制藥工程生物安全性及深度處理研究

王文穎

【摘 要】生物制藥的生產方法主要有化學合成法、半化學合成法和微生物發酵法，其中以半化學合成法和微生物發酵法應用較為廣泛，這兩種方法的共同點是都需要進行微生物發酵，而這一工藝環節也是產生環境污染的主要環節。本文對現今生物制藥行業的廢液處理現狀進行了簡單的介紹，并且對生物安全性檢測方法以及廢水的深度處理方法進行了較為詳細的評述和分析，通過對比各種處理方法的優缺點，提出了現存問題的解決方法，并對未來的發展方向做了展望。

【關鍵詞】生物制藥廢水 生物安全性 檢測方法 深度處理

1 概述

在制藥過程中，主要的污染物都在生產過程產生的廢水中，其中包括洗滌廢水、冷卻廢水、廢母液等。生物制藥行業的廢水含有大量具有生物毒性的有機污染物，并且較難降解。其中殘留發酵基質、萃取廢液、蒸餾殘存廢液、染菌倒罐廢液中含有高濃度的COD、硫酸鹽和懸浮物，另外廢水中還會有抗生素、反應中間體等具有生物毒性的物質殘留，并且菌株發酵時會產生一些具有生物毒性的發酵衍生產物，都會對環境造成巨大危害。

本文從制藥行業現狀出發，對現今較為普遍的廢液處理方法以及生物安全性的監測方法進行了詳細的評述和分析，通過對比各種處理方法的優缺點，提出了現存問題的解決方法，并對未來的發展方向做了展望。

2 廢物處理現狀

追溯至上世紀70年代，我國制藥行業對廢水的處理方法主要有活性污泥法和厭氧法，經過將近十年發展，廢水處理技術突飛猛進，處理方法也層出不窮，到上世紀80年代已有SBR法、生物流化床法、生物接觸氧化法和UASB法等方法。這幾種方法各有各的優勢，可針對不同的廢水情況有針對性地選用，其中SBR法COD去除率高，生物流化床法運行穩定、效果明顯，生物接觸氧化法COD和氨氮的去除率皆較高，UASB法效果穩定，副產物具有一定的經濟效益。總體來說，目前生物制藥廢水處理難度依然較大，處理后的廢水依然存在著一定的生物安全隱患，所以在生物制藥過程中需要建立生物安全性分析的工藝環節，進而針對分析數據和結果，采用合適的處理方法和工藝，對廢水進行有效的深度處理。

3 生物安全性檢測方法

3.1生物毒性檢測

生物毒性是指生物在某種物質的影響下發生生物體生理活動不良改變，主要包括急性毒性、慢性毒性和可遺傳性毒性。其中急性毒性是指廢水中有機污染物對生物機體在短時間內產生不良影響，對環境污染防治具有更為直接的指導意義，應用較為普遍。在急性毒性檢測中，通常選用魚類、浮游生物和微生物作為測試樣本生物，通過采集和分析污染物對測試樣本生物產生損害的數據，進一步評定污染物的生物毒性。雖然以魚類和浮游生物為測試樣本生物，對制藥工業廢水的生物毒性檢測靈敏度和準確度高，但其工作量大，測試周期長。以微生物作為測試樣本生物，具有高自動化、誤差小、檢測速度快等優點，目前應用最為廣泛。

3.2抗生素殘留檢測

微生物的基因會由于抗生素的存在而改變，隨食物鏈傳遞，人類生命健康也會受其危害，所以對抗生素殘留進行檢測是十分必要的，目前采用的方法主要有微生物法、酶聯免疫法、液相色譜-紫外熒光法和液相色譜-質譜聯用法。其中，微生物法和酶聯免疫法具有較高的檢出限，應用不太廣泛。起初，液相色譜-紫外熒光法和液相色譜-質譜聯用法的檢測步驟繁瑣、重復性差、檢測限低，所以應用受限。近年來，這兩種方法的由于其靈敏度高，具有良好的特異性，并且與萃取技術組成串聯工藝使得檢出限變低，從而在食物和飲用水的抗生素殘留檢測中應用較多，但是受檢測條件限制較大，一般在不同色譜柱和不同萃取技術下的檢測效果皆不相同。

4 深度處理技術

在處理生物制藥廢水的過程中，常規工藝難以徹底除去其中具有生物毒性的污染物，所以需要研發深度處理技術，以去除廢水中的生物安全危害因素，目前的深度處理技術主要包括物化法、氧化法和組合法。

4.1物化法

物化法是指物理法和化學法相結合的方法，其中以混凝沉淀法、吸附法和透析法為主。

混凝沉淀法是在廢水中加入混凝劑，懸浮物和膠體凝聚，通過吸附其他的污染物進一步形成更大的沉淀，從而將污染物從廢水中出去。常見的沉淀劑有三氯化鐵、聚丙烯酰胺、硫酸鋁、水合氯化鋁等。

吸附法是采用具有吸附作用的吸附材料來吸附廢水中的有害物質，從而達到凈化目的的一種方法。使用吸附法之前通常先利用常規方法對廢水進行處理，這是因為吸附材料在高污染物濃度的廢水中容易達到吸附容量飽和，并且吸附材料再生復雜、損耗巨大。最為常見的吸附材料為活性炭。

透析法一般是利用具有選擇透過性的透析膜來處理廢水，從而將有害物質從廢水中隔離出去。這種方法的深度處理效果顯著，但是需要選用合適的透析膜材料，并且成本相對較高。透析法還可以實現廢水中抗生素的回收，具有一定的經濟效益。隨著科技發展，透析膜成本降低后，該方法將會成為一種具有發展前景的方法。

4.2氧化法

氧化法處理廢水的原理是利用自由基的氧化性將廢水中的還原性物質氧化，生成二氧化碳和水，對具有生物毒性的物質進行破壞，從而達到凈化廢水、消除廢水對環境和人類生命健康造成危害的目的。按照產生自由基的方法和原理的不同，通常包括光催化氧化法、電化學氧化法和化學氧化法。

4.3組合法

對于某些高濃度污染物含量的廢水，單獨使用一種處理方式已經不能滿足國家規范標準的要求，采用多種處理方法的組合工藝可以在很大程度上提高污染物的處理效果，提高制藥廢水排放的生物安全性。一般的組合工藝都采用預處理技術，對高污染物含量的廢水進行預處理，除去大部分污染物，然后再利用深度處理技術，對難以去除的部分物質進行深度處理。

5 結語

本文簡單介紹了現今生物制藥行業的廢液處理現狀，并從生物毒性檢測和抗生素殘留檢測兩方面評析了生物安全性檢測方法。另外本文也從物化法、氧化法和組合法三個方面介紹了目前較為常用的廢水深度處理技術，通過比較和分析，組合法是未來廢水處理發展的方向。

參考文獻：

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