制药企业污水处理站废气治理研究

张 颍，孙文潭,郑琳琳

(安徽皖欣环境科技有限公司，安徽 合肥 230601)

随着制药行业的发展，随之而来的环境污染问题日益凸显，特别是高污染、高能耗的原料药行业有机废气的区域环境污染，严重影响居民的正常生活，制约区域经济发展。

由于制药企业使用的有机溶剂种类多，很多有机溶剂最终到废水中，使得废水处理过程中常产生大量的VOCs，如甲苯，正己烷，乙酸乙酯，二氯甲烷等，另外，废水中有机物含有N、S等成份，在微生物新陈代谢作用下，会产生NH3、H2S等臭气成份，这些异臭分子均具有挥发度大、沸点低、气味表征值大等特点，再加上污水的处理，由于传输、跌落及搅动等过程，使臭气成份向外释放，严重污染环境，恶化周边环境质量。污泥在处理过程中，由于微生物的降解作用，污泥中的有机和无机物质会产生大量含有硫化氢、氨气、硫醇等致臭物质，也对环境造成了非常不利的影响[1]。

近年来，随着国家对环境保护的重视，各种政策法规以及标准的发布，制药企业须对废水处理过程中废气进行收集与处理，本文以安徽省某制药企业污水处理站废气处理工程实例进行介绍。

1 废气中污染物种类及危害

1.1 污染物种类

污水处理站废气主要分两部分：预处理废气和生化处理废气，其中预处理废气中主要污染因子为VOCs，如二氯甲烷、乙酸乙酯、甲苯等有机废气，生化处理废气中主要污染因子为H2S、NH3等恶臭污染物。

1.2 污染物危害

1.2.1 VOCs的危害

VOCs的不断排放不仅直接危害人体健康，还会促进雾霾和光化学烟雾的形成，间接影响区域的大气环境质量[2]。

首先，VOCs进入大气环境后，在阳光下会发生光化学反应，形成光化学烟雾，危害人体健康和动植物的生长[3]，部分VOCs本身就是光化学烟雾的重要组成部分，而光化学烟雾是造成雾霾天气、降低空气能见度的重要因素之一[4]。其次，VOCs 绝大多数具有毒害作用，对人的视力、嗅觉造成严重损伤，而且对头发、皮肤和内分泌系统都有很大的潜在威胁，甚至可能造成中毒事故发生；目前一部分 VOCs 更是被确定为致癌物质，比如甲醛和多环芳烃等[5]。

1.2.2 恶臭的危害

污水处理站的臭气成分复杂多变，大致可以分为五大类：

①含硫的化合物，如硫化氢、硫醇类、硫醚类；

②含氮的化合物，如胺类、酰胺、吲哚类；

③含氧的有机物，如醛、醇、酮、有机酸等；

④卤素及其衍生物，如氯气、卤代烃；

⑤烃类，如烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃；

其中硫化氢和氨气是两种最主要的无机臭味物质。

这些物质会给人带来不适、心情不愉快的感觉，而且会对人的呼吸系统、循环系统、消化系统、精神状态等均产生危害。还会导致头痛、头晕、恶心、呕吐、食欲不振等症状发生，甚至还会对皮肤、黏膜、眼睛等造成刺激或伤害，同时会对金属材料、设备和管道有一定的腐蚀性[6]。

2 目前常用的处理方法

2.1 VOCs污染治理措施

有机废气污染物种类繁多，特性各异，因此相应采用的治理方法也各部相同，目前治理技术方法主要包括两大类：回收利用技术和销毁技术，其中回收利用技术中最常见的为吸附法，销毁技术中最常见的为燃烧法，而燃烧法中最常见的为蓄热式氧化焚烧法。

2.1.1 吸附法

吸附法原理是VOCs气体通过一多孔固体物质(吸附剂)，使之附着于其固体表面上，从而达到去除的目的。其适用于去除气味和较低VOCs浓度。

出于对经济成本的考虑，目前最常用的吸附剂是活性炭，其由煤、木材、果壳、石油焦等原材料经“碳化”和“活化”制得，具有巨大表面积的内部孔结构，具有适用范围广且效果比较稳定特性，在业内广受好评。

2.1.2 蓄热式氧化焚烧法

蓄热式氧化焚烧法原理是在高温下，使VOCs与O2发生氧化反应，生成CO2和H2O，且对燃烧产生的热量进行回收，用于二次燃烧，既环保又节能。其适用于中、高浓度VOCs，处理效率高于98%。

蓄热式氧化焚烧法缺点为设备易腐蚀，消耗燃料，处理成本高，易形成二次污染。

2.2 恶臭气体污染治理措施

各种恶臭气体处理方法的目的在于经过物理、化学、生物的作用，使恶臭气体的物质结构发生改变，消除恶臭。常见的处理方法有氧化法、吸收法、生物法、吸附法、燃烧法等。

2.2.1 氧化法

氧化法是利用氧化剂如臭氧、高锰酸钾、次氯酸钠、氯气等氧化恶臭物质，使之无臭或少臭。氧化除臭主要靠两种作用来实现：一是将恶臭物质氧化分解，二是靠氧化的气味将恶臭掩蔽。由于低分子脂肪酸、胺类、醛类、酮类的、卤代烃以及脂肪族的、芳香族的、杂环的氮或硫化物都带有活性集团，容易被氧化，因此可以选用次氯酸钠氧化法氧化上述臭气去除异味。

2.2.2 吸收法

化学吸收是利用臭气成分与化学药液的主要成分间发生不可逆的化学反应生成新的无臭物质以达到脱臭的目的，一般用酸液去除NH3及胺类，用碱液吸收H2S及低级脂肪酸类。

2.2.3 生物法

生物法脱臭原理：在水、微生物和氧存在的条件下，利用微生物的代谢作用氧化分解恶臭物质，以达到净化气体的目的。具有运行成本低、操作方便、去除率高、二次污染小等优点，其缺点是投资较高、设备体积也较为庞大。

目前常用的生物除臭工艺有：生物过滤池、生物滴滤池、生物洗涤池。主要用于大、中型污水处理站，是目前污水处理站常用的除臭技术。

2.2.4 吸附法

吸附法脱臭原理：利用气体混合物中不同物质在吸附剂上的选择性不同，采用改变温度或压力的方式使污染物吸附在吸附剂上达到分离污染物的目的的方法。吸附法工艺流程见图1。由图1可知，当废气污染物经过床层时，VOCs快速被吸附材料吸附，使废气中大部分VOCs得以消除，而后排入大气[7]。

图1 吸附法工艺流程Fig.1 Process flow of adsorption method

目前，在污水处理站应用最多的吸附剂活性炭。由于活性炭具有多孔隙结构，表面积大，因此当气体通过活性炭时，与其充分接触，则污染物质被截留在孔隙当中，从而达到净化气体的目的。其具有操作简单、投资较低、去除率高、能耗低、工艺成熟等优点，是目前污水处理站应用最多的除臭技术，广泛用于中小型污水处理站。但其运行过程中必须定期更换活性炭，因此运行成本较高。

2.2.5 燃烧法

燃烧法脱臭原理：由于恶臭物质具有可燃性，将其与燃料气充分混和，通过燃烧将恶臭物质转化成无臭物质，从而达到除臭的目的。其适用于高浓度的可燃性恶臭气体的处理。

燃烧法脱臭的优点是恶臭物质可以被彻底氧化分解，去除效率高。但其需要消耗燃料、运行成本较高、而且容易产生二次污染。

3 废气处理工艺流程

将产生的气体收集后通过管道引入处理设施，工艺流程见图2。

图2废气处理工艺流程示意图

Fig.2 Schematic diagram of waste gas treatment process

对污水池均进行加盖密封，废气经收集后，引入到废气处理装置处理，经次氯酸钠氧化、酸吸收、碱吸收、活性炭吸附处理后的废气通过15 m高排气筒排放。

4 处理效果

目前，该废气处理工艺已经正常运行2年，并委托了某环境监测单位对废水处理站废气进行了实测，监测数据详见表1。

表1 污水处理站废气外排口废气监测结果

根据例行监测结果可知，污水处理站废气处理设施出口氨、硫化氢以及VOCs排放浓度均可以满足相应标准要求。

5 结 语

污水处理站的废气经密闭收集后，采用次氯酸钠氧化-酸吸收-碱吸收-活性炭吸附处理，效果较好，废气中硫化氢、氨以及VOCs可以满足环保排放标准，该废气收集与处理办法在某制药企业的应用取得了良好环保效果并实现低碳运行，值得在相似的制药与医药化工企业废水处理站的废气处理推广。