生物制药厂废气如何处理 生物制药厂VOCs废气处理案例

引言

生物制药行业在生产过程中产生的挥发性有机物（VOCs）及恶臭气体，因其成分复杂、浓度波动大，对环境治理提出严峻挑战。随着全球制药企业净零排放目标的推进，高效、低碳的废气处理技术成为行业刚需。本文结合实际案例，解析生物制药厂VOCs废气处理的技术路径与实践经验。

一、废气来源与特性分析

生物制药厂废气主要来源于原料药合成、发酵、溶剂挥发及废水处理等环节，核心污染物包括：

有机溶剂：如甲醇、乙醇、DMF、二氯甲烷等，具有高挥发性与毒性；

发酵代谢产物：二氧化碳、有机酸、硫化氢等，伴随恶臭气味；

酸碱废气：盐酸、氨气等，需针对性处理。

废气特性表现为：

浓度波动大：受批次加工工艺影响，废气流量与浓度呈间歇性变化；

成分复杂：含多种有机物、无机物及微生物代谢产物；

处理难度高：部分成分易腐蚀设备或产生二次污染。

二、主流处理技术对比

1. 吸附法

适用场景：大风量、中低浓度VOCs废气（浓度≤0.5%）。

技术原理：利用活性炭或沸石的高比表面积吸附有机物，通过热气流脱附实现再生。

案例：某大型化学制药厂采用“多级活性炭吸附+催化燃烧”工艺，处理丙酮、甲苯等高浓度废气。吸附饱和后，通过热空气脱附浓缩废气，再经催化燃烧转化为CO₂和H₂O，处理效率达98%以上，VOCs排放浓度稳定低于50mg/m³。

优势：能耗低、操作简单；

局限：需定期更换吸附剂，处理含酮、酯类气体时需谨慎。

2. 蓄热式氧化法（RTO）

适用场景：小风量、高浓度VOCs废气（浓度＞1.5g/m³）。

技术原理：废气经蓄热室预热至800℃后，在燃烧室氧化分解为CO₂和H₂O，热能回收率达95%以上。

案例：江苏慧聚药业采用“预处理+CVOCs专用RTO+二次处理”工艺，处理含氯VOCs废气。通过四段式RTO节能工艺与二噁英催化技术，实现二噁英近零排放，年运行成本降低300余万元。

优势：处理效率高、热能回收；

局限：设备投资大，需防爆设计。

3. 冷凝法

适用场景：高浓度VOCs废气（浓度5%～10%）。

技术原理：通过降低温度使有机物冷凝回收。

案例：某生物制药企业采用“间接冷凝+蒸馏回收”工艺，处理乙醇、乙酸乙酯废气。废气冷却至-10℃～0℃，冷凝液经蒸馏回收乙醇，处理效率达96%以上，实现水资源循环利用。

优势：回收纯度高；

局限：能耗较高，不适用于低浓度废气。

4. 生物法

适用场景：中低浓度、亲水性VOCs废气。

技术原理：利用微生物降解有机物为CO₂和H₂O。

案例：浙江省某生物制药企业采用“喷淋塔预处理+生物过滤”工艺，处理乙醇、丙酮废气。废气经填料喷淋塔吸收后，进入生物过滤床，由微生物降解污染物，排放浓度远低于国家标准。

优势：运行成本低、无二次污染；

局限：对疏水性VOCs处理效果有限。

三、典型案例解析

案例1：某生物发酵类制药厂混合废气处理

废气成分：甲苯、正庚烷、丙酮、乙酸乙酯、二氯甲烷、二甲基硫等。

处理工艺：生物滴滤中试装置，填料层体积31.2m³，采用聚丙烯空心多面球。

运行效果：

挂膜启动期28天，恶臭值从1798降至739；

稳定运行期（气流量2000m³/h），VOCs去除负荷达2.003g/(m³·h)；

微生物群落分析显示，金属杆菌、硫单胞菌等主导降解过程。

案例2：山东省某生物制药基地废气治理

废气类型：发酵废气、有机废气、酸碱废气。

处理工艺：

发酵废气：高效过滤+次氯酸钠消毒+碱液吸收；

有机废气：两级活性炭吸附+高空排放；

酸碱废气：酸碱喷淋吸收。

效果：臭气浓度处理效率达90%以上，VOCs排放符合《制药工业大气污染物排放标准》。

四、技术选择与优化建议

分质处理：根据废气浓度、成分选择技术组合。例如，高浓度废气优先采用RTO或冷凝法，低浓度废气采用吸附法或生物法；

热能回收：RTO系统可回收燃烧热能，用于预热废气或供暖，降低运行成本；

安全联锁：配置LEL监测、泄爆片、氮气灭火系统，防范燃爆风险；

合规性：确保处理工艺符合《制药工业大气污染物排放标准》（GB 37823-2019）等法规要求。

五、未来趋势

低碳化：开发低能耗、高回收率的工艺，如低温等离子体-催化协同技术；

智能化：引入AI算法优化阀门切换、热能分配，提升系统自适应能力；

资源化：强化溶剂回收与水资源循环利用，推动循环经济。

结语

生物制药厂VOCs废气处理需兼顾效率、成本与环保。通过技术组合与创新，企业可实现达标排放与资源回收的双重目标，为行业可持续发展提供示范。