制药工程生物安全性及深度处理研究

王文颖

（北京中咨华宇环保技术有限公司上海分公司，上海 201102）

制药工程生物安全性及深度处理研究

王文颖

（北京中咨华宇环保技术有限公司上海分公司，上海 201102）

生物制药的生产方法主要有化学合成法、半化学合成法和微生物发酵法，其中以半化学合成法和微生物发酵法应用较为广泛，这两种方法的共同点是都需要进行微生物发酵，而这一工艺环节也是产生环境污染的主要环节。本文对现今生物制药行业的废液处理现状进行了简单的介绍，并且对生物安全性检测方法以及废水的深度处理方法进行了较为详细的评述和分析，通过对比各种处理方法的优缺点，提出了现存问题的解决方法，并对未来的发展方向做了展望。

生物制药废水 生物安全性 检测方法 深度处理

1 概述

在制药过程中，主要的污染物都在生产过程产生的废水中，其中包括洗涤废水、冷却废水、废母液等。生物制药行业的废水含有大量具有生物毒性的有机污染物，并且较难降解。其中残留发酵基质、萃取废液、蒸馏残存废液、染菌倒罐废液中含有高浓度的COD、硫酸盐和悬浮物，另外废水中还会有抗生素、反应中间体等具有生物毒性的物质残留，并且菌株发酵时会产生一些具有生物毒性的发酵衍生产物，都会对环境造成巨大危害。

本文从制药行业现状出发，对现今较为普遍的废液处理方法以及生物安全性的监测方法进行了详细的评述和分析，通过对比各种处理方法的优缺点，提出了现存问题的解决方法，并对未来的发展方向做了展望。

2 废物处理现状

追溯至上世纪70年代，我国制药行业对废水的处理方法主要有活性污泥法和厌氧法，经过将近十年发展，废水处理技术突飞猛进，处理方法也层出不穷，到上世纪80年代已有SBR法、生物流化床法、生物接触氧化法和UASB法等方法。这几种方法各有各的优势，可针对不同的废水情况有针对性地选用，其中SBR法COD去除率高，生物流化床法运行稳定、效果明显，生物接触氧化法COD和氨氮的去除率皆较高，UASB法效果稳定，副产物具有一定的经济效益。总体来说，目前生物制药废水处理难度依然较大，处理后的废水依然存在着一定的生物安全隐患，所以在生物制药过程中需要建立生物安全性分析的工艺环节，进而针对分析数据和结果，采用合适的处理方法和工艺，对废水进行有效的深度处理。

3 生物安全性检测方法

3.1 生物毒性检测

生物毒性是指生物在某种物质的影响下发生生物体生理活动不良改变，主要包括急性毒性、慢性毒性和可遗传性毒性。其中急性毒性是指废水中有机污染物对生物机体在短时间内产生不良影响，对环境污染防治具有更为直接的指导意义，应用较为普遍。在急性毒性检测中，通常选用鱼类、浮游生物和微生物作为测试样本生物，通过采集和分析污染物对测试样本生物产生损害的数据，进一步评定污染物的生物毒性。虽然以鱼类和浮游生物为测试样本生物，对制药工业废水的生物毒性检测灵敏度和准确度高，但其工作量大，测试周期长。以微生物作为测试样本生物，具有高自动化、误差小、检测速度快等优点，目前应用最为广泛。

3.2 抗生素残留检测

微生物的基因会由于抗生素的存在而改变，随食物链传递，人类生命健康也会受其危害，所以对抗生素残留进行检测是十分必要的，目前采用的方法主要有微生物法、酶联免疫法、液相色谱-紫外荧光法和液相色谱-质谱联用法。其中，微生物法和酶联免疫法具有较高的检出限，应用不太广泛。起初，液相色谱-紫外荧光法和液相色谱-质谱联用法的检测步骤繁琐、重复性差、检测限低，所以应用受限。近年来，这两种方法的由于其灵敏度高，具有良好的特异性，并且与萃取技术组成串联工艺使得检出限变低，从而在食物和饮用水的抗生素残留检测中应用较多，但是受检测条件限制较大，一般在不同色谱柱和不同萃取技术下的检测效果皆不相同。

4 深度处理技术

在处理生物制药废水的过程中，常规工艺难以彻底除去其中具有生物毒性的污染物，所以需要研发深度处理技术，以去除废水中的生物安全危害因素，目前的深度处理技术主要包括物化法、氧化法和组合法。

4.1 物化法

物化法是指物理法和化学法相结合的方法，其中以混凝沉淀法、吸附法和透析法为主。

混凝沉淀法是在废水中加入混凝剂，悬浮物和胶体凝聚，通过吸附其他的污染物进一步形成更大的沉淀，从而将污染物从废水中出去。常见的沉淀剂有三氯化铁、聚丙烯酰胺、硫酸铝、水合氯化铝等。

吸附法是采用具有吸附作用的吸附材料来吸附废水中的有害物质，从而达到净化目的的一种方法。使用吸附法之前通常先利用常规方法对废水进行处理，这是因为吸附材料在高污染物浓度的废水中容易达到吸附容量饱和，并且吸附材料再生复杂、损耗巨大。最为常见的吸附材料为活性炭。

透析法一般是利用具有选择透过性的透析膜来处理废水，从而将有害物质从废水中隔离出去。这种方法的深度处理效果显著，但是需要选用合适的透析膜材料，并且成本相对较高。透析法还可以实现废水中抗生素的回收，具有一定的经济效益。随着科技发展，透析膜成本降低后，该方法将会成为一种具有发展前景的方法。

4.2 氧化法

氧化法处理废水的原理是利用自由基的氧化性将废水中的还原性物质氧化，生成二氧化碳和水，对具有生物毒性的物质进行破坏，从而达到净化废水、消除废水对环境和人类生命健康造成危害的目的。按照产生自由基的方法和原理的不同，通常包括光催化氧化法、电化学氧化法和化学氧化法。

4.3 组合法

对于某些高浓度污染物含量的废水，单独使用一种处理方式已经不能满足国家规范标准的要求，采用多种处理方法的组合工艺可以在很大程度上提高污染物的处理效果，提高制药废水排放的生物安全性。一般的组合工艺都采用预处理技术，对高污染物含量的废水进行预处理，除去大部分污染物，然后再利用深度处理技术，对难以去除的部分物质进行深度处理。

5 结语

本文简单介绍了现今生物制药行业的废液处理现状，并从生物毒性检测和抗生素残留检测两方面评析了生物安全性检测方法。另外本文也从物化法、氧化法和组合法三个方面介绍了目前较为常用的废水深度处理技术，通过比较和分析，组合法是未来废水处理发展的方向。

［1］殷智.抗生素废水处理工艺中生物安全隐患［大连交通大学工学硕士论文］.大连：大连交通大学，2007.

［2］胡晓东，张刚，石云峰.好氧法处理抗生素废水对比试验研究［J］.广州大学学报，2010，9（1）：33-36.

［3］潘碌亭，王文蕾，吴锦峰.水解酸化/SBR/强化絮凝处理抗生素废水［J］.中国给水排水，2011，27（4）：78-80.