、能耗水耗等强制性标准”。我省国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要要求努力推进医药行业在结构调整、自主创新、产业升级发生战略性转变，促进原料药产业转型发展，作强医药制剂，发展医药产业集群，明确包括生物制药在内的战略性新兴产业发展重点。在医药行业持续快速发展，生物制药行业即将得到大力推进的背景下，完善生物制药行业排放标准对于生物制药行业的健康快速发展，具有积极的意义。因此，本标准的制订出台，将为生物制药行业环境执法监管提供有力支撑，促进“十二五”污染物减排，推动生物制药行业自身的健康发展，保障我省环境安全，加快长三角环境保护区域一体化进程。4、总体思路、编制原则与技术路线4.1总体思路在了解浙江省生物制药行业概况、产排污情况、污染控制技术等情况的基础上，参照国内外制药工业污染物标准中指标设置情况，并借鉴上海市经验，制订符合浙江生物制药行业产业特点同时符合国家污染物排放标准控制思路的地方标准。4.2编制原则（1）与国家相关法律法规和标准相衔接。符合地方环境质量标准和污染物排放标准备案管理办法、环境标准管理办法的相关要求；与国家发布的行业型排放标准（制药工业排放标准）、通用型标准（恶臭污染物排放标准）、综合型标准（大气、水污染物综合排放标准）等相关标准相衔接，与行业污染防治技术政策要求相适应。（2）加强标准的可操作性。兼顾经济技术可行性和实际操作可行性。对于现有企业，参考省内制药行业先进企业技术为基础并兼顾相关方的经济承受能力，制定标准限值；对于新建企业，参考国内或国际先进技术，制定限值。（3）体现分类控制的原则。对穿透性物质和常规污染物分别控制。对穿透性物质纳管限值与直排环境限值一致；对常规污染物，直排环境时以企业采取的成套污染控制技术为基础制定限值，纳管处理时，依据污水处理厂处理能力制定限值。（4）体现污染全过程控制的原则。标准制定过程中，要综合考虑企业规范操作、规范化管理、采取清洁生产措施和末端治理技术等多重措施下所能达到的排放水平，并以此为基础制定排放限值。4.3技术路线图表 1技术路线图5、生物制药行业产排污及污染防治技术分析 生物制药指发酵、提取、制剂、生物工程等利用生物体或生物过程制造药物的生产过程。不包括利用生物过程制备的原料药进行进一步化学修饰的半合成类制药、利用微生物氧化由一非生物产品转化为另一非生物产品(如甾体激素)、中药及中成药生产和医疗器械生产。简言之，生物制药包括发酵制药、提取制药、生物制剂和生物工程制药四大类。5.1行业主要生产工艺及产污分析5.1.1发酵制药5.1.1.1定义与分类发酵制药指通过发酵的方法产生抗生素或其他活性成分，然后经过分离、纯化、精制等工序生产药物的过程，按产品种类分为抗生素类、维生素类、氨基酸类和其他类。其中，抗生素类按照化学结构又分为-内酰胺类、氨基糖苷类、大环内酯类、四环素类、多肽类和其他。 发酵类制药工业水污染物排放标准（GB21903-2008）5.1.1.2主要原辅料发酵类药物生产过程主要原料为培养基和菌种。培养基配制主要由碳源、氮源、无机盐类和前体组成。同时，各种药物的菌种各异。常用的碳源原料为淀粉、玉米浆、葡萄糖、蔗糖、油脂类（包括花生油、豆油、猪油、油酸甲酯等）、甜菜、甲醇、乙醇等。常用的氮源主要为有机氮（棉籽粉、花生粉、牛血、鱼粉、酵母膏等）和无机氮（硫酸铵、尿素等）。常用的无机盐主要为硫酸钙、氯化钠、硫酸镁、磷酸二氢钾等。前体是构成药物分子中的一部分，而根据各类药物结构不同前体各异。5.1.1.3工艺流程、产排污节点及污染特征发酵类药物生产工艺流程基本相似，一般需经过菌种筛选、种子制备、微生物发酵、发酵液预处理和固液分离、提炼纯化、精制、干燥、包装等步骤。图表 2 发酵类制药工艺流程及排污节点发酵抗生素工艺废气主要包括：发酵废气、提取和精制过程中产生的溶媒废气、菌渣干燥废气。此外，企业污水处理站产生的恶臭气体也造成了较为严重的污染。污水处理站废气主要源于两方面，一是水解、厌氧产生的硫化氢和溶媒混合气味（废水中大量硫酸根在厌氧状态下被还原为硫化氢气体，同时部分未被分解的溶媒挥发出来）；污泥处理系统硫化氢气味（初沉池和剩余污泥在浓缩池中厌氧产生硫化氢气体挥发出来造成污染。）发酵维生素工艺废气主要分为两大类：一类是发酵车间排放的发酵尾气，主要成分是二氧化碳和水蒸气等；另一类是转化车间排放的有机溶媒废气。此外，污水处理设施也会产生恶臭气体。氨基酸类制药企业产生的废气主要源于发酵废气、制肥车间干燥机产生的干燥尾气；生产过程排放的氨气和污水处理站散发的恶臭。 发酵抗生素生产废水主要包括洗罐废水（种子罐和发酵罐）、提取精制过程中的含溶媒废水。抗生素生产废水污染物浓度高、水量大，废水中所含主要成分为发酵残余物、破乳剂和残留抗生素效价及其降解物，此外还包括抗生素提取过程中残留的各种有机溶剂和一些无机盐类等。抗生素废水成分复杂、碳氮营养比例失调（氮源过剩），含有大量硫酸盐，废水带有较重的颜色和气味，悬浮物含量高，易产生泡沫，含有难降解物质和有抑菌作用的抗生素，这类废水难生化降解。发酵维生素生产废水主要来自洗罐水、母液和釜残。其特点是排放量大，污染物浓度高；高浓度有机废水多为间歇排放，造成排水水质不均匀；废水中主要含有有机污染物，水质偏酸性，另外含有氮、磷及无机盐，废水可生化性较好。氨基酸主要排放的废水为发酵罐气体洗涤水、蒸发气洗涤水和树脂洗涤水，水中含有蛋白质和糖等。发酵类药物产品回收常用三种方法：溶剂萃取法、直接沉淀法和离子交换法，最常用的是溶剂萃取法。溶剂萃取法采用有机溶剂回收发酵液中的活性药剂或产品，从有毒混合物中制得很少量的产品需经过多种溶剂萃取。另外一种常用方法是直接沉淀法，在发酵液中加入铜或锌等重金属溶液，使产品以重金属盐的形式沉淀下来，然后过滤发酵液，从剩余固体物中提取药品。离子交换吸附法是用离子交换树脂和活性炭等固体材料粘结产品，而后用溶剂萃取、浓缩、结晶，提取药物，溶剂蒸馏回收。此外，近年来一些企业在部分抗生素药物生产过程中为降低成本、减少污染物排放、提高产品收率，开发使用了一些新的产品回收工艺，例如用液膜法或双水相萃取法提取青霉素。5.1.2提取制药5.1.2.1定义与分类生物提取制药是指运用物理的、化学的、生物化学的方法，将生物体中起重要生理作用的各种基本物质经过提取、分离、纯化等手段制造药物的过程。不包括用化学合成、半合成等方法制得的生化基本物质的衍生物或类似物、菌体及其提取物（属于发酵制药）、动物器官或组织及小动物制剂类药物的生产过程（属于中药），也不包括中药制药中的提取过程。本标准中“提取制药”概念与提取类制药工业水污染物排放标准（GB21905-2008）中“提取类制药”的内涵一致。提取类药物按来源分主要有：人体、动物、植物、海洋生物等，不包括微生物。按药物的化学性质和结构分，可分为氨基酸类药物、多肽及蛋白质类药物、酶类药物、核酸类药物、糖类药物、脂类药物以及其他类药物。表格 1主要提取制药药品品种来源分类主要品种人体胎盘丙种球蛋白、尿激酶、绒毛膜促性激素动物氨基酸类缬氨酸、亮氨酸、丝氨酸、胱氨酸、赖氨酸、酪氨酸、色氨酸、组氨酸、左旋多巴、水解蛋白等多肽与蛋白质类胰岛素、胸腺素、绒促性素、鱼精蛋白、胃膜素、降钙素、尿促性素等酶 类胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰酶、菠萝蛋白酶、细胞色素C 、纤溶酶、尿激酶、蚓激酶、胰激肽原酶、弹性蛋白酶、糜蛋白酶、玻璃酸酶、超氧化物歧化酶、溶菌酶、凝血酶、抑肽酶、降纤酶等核酸类辅酶A、三磷酸腺苷、二钠肌苷、胞磷胆碱钠、阿糖胞苷、利巴韦林、阿昔洛韦、去氧氟尿苷等糖类甘露醇、肝素、低分子肝素、硫酸软骨素、冠心舒、玻璃酸、甲壳质右旋糖酐等脂类豆磷脂、胆固醇、胆酸、猪去氧胆酸、胆红素、卵磷脂、胆酸钠、辅酶Q10、前列腺素、鱼油、多不饱和脂肪酸、羊毛脂等植物糖类单糖类：葡萄糖、果糖、核糖、维生素C、木糖醇、山梨醇、甘露醇等聚糖类：蔗糖、麦芽糖、淀粉、纤维素、人参多糖、黄芪多糖等。糖的衍生物：葡萄糖-6-磷酸等植物脂类脂肪和脂肪酸类：亚油酸、亚麻酸磷脂类：大豆磷脂固醇类： 谷固醇、豆固醇等蛋白质、多肽、酶天花粉蛋白、蓖麻毒蛋白、胰蛋白酶抑制剂、木瓜蛋白酶、辣根过氧化物酶、超氧化物歧化酶、麦芽淀粉酶、脲酶苯丙素类苯丙烯、苯丙酸、香豆素等醌类辅酶Q10、紫草素等黄酮类黄酮醇、花色素、黄芩苷等鞣质奎宁酸、槲皮醇等萜类青蒿素、齐墩果酸等甾体毛地黄毒苷元等生物碱咖啡因、喜树碱等海洋生物海藻酸钠、甲壳素等5.1.2.2主要原辅料提取类制药采用的生产原料主要包括提取源和提取剂，提取源又分为人体、动物、植物和海洋生物等（不包括微生物）。人体提取源：主要包括头发、人体胎盘、人体皮肤细胞、人体脂肪细胞、人体体液等。动物提取源：当前中医临床常用的动物提取药约有200多种，如牛黄、犀角、羚羊角、珍珠、鹿茸、熊胆、琥珀、玳瑁、麝香、猴枣、马宝、蛇胆、海狗肾、蛤蚧、白花蛇、海马、海龙等等。植物提取源：由于植物资源丰富，植物提取源种类繁多。按照提取植物的成份不同，形成甙、酸、多酚、多糖、萜类、黄酮、生物碱等，常用药用植物包括银杏、大豆、当归、葛根、枸杞子、红景天、虎杖、灵芝、人参、葡萄、红景天等等。海洋生物提取源：海洋生物同样资源丰富，主要包括海洋植物和海洋动物，常用药用海洋生物包括海带、紫菜、黄花鱼、鲥鱼、海螵蛸、鲍鱼、牡蛎、贻贝、蚶子等等。提取剂：常用提取剂为水、酸水、碱水和有机溶剂，其中有机溶剂主要包括乙醇、甲醇、异丙醇、丙酮、乙醚、石油醚、乙酸乙酯、甲苯、氯仿、环己烷等等。5.1.2.3工艺流程、产排污节点及污染特征提取类制药工艺大体可分为六个阶段：原料的选择和预处理、原料的粉碎、提取、分离、纯化、干燥及保存、制剂。原料的选择和预处理原料的选择要注意以下几方面，要选择有效成分含量高的新鲜材料，来源丰富易得，制造工艺简单易行，成本比较低，经济效果较好。材料选定之后，通常要进行预处理，有的原料收集到一定的数量才能生产。动物组织先要剔除结缔组织、脂肪组织等活性部分；植物种子先去壳除脂。 原料的粉碎原料的粉碎分为机械法、物理法、生化及化学法。机械法主要通过机械力的作用，使组织粉碎。物理法是通过各种物理因素的作用，使组织细胞破碎；包括反复冻融法、冷热交替法、超声波处理法、加压破碎法等。生化及化学法包括自溶法、溶菌酶处理法、表面活性剂处理法等。提取提取也称抽提、萃取，其含义基本相同，就是利用一种溶剂对物质的不同溶解度，从混合物中分离出一种或几种组分，制成粗品的过程。提取法可分为两类，一类为固体的处理，也称液固萃取；一类为液体的处理，也称液液萃取。提取常用的溶剂为水、稀盐、稀碱、稀酸溶液，有的用不同比例的有机溶剂，如乙醇、丙酮、氯仿、三氯乙酸、乙酸乙酯、草酸、乙酸等。提取受溶剂种类、pH、温度等条件影响。分离纯化分离纯化即提取出的粗品精制的过程。主要应用的方法有：盐析法、有机溶剂分级沉淀法、等电点沉淀法、膜分离法、层析法、凝胶过滤法、离子交换法、结晶和再结晶作用等。盐析法：盐析是利用不同蛋白质在高浓度的盐溶液中，溶解度有不同程度的降低来进行的。因此，通过向含蛋白质的粗提取液中加入不同浓度的盐就可使蛋白质分别从溶液中沉淀出来，以达到分离、提纯的目的。常用作盐析的无机盐有氯化钠、硫酸氨、硫酸镁、硫酸钠、氯化钠以及磷酸钠等。有机溶剂分级沉淀法：在蛋白质、粘多糖和核酸类等极性物质的水溶液中加入与水混溶的有机溶剂可降低溶解度而使溶质沉淀。在一定条件下，一种溶质只能在一比较狭窄的有机溶剂浓度范围内沉淀出来，因而可以利用不同浓度进行分级分离，达到提纯的目的。乙醇和丙酮是两种最常用的有机溶剂。等电点沉淀法和pH 值调节：利用蛋白质在等电点时溶解度最低，而各种蛋白质又具有不同的等电点的特性进行工艺分离的过程，称为等电点沉淀法。利用等电点沉淀法分离时需要进行pH 值的调节。膜分离法：常见的膜分离法有微孔过滤、超精密过滤、超滤和反渗透析等。微孔滤膜是由高分子材料制成的薄膜过滤介质，可以过滤一般介质不能截留的细菌和微粒。膜的微孔径在0.210m 之间。广泛应用于滤除微粒和微生物，还有热敏性药物的除菌。超精密过滤采用以聚乙烯醇为主体的中空多孔滤膜，分级性能在超滤膜和微孔滤膜之间，分离粒径为0.010.2m。用于水的精制（脱除铁质、菌和微粒）、循环水的净化、除悬浮固体粒子以及糖液、酶液的精制等。超滤膜分离粒子的范围是0.0010.01m。使用一种特制的薄膜可对溶液中各种溶质分子进行选择性过滤，也可在一定压力下，使溶剂和小分子透滤膜，而大分子的生化物质受阻保留在原来溶液中。适用于提取类药物的浓缩或脱盐。反渗透以高分子透过性薄膜为分离介质，在超过溶液渗透压力的情况下，使溶液中的溶剂透过薄膜，同时使溶质和不溶物阻截在膜前。多用于生产纯水或注射用水，也可用于氨基酸的浓缩等。离子交换层析：离子交换就是利用一种不溶性的高分子化合物，它的分子中具有离解性基团（称交换基或功能基），在水溶液中能与其他阳离子或阴离子起交换作用。凡具有离子交换能力的物质，称为离子交换剂。交换过程如下：溶液中的离子经过溶液扩散到交换剂的表面，穿过表面，又扩散到交换剂本体颗粒之巾，这些离子与交换剂中的可扩散离子互相交换，交换出来的离子扩散到交换剂表面外，最后再扩散到溶液中去。这样，当溶液和树脂分离后，其组成都发生了改变，从而达到分离纯化的目的。离子交换层析包括吸附、吸收、窒透、扩散、离子交换、离子亲和力等物理化学过程。凝胶层析：是指混合物随流动相经过装有凝胶作为固定相的层析柱时，因其各种物质分子大小不同而被分离的技术。整个过程和过滤相似，又称凝胶过滤、凝胶渗透过滤、分子筛过滤等。主要原理是基于一种可逆的分子筛作用，就象过筛一样可以把大分子和小分子分开。广泛应用于分离氨基酸、多肽、蛋白质、酶和多糖等提取类药物。葡聚糖、聚丙烯酰胺、琼脂糖、疏水性凝胶是最常用的几种凝胶。亲和层析：利用生物大分子特异新和力而设计的层析技术。配基是可逆结合的特异性物质，与配基结合的层析介质称载体。亲和层析技术能从粗提液中，通过一次简便处理，便可获得高纯度的活性物质，既可分离一些生物材料中含量极微的物质，又能分离一些性质十分相似的物质。几种常用的载体为：纤维素、琼脂糖凝胶、葡聚糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶、多孔玻璃珠等。浓缩：浓缩是低浓度溶液通过除去溶剂（包括水）变为高浓度溶液的过程。常采用薄膜蒸发浓缩、减压蒸发浓缩和吸收浓缩。结晶和再结晶作用：结晶是溶质呈晶态从溶液中析出的过程，是一种分离纯化的常用手段。使固体溶质的溶液蒸发以减少溶剂、改变温度使饱和溶液变为过饱和以及利用加盐（如硫酸氨），加有机溶剂（如乙醇或丙酮）和调节pH 值以降低溶质溶解度等方法，都可使溶质成为结晶析出。再结晶的方法就是先将结晶溶于适当溶剂中，再利用上述方法使重新生成结晶。常用的溶剂有水、乙醇、丙酮、氯仿、乙醚、乙酸乙酯等。干燥灭菌干燥是从湿的固体药物中，除去水分或溶剂而获得相对或绝对干燥制品的工艺过程。最常用的方法有常压干燥、减压干燥、喷雾干燥和冷冻干燥等。灭菌是指杀灭或除去一切微生物的操作技术。常用干热、湿热、紫外线、过滤和化学等方法。图表 3提取制药工艺流程及排污节点提取制药生产企业排放的废水主要有以下几种：（1)）原料清洗废水：主要污染物为SS、动植物油等；（2）提取废水：通过提取装置或有机溶剂回收装置排放，如含乙醇、丙酮废水。废水中的主要污染物为提取后的产品、中间产品以及溶解的溶剂等，主要污染指标为COD、BOD、SS、氨氮、动植物油等，是提取类制药的主要废水污染源；（3）精制废水：提取后的粗品精制过程中会有少量废水产生，水质与提取废水基本相同。常用精制溶剂有水、乙醇、丙酮、氯仿、乙醚、乙酸乙酯；使用盐析法精制过程中还会产生高盐废水，常见盐包括氯化钠、硫酸铵、硫酸镁、硫酸钠、磷酸钠等。（4）设备清洗水：每个工序完成一次批处理后，需要对本工序的设备进行一次清洗工作，清洗水的水质与提取废水类似，一般浓度较高，为间歇排放。（5）地面清洗水：地面定期清洗排放的废水，主要污染指标为COD、BOD、SS 等提取制药生产企业排放的废气主要有包含以下几种：（1）对植物提取，在原料清洗过程中会有粉尘排放；对动物提取，原料清洗及粉碎过程会有恶臭气体排放；甲壳素提取过程中因使用到盐酸，易产生氯化氢气体。（2）产品的干燥、包装过程有药尘排放。（3）提取过程和溶剂回收过程中会有溶剂挥发。5.1.3生物工程制药5.1.3.1定义与分类生物工程类制药指利用微生物、寄生虫、动物毒素、生物组织等，采用现代生物技术方法（主要是基因工程技术等）进行生产，作为治疗、诊断等用途的多肽和蛋白质类药物、疫苗等药品的过程，包括基因工程药物（细胞因子、重组多肽和酶类药物）、基因工程疫苗、克隆工程制备药物等。 生物工程类制药工业水污染物排放标准（GB21907-2008）5.1.3.2主要原辅料生物工程类制药主要以微生物、寄生虫、动物毒素和生物组织等为原料，采用现代生物技术方法制备得到。5.1.3.3工艺流程、产排污节点及污染特征 基因工程药物的生产涉及DNA 重组技术的产业化设计和应用，包括上游技术和下游技术两大组分部分。上游技术指的是外源基因重组、克隆后表达的设计与构建（狭义的基因工程）；而下游技术则包括含有重组外源基因的生物细胞（基因工程菌或细胞）的大规模培养以及外源基因表达产物的分离纯化、产品质量控制等过程。省内生物工程制药主要涉及下游技术。图表 4制备基因工程药物的一般程序废水主要有：生产工艺废水，包括微生物发酵的废液、提取纯化工序所产生的废液或残余液、发酵罐排放的洗涤废水、发酵排气的冷凝水、瓶塞瓶子洗涤水、冷冻干燥冷冻排放水、基因工程制药中的酸洗废水等。实验室废水，包括一般微生物实验室废弃的含有致病菌的培养物、料液和洗涤水，生物医学实验室的各种传染性材料的废水、血液样品以及其他诊断检测样品，重组DNA实验室废弃的含有生物危害性的废水，实验室废弃的疫苗等生物制品，其他废弃的病理样品、食品残渣以及洗涤废水。5.1.4生物制药制剂5.1.4.1定义与分类生物制药制剂指利用生物制药原料药活性成分和辅料通过混合、加工和配制，形成各种剂型药物的过程。不包括中药、化学合成类药物的混装制剂过程。制剂生产是在各类原料药基础上，通过不同的物理工艺途径，制取各种药物剂型。按照剂型，制剂类药物分类如下图所示。图表 5制剂类药物分类5.1.4.2主要原辅料制剂类药物生产原料主要包括药物活性成分（即生物原料药）和药用辅料组成。药用辅料按作用与用途可分为溶剂、抛射剂、增溶剂、助溶剂、乳化剂、着色剂、黏合剂、崩解剂、填充剂、润滑剂、润湿剂、渗透压调节剂、稳定剂、助流剂、螯合剂、渗透促进剂、pH值调节剂、缓冲剂、增塑剂、表面活性剂、发泡剂、消泡剂、增稠剂、包合剂、保湿剂、吸收剂、稀释剂、絮凝剂与反絮凝剂、助滤剂、释放阻滞剂。5.1.4.3工艺流程、产排污节点及污染特征图表 6片剂生产工艺流程及产排污节点图表 7胶囊剂生产工艺流程及产排污节点图表 8颗粒剂生产工艺流程及产排污节点图表 9水针剂生产工艺流程图表 10输液（玻璃瓶）生产工艺流程图图表 11无菌分装粉针剂工艺流程生物制剂产生废水包括固体制剂类洗瓶过程中产生的清洗废水和生产设备的冲洗水、厂房地面的冲洗水。包装容器清洗废水，污染物浓度极低；工艺设备清洗废水：废水COD较高，但数量不大，部分企业将第一遍清洗后的高浓度废水收集后送去焚烧；地面清洗废水，污染物浓度低。主要污染指标为COD、SS等。注射剂类主要废水污染源为纯化水和注射用水制备过程中产生的部分酸碱废水，生产设备和包装容器的洗涤水，厂房地面的冲洗水。洗涤用水量大且水质较好，集中过滤后可作原水的补充水。制剂类废水主要是中低浓度(CODcr1000mg/L)废水，可生化性较好。采用SBR生物法、好氧生物法(活性污泥法、接触氧化法、水解酸化+生物接触氧化等)处理制剂废水的制药企业，其最终出水均能达到并优于GB89781996的一级排放标准。固体制剂类废气污染主要源于磨粉过筛、制粒、干燥、总混、压片和胶囊填充过程中产生的粉尘。粉尘浓度一般较小(0.455-733 mg/Nm3)，但粉尘及药品粉尘，尤其是某些敏感药物粉尘，如青霉素类粉尘排入大气后对环境和人体健康危害较大。主要采取安装捕尘器和经中、高效过滤器，同时进行工艺改进、GMP改造和加强操作管理，绝大部分飞扬的药粉被截流和回收利用，处理效果比较好。对于青霉素类药物的尾气排放系统，一般的处理工艺是尾气先进入含1氢氧化钠溶液的吸收器内，经二级吸收后，尾气再经高效过滤器过滤后排放，所排放的空气中青霉素浓度应小于0.0008g/ml(制药工业GMP标准规范规定，由药监局负责监测)。氯氧化钠吸收液进入废水处理系统中作进一步处理。注射剂类制药，水针、输液、冻干粉针的生产过程中并无废气的产生，废气污染源仅为无菌分装粉针剂生产过程中粉针分装工序产生的粉尘。产生的粉尘尾气首先进入含1次氯酸钠溶液的缓冲瓶内，吸收处理后再通过中高效两级过滤嚣接至无菌室外排空。该车间GMP认证要求必须在无菌室外通风口处对排出气体中青霉素等有害物质浓度进行监测，外排气体各指标浓度值均要达到GMP要求。5.2行业产排污现状本研究共选取了12家省内企业开展现场调查工作，企业制药类型涵盖发酵制药、提取制药、生物工程制药、生物制药制剂四类，共发放调查问卷十二份，反馈回十份。对企业排污状况的调查，本研究采取了企业填报数据为主和实地监测为辅的方式，实地监测中选取了杭州A企业（生物工程制药）和C企业（发酵制药），台州B企业（发酵制药）进行监测。企业反馈信息与实地监测结果汇总于下表格2-7。表格 2发酵制药企业水污染物间接排放情况指标SSBODCODTOC氨氮TNTP挥发酚总锌Cr6+进水范围197-366800-10100163-18000948-67302.79-32047.2-6904.12-142-0.16-0.377.3-10.83进水中值31739805382.98632039.166113.9-0.238.11进水平均304.944033.336778.224408.63127.22441.336.68-0.248.56出水范围4-3337.8-25620.4-449.6116.9-1210.65-30.73.29-390.37-4.610.002-0.0330.11-0.140.27-0.45出水中值5317.6145.538.82.6537.40.960.0050.130.37出水平均51.6442178.4340.219.0825.051.730.0130.130.36注：单位mg/l表格 3发酵制药企业水污染物直接排放情况指标SSBODCOD氨氮TP挥发酚进水范围210-69803150-46905200-12400689-164044.4-2340.22-0.57进水中值542.535906835844.589.350.35进水平均1585.383668.757251.25908.13110.740.35出水范围4-647.4-8.974.3-86.525.6-460.92-1.610.0076-0.011出水中值98.28132.41.140.0086出水平均19.888.148134.11.190.0088注：单位mg/l表格 4提取制药企业水污染物排放情况指标SSBODCOD色度氨氮TNTP进水范围110-25880.1-81.91030-9290-27.9-721323.12进水中值253.580.91045-70.91323.12进水平均218.7580.973102.5-60.431323.12出水范围19-6714.1-28.261.8-14320-404.26-11.75.151.51-2.2出水中值6517.681.95326.35.151.76出水平均5419.2984.6630.677.905.151.85注：以上统计企业废水排放方式均为直接排放，除色度为稀释倍数外其余单位为mg/l。表格 5生物工程制药企业水污染物排放情况指标SSBODCODTOC氨氮TNTP动植物油挥发酚甲醛进水范围20-274.48-16095.6-33015.9-85.81.29-8.681.54-3.692.9-3.561.09-1.840.13-0.831.29-1.46进水中值23.514829245.53.313.43.131.470.481.38进水平均23.5100.86251.1249.074.552.883.201.470.481.38出水范围101.71-91.1574.7-1835.56-27.10.1-2.550.65-5.741.81-4.130.12-0.210.022-0.0350.55-0.77出水中值103.9489.617.70.352.133.550.170.0290.66出水平均1034.3812116.790.892.843.160.170.0290.66注：以上统计企业废水排放方式均为间接排放，单位mg/l。表格 6发酵制药企业大气污染物排放情况指标丙酮甲醇甲苯颗粒物氯化氢非甲烷总烃发酵臭气干燥臭气污水站臭气进气范围6.81-12.15.23-990.21-0.417.96-7353.05-20.873-90.55495-7328进气中值8.8127.850.3614917.180.27328进气平均9.1545.420.33251.9113.3782.326594.8出气范围0.05-7060.74-1400.02-9.13.99-29.91.15-10.66.2-183550-1738174-977550-2291出气中值13.334.830.14.886.859.410919771318出气平均183.6945.210.727.615.7854.4111598041430表格 7提取制药企业大气污染物排放情况指标氯化氢非甲烷总烃进气范围1.84-5.372.57-5.22进气中值4.263.43进气平均3.983.71出气范围1.07-3.371.23-2.7出气中值2.602.4出气平均2.502.265.3行业污染防治技术5.3.1生物制药废水污染防治技术5.3.1.1生物制药行业废水处理技术概况常用的生物制药废水处理工艺介绍如下： 一、物化处理技术 对生物制药工业废水的物化预处理和生化后续的物化处理，常用的方法包括混凝、气浮、吸附、电解、微电解、高级氧化技术（Fenton试剂、光催化氧化、超声波、O3氧化）及湿式空气氧化等。 气浮法 生物制药废水处理中，常把气浮法作为预处理工序或后处理工序，主要处理含有高沸点溶剂或悬浮物废水的预处理，如庆大霉素、土霉素、麦迪霉素等废水的处理。采用气浮法作为废水的预处理设施，对去除废水中悬浮物，改善废水可生物性，有较好的效果，但对COD等有机物去除效果一般仅在1020%。 混凝沉淀法 混凝沉淀是生物制药废水预处理常用的另外一种方法，主要用于去除生物制药废水中难生化降解的固体培养基成分、胶体物以及蛋白质等，改善废水的生物降解性，降低污染物的浓度。目前对青霉素、林可霉素以及庆大霉素、麦迪霉素等废水的预处理常采用这一方法。在生物制药废水混凝预处理中常用的凝聚剂有:聚合硫酸铁、氯化铁、亚铁盐、聚合氯化硫酸铝、聚合氯化铝、聚合氯化硫酸铝铁、聚丙烯酰胺(PAM)等。采用混凝沉淀预处理可较好的去除制药废水中的悬浮物、胶体物及蛋白质等物质，可明显改善废水的生物降解性，对COD等有机物的去除率一般在15%左右。吸附法 常用的吸附剂有活性炭、活性煤、腐殖酸类、吸附树脂等。在生物制药废水处理中，常用煤灰或活性炭吸附进行废水生化处理前的预处理。电解法 该法处理废水具有高效、易操作等优点而得到人们的重视，同时电解法又有很好的脱色效果。 微电解法（Fe-C法）： 微电解法是70年代发展起来的一种新型工业污水预处理方法。它是基于电化学氧化还原反应的原理，通过铁屑对絮体的电附集、混凝、吸附、过滤等综合作用来处理废水。微电解废水处理技术具有设备构造简单、处理成本低、适用范围广、可大大提高废水的可生化性等特点，为后期的生化处理减轻负担，取得了非常满意的结果。高级氧化技术 高级氧化技术在处理废水时，主要是依靠产生的中间产物OH与污染物进行化学氧化反应，从而达到降解污染物的。OH是最具活性的氧化剂，它的氧化电位比普通氧化剂高得多。目前，以产生OH作为氧化剂的污染物处理技术通常可归纳为以下几类：Fenton试剂及其联用技术；光催化氧化及其联用技术；超声波及其联用技术 ；O3工艺及其联用技术。高温深度氧化技术 高温深度氧化处理技术包括：湿式空气氧化技术(WAO)、超临界水氧化处理技术(SCWO)和焚烧技术。各技术原理、特征或性能比较如下： 湿式空气氧化技术(WAO)是在高温(150-250)和高压(0.5-20MPa)下，以空气或纯氧化剂将有机污染物氧化分解为无机物或小分子有机物的化学过程。操作过程中将废液经增压并混入高压空气通过热交换器升温后进入空气氧化反应器，反应产物经热交换器换热升温后进入冷却塔继续冷却，然后经气液分离器分离出气体和液体，再送往后续处理。超临界水氧化技术(SCWO)：把水的温度和压力升高到临界点(Tc=374、Pc=22.1MPa)以上，水处于一种既不同于气态也不同于液态和固态的新的液体态-超临界态，水也成为超临界水，水中的氢键也不存在，超临界水中通入氧气后，氧与超临界水能极好的溶解，有机物的氧化可以在富氧的均一相中进行。同时，极高的反应温度(400600)也使反应速度加快，可在几秒钟内使废水中有机物达到很高的破坏效率，且反应完全彻底。可使有机物转化成二氧化碳、氮气、氢气和水，氯转化成氯离子的金属盐，而硝基物转化成氮气，硫转化成硫酸盐。同时，超临界水氧化，在某种程度上与简单的燃烧法过程相似，在氧化过程中放出大量的热，一旦运行正常，反应热不但能满足废水加温的需要，还可产生大量热能，可用于生产。这种处理工艺，有机物去除率可达99.99。因此，它与传统的处理方法相比，具有高效、节能、无二次污染等明显的优点，是一种有发展前途的高浓度有机废水处理技术。80年代以来，国外发展较快，得到广泛应用。 焚烧技术是将含高浓度有机废水在高温下进行氧化分解，使有机物转化成CO2和水，而无机物生成盐和水。其焚烧过程为：将有机废水精滤后喷入焚烧炉中，在1200以上高温下，水雾完全汽化，有机物焚烧。焚烧后的烟气经吸收、洗涤后排放。化学氧化化学氧化是通过O3、ClO2、H2O2、KMnO4等氧化剂产生的HO等强氧化自由基，将无机物和有机物转化成微毒、无毒物质或易于分解的形态的方法。O3、KMnO4等氧化剂除有强氧化性之外兼具有脱色、除臭、杀菌、良好的絮凝和助凝功能，氧化分解废水中有机大分子物质的同时能将它们部分絮凝沉淀除去，达到事半功倍的效果。 电化学氧化 电化学氧化是污染物在电极上发生直接电化学反应，转化为无害物质；或通过间接电化学转化，利用电极表面产生的强氧化活性物种HO、HO2、O2-等使污染物发生氧化还原转变。近年来应用比较多的是电解与催化氧化相结合的技术和设备，例如：氧化絮凝复合床技术（Oxido-Floculation Reactor，简称OFR）。其兼有氧化、还原和凝聚等多方面功能，设备化程度高。 二、厌氧生物处理技术 水解酸化法 水解酸化过程是在兼氧或非严格厌氧的环境下，通过微生物的水解及产酸发酵等作用，将复杂的大分子有机物转为简单有机物等产物的过程。水解酸化属非甲烷化的厌氧生化过程，通过这一过程使废水中一些难生化降解的物质转化为易降解物，以利于后续的生化处理。目前在生物制药工业废水治理工艺中，较多地采用水解酸化过程作为好氧生化的前处理。厌氧消化法 厌氧消化法是一个严格控制厌氧环境的生化过程，在厌氧消化过程中，废水中的有机污染物最终降解为CH4、H2/CO2等物质。目前主要有青霉素、链霉素、卡那霉素、维生素C、维生素B12以及谷氨酸等高浓度的制药废水采用厌氧消化法进行生化前处理，其消化过程中的废水去除率（COD）一般在4580%，采用的反应器形式主要为以下几种类型 升流式厌氧污泥床(UASB)反应器：UASB反应器是目前应用最为广泛的一种高效厌氧生物处理装置，在处理庆大霉素、金霉素、卡那霉素、维生素、谷氨酸等制药废水中有一些应用的实例。这种反应器具有结构简单、处理负荷高、运行稳定等优点，通常要求废水中SS含量不能过高，以保证COD较高的去除率，对运行控制要求较水解处理装置和好氧处理装置严格。 厌氧复合床 (UBF) 反应器：UASB和厌氧滤池（AF）两种工艺相结合的反应器结构被称为复合床反应器(UASB十AF)，也称为UBF反应器。这种结构结合了UASB和厌氧滤池（AF）的优点，改善了反应器的性能，对运行控制要求没有UASB那样严格。目前在青霉素、红霉素、卡那霉素、麦迪霉素以及维生素类等一些新建的制药废水处理系统，较多地采用这种反应器形式。 厌氧膨胀颗粒污泥床（EGSB）反应器：EGSB反应器是在UASB基础上改进型，其运行在较大的上升流速下使颗粒污泥处于悬浮状态，从而保持了进水与污泥颗粒的充分接触，适于处理高含硫酸盐、高含氮废水以及对厌氧消化毒物较敏感的废水。对低温和相对低浓度污水，当沼气产率低、混合强度较低的条件下，可得到比UASB反应器更好的运行结果。但这种反应器与UBF相比运行控制要求较严格，因此目前主要用于处理青霉素、链霉素等高含硫酸盐、高含氮的制药生产废水处理系统。 厌氧折流板反应器（ABR）：厌氧折流板反应器是一种高效节能厌氧装置，反应器为上流室宽、下流室窄的新型ABR反应器，并在折流板末端设导流折角。ABR反应器处理高浓度抗生素类制药废水，当温度在3040范围内变化，容积负荷为5.63 kgCOD/ (m3/d)、HRT为53.3h时，ABR反应器对COD的去除率可达75%以上。有机负荷、水力负荷和pH值是决定ABR反应器能否成功运行的关键性因素。 三、好氧生物处理技术 好氧生化处理装置形式，80年代到90年代初，以活性污泥法、深井曝气法、生物接触氧化法为主，