唐 準(zhǔn)

（金陵藥業(yè)股份有限公司南京金陵制藥廠，江蘇南京 210038）

0 引言

近年來我國制藥行業(yè)處于快速發(fā)展階段，在制藥行業(yè)中很多設(shè)備資源消耗巨大，造成了較為嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，這與國家提倡的低碳環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展理念不相符。針對這種情況，制藥廠必須意識到制藥設(shè)備降碳減排的重要性和緊迫性，采取多種技術(shù)措施，將降碳減排工作做實(shí)、做細(xì)。

1 制藥設(shè)備降碳減排的重要意義

制藥行業(yè)屬于弱周期、需求剛性行業(yè)，關(guān)系到國計(jì)民生，更是中國制造2025 和戰(zhàn)略新興重點(diǎn)行業(yè)。但是很多藥企在制藥過程中會消耗大量的水、電、氣、燃料、原材料等資源，為了實(shí)現(xiàn)國家對于制藥行業(yè)降碳減排所要求的“碳中和”和“碳達(dá)峰”等目標(biāo)，采取降碳減排措施已成大勢所趨。制藥廠在設(shè)備中應(yīng)用降碳減排技術(shù)后，藥品生產(chǎn)中原材料和電能方面的成本將顯著降低，這不僅有助于降低各類資源的消耗，還能有效提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，進(jìn)而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，為企業(yè)在市場上獲得競爭優(yōu)勢。

制藥設(shè)備的降碳減排工作有3 個(gè)重要意義：一是降低企業(yè)在環(huán)境綜合治理方面的成本開支，避免造成環(huán)境污染問題，由此可能帶來的停產(chǎn)和整改等問題也將隨之得到化解；二是企業(yè)實(shí)行降碳減排后有助于在產(chǎn)業(yè)內(nèi)形成示范效應(yīng)，得到有關(guān)部門在政策和資金等方面的支持；三是企業(yè)通過開展設(shè)備降碳減排舉措有助于提高相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)水平。從長期來看，這些對于企業(yè)增加經(jīng)濟(jì)效益和社會效益都很重要[1]。

2 當(dāng)前制藥設(shè)備降碳減排存在的不足

雖然制藥廠對于設(shè)備降碳減排方面的工作也給予了一定關(guān)注，但在實(shí)際執(zhí)行層面仍然存在一些不足。例如，當(dāng)前很多制藥廠所采用的降碳減排措施都是在藥品生產(chǎn)完成后才開始進(jìn)行，主要針對藥品生產(chǎn)后的廢棄物和污染物，利用處理裝置進(jìn)行污染控制，而對于藥品生產(chǎn)各環(huán)節(jié)中的降碳減排措施則較為缺乏。因此，制藥廠往往僅實(shí)現(xiàn)了降低污染物排放量的目標(biāo)，但并未從根本上實(shí)現(xiàn)設(shè)備綜合降碳減排舉措[2]。因此，制藥設(shè)備的降碳減排工作仍有較大提升空間。

3 制藥設(shè)備降碳減排技術(shù)和方法

3.1 空調(diào)系統(tǒng)降碳減排設(shè)計(jì)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，空調(diào)系統(tǒng)的能耗占制藥廠總能耗的50%左右，是降碳減排目標(biāo)的主要突破口[3]。因此，空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)優(yōu)先配備節(jié)能空調(diào)裝置，如對變頻節(jié)能電機(jī)的循環(huán)處理和過濾處理等模塊進(jìn)行優(yōu)化，有效利用二次回風(fēng)[4]。其次，由于固體制劑等藥品在生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)大量粉塵，且這些粉塵若不處理會隨著空調(diào)系統(tǒng)的循環(huán)而擴(kuò)散，可能帶來嚴(yán)重的空氣污染。為此，應(yīng)在空調(diào)系統(tǒng)中配備獨(dú)立的排風(fēng)中效靜壓箱，并對設(shè)備排風(fēng)進(jìn)行自控風(fēng)壓平衡，這種方式也需注意排風(fēng)對能源的消耗，應(yīng)在降碳和減排之間有效平衡。最后，應(yīng)配置整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的自控系統(tǒng)，如應(yīng)用空調(diào)DCS 系統(tǒng)對風(fēng)量，壓差，溫濕度等參數(shù)進(jìn)行綜合管控，在滿足藥廠生產(chǎn)要求前提下，達(dá)到提高效率和降低能耗的作用。

3.2 選擇水冷螺桿機(jī)組

空調(diào)外機(jī)應(yīng)當(dāng)將傳統(tǒng)的溴化鋰制冷機(jī)組逐步更換為水冷螺桿機(jī)組。螺桿機(jī)組在冷量衰減方面較溴化鋰機(jī)組更具優(yōu)勢，且二者COP（Coefficient Of Performance，性能系數(shù)）值差距明顯，更可采取多段有級能量調(diào)節(jié)和無級能量調(diào)節(jié)方式工作，因此螺桿機(jī)組的能量消耗更低，更有助于實(shí)現(xiàn)降碳減排目標(biāo)（表1）。

表1 溴化鋰?yán)渌畽C(jī)和水冷螺桿機(jī)降碳減排參數(shù)對比

3.3 生產(chǎn)線降碳減排設(shè)計(jì)

在很多藥品的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，特別是中成藥的生產(chǎn)過程中，需要采用相關(guān)設(shè)備對提取后的浸膏進(jìn)行烘干，而這一流程也是整個(gè)運(yùn)行過程中耗能最高的一個(gè)環(huán)節(jié)，應(yīng)對此進(jìn)行合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)[5]。目前常用的優(yōu)化設(shè)計(jì)方式是逆流烘干方式，相對于并流烘干方式，逆流方式的傳熱、傳質(zhì)推動(dòng)力都較大，所以熱能利用率較高。但是因逆流烘干方式接觸面積大，停留時(shí)間長、速度快等特點(diǎn)易引發(fā)焦化現(xiàn)象，并不適用于所有制藥品種，需要在工藝和降碳減排上面進(jìn)行有效平衡。除此之外，在水針生產(chǎn)線中亦可應(yīng)用回收技術(shù)對洗瓶水進(jìn)行再利用。在純化水或注水沖瓶后，水中的顆粒物、有機(jī)溶劑和臭氧等含量均較高，若直接排放則會造成嚴(yán)重環(huán)境污染問題，必須處理后回收再利用。為此可將沖瓶后的洗瓶水進(jìn)行收集，并使用膜過濾器進(jìn)行過濾，過濾后再進(jìn)行消毒，確保水體的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)都合乎要求后可用于洗瓶預(yù)浸泡工藝使用，更可直接替換自來水用于熱風(fēng)機(jī)冷卻、真空泵循環(huán)水等。

圖1 為江蘇某藥廠減排設(shè)計(jì)前后用水量對比，把水針生產(chǎn)線洗瓶水處理后再利用于真空泵用水，真空泵用水量由優(yōu)化前的0.04 m3/d，降至優(yōu)化后的0 m3/ d；每兩周一次的換水量由優(yōu)化前的3 m3/次，降至優(yōu)化后的0 m3/次。

圖1 江蘇某藥廠減排設(shè)計(jì)前后用水量對比

3.4 制水系統(tǒng)降碳減排設(shè)計(jì)

在藥品的生產(chǎn)過程中，需要使用純水機(jī)制備純化水，很多藥廠純水系統(tǒng)生產(chǎn)轉(zhuǎn)化率不高，低于80%，顯然對制水系統(tǒng)的降碳減排設(shè)計(jì)也是整個(gè)制藥廠設(shè)備降碳減排的重要突破口。造成純化水生產(chǎn)轉(zhuǎn)化率偏低的關(guān)鍵原因是系統(tǒng)排水量過大，占比超過總排水量的90%[6]。在傳統(tǒng)制水系統(tǒng)中，通常采用二級反滲透系統(tǒng)除去水中過量的無機(jī)鹽成分，雖然這種工藝性能穩(wěn)定、已經(jīng)得以成熟應(yīng)用，但耗能高和效率低等問題較為突出。為此，當(dāng)前的制藥廠制水系統(tǒng)中普遍采用RO 膜系統(tǒng)濃水回收技術(shù)進(jìn)行節(jié)水降耗，考慮到RO 膜系統(tǒng)的濃水排水量占到系統(tǒng)進(jìn)水量的20%左右，對于濃水進(jìn)行回收很有必要。盡管濃水中的鹽分因聚集作用而含量較高，但這種水經(jīng)過深度處理后仍可進(jìn)行再次利用，如處理過的濃水可回收至原水箱或用于植物灌溉、清潔等工作。

當(dāng)然，除了使用廢水回收處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗之外，對水處理工藝進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)也不可或缺?？伸`活調(diào)節(jié)制水系統(tǒng)，無機(jī)鹽成分含量低的源水只需采用一級反滲透系統(tǒng)即可，而無機(jī)鹽成分含量較高的源水可不局限于傳統(tǒng)的二級反滲透系統(tǒng)，選用新脫鹽工藝，如納米濾芯預(yù)處理和一級反滲透系統(tǒng)聯(lián)合使用，或小二級反滲透系統(tǒng)和其他預(yù)處理方式的優(yōu)化設(shè)計(jì)等，以實(shí)現(xiàn)節(jié)水降耗的目標(biāo)[7]。

3.5 清潔能源的應(yīng)用

清潔能源具有較強(qiáng)的再生能力，且在最終排放的過程中通常不會對環(huán)境造成明顯污染，顯然采用清潔能源對于實(shí)現(xiàn)制藥設(shè)備的降碳減排目標(biāo)有重要作用。在制藥行業(yè)中，耗能最高的項(xiàng)目是電能，因此為降低因大量用電引發(fā)的碳排放過高問題，制藥廠可引入光伏發(fā)電來對部分基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行供電，同時(shí)還可引入電池站或冷凍水蓄水池等儲能站儲存低谷時(shí)期的電能來補(bǔ)充用電高峰時(shí)期的能源缺口，實(shí)現(xiàn)能源的合理利用。同時(shí)，在一些設(shè)備的運(yùn)行過程中會產(chǎn)生大量的熱量，可以利用相關(guān)裝置將這些熱量回收利用，如將收集空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的大量熱能回收并換熱為熱水用于生產(chǎn)生活使用等。當(dāng)然，制藥廠也可采用熱電聯(lián)供方式取代傳統(tǒng)供熱方式，以進(jìn)一步提高能源利用率和降碳減排水平[8]。

3.6 環(huán)境管理信息化系統(tǒng)

制藥廠降碳減排設(shè)計(jì)離不開信息化技術(shù)的支撐，因此制藥廠要建立環(huán)境管理信息化系統(tǒng)，加強(qiáng)系統(tǒng)的軟件和硬件兩方面建設(shè)，積極應(yīng)用傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能技術(shù)等一系列先進(jìn)技術(shù)。如采用SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)）、MES（Manufacturing Execution System，制造執(zhí)行系統(tǒng)）等自動(dòng)化控制系統(tǒng)對制藥廠房環(huán)境參數(shù)和制藥工藝參數(shù)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)問題時(shí)可第一時(shí)間自動(dòng)調(diào)整，確保制藥過程始終在節(jié)能環(huán)保的要求下進(jìn)行，促進(jìn)制藥廠實(shí)現(xiàn)綠色生態(tài)化發(fā)展。

3.7 制藥廠污水站降排技術(shù)應(yīng)用

制藥廠污水主要包含以下4 類，分別是抗生素生產(chǎn)廢水、合成藥物生產(chǎn)廢水、中成藥生產(chǎn)廢水和各類制劑生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的洗滌廢水，具有成分復(fù)雜、有機(jī)物含量高、毒性大和生化性差等特點(diǎn)。通常采用物化、生化技術(shù)對污水進(jìn)行消毒和凈化處理，以降低污水排放給環(huán)境帶來的污染，有條件的制藥企業(yè)還可將處理后廢水進(jìn)行中水回收利用，如應(yīng)用于水源熱泵系統(tǒng)、衛(wèi)生沖洗等。對于污水處理中剩余的污泥，也需要進(jìn)行深度處理，如臭氧+生物活性炭聯(lián)合工藝等，不僅使污泥達(dá)到徹底的無害化程度，更能夠使之變廢為寶、為制藥廠創(chuàng)造額外的經(jīng)濟(jì)效益。

3.8 其他降碳減排技術(shù)的應(yīng)用

制藥廠在日常工作中需注重設(shè)備的更新，及時(shí)淘汰使用時(shí)間較長的老式設(shè)備，積極引進(jìn)和應(yīng)用國際上領(lǐng)先的高節(jié)能高效率低碳低排放的制藥設(shè)備，如磁懸浮變頻離心式冷水機(jī)、汽水串聯(lián)噴射真空機(jī)組等設(shè)備，這些工作有助于從源頭上控制設(shè)備的碳排和污染物排放。

4 結(jié)束語

由于制藥設(shè)備在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生較高能耗，因此對其進(jìn)行降碳減排處理是未來發(fā)展的趨勢。制藥廠要發(fā)揮現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的優(yōu)勢，在未來的工作中采用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)對現(xiàn)有的設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化、改進(jìn)，確保藥品生產(chǎn)工作能緊密結(jié)合降碳減排的發(fā)展大趨勢，從而更快更好地實(shí)現(xiàn)降碳減排的最終目標(biāo)，推動(dòng)制藥廠長期、穩(wěn)定的發(fā)展。