（环境工程专业论文）制药行业产排污衡算及辅助环境管理软件的开发与应用.pdf

0 卜，：汽i ! ，lff l、iili0，、 ， ij1l q一一f1 心 t s ： at h e s i si ne n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n gt h e o r y d e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o no ft h e e n v i r o n m e n t a l m a n a g e m e n ts o f t w a r ef o r p h a r m a c yi n d u s t r y b yz h a oc h u n b a i s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rh u x i a o m i n n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y m a r c h2 0 0 9 一 ， ，1 - 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文 中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经 发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文 中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：撕 e l 期：川r 7 弓 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用 学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论 文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可 以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后： 半年函一年口一年半口两年口 学位论文作者签名：殛缸桷 9 签字日期： 卅1 弓。 钐； 触似 讯吁 名期签日币师字导签 一 一 - ) 东北大学硕士学位论文摘要 制药行业产排污衡算及辅助环境管理软件的开发及应用 摘要 近年来，随着环境保护工作的发展，环境管理工作也在逐步深化。工业 污染由末端治理向生产全过程控制转变，是工业系统环境保护工作的一次战 略转移，具有重大而深远的意义。制药行业生产工艺复杂，涉及多种化工原 料及化工过程，产污量大，污染物种类多，多数副反应的机理和过程尚不明 确，现有的监测手段和传统的物料衡算分析方法一般很难准确快速地核算其 排污情况，成为此类行业环境监察和环境管理的难点。 本文以东北制药集团有限公司为原形，系统地分析和总结制药行业的共 性问题，开发研究了制药行业产排污衡算及辅助环境管理软件，并利用 该集团生产线的现场环境监测结果对软件进行测度和调整，以实现该成果在 相关行业的推广和应用。 该项研究针对项目的复杂性，对过程不明确的副反应建立灰箱或黑箱计 算模型，同时辅以相对应的实际监测工作，利用实测数据调整相关参数。同 时软件可利用各数据间的逻辑关系，自动分析数据的真实性和可靠性，并通 过人机交互给出分析结论提醒用户对数据进行核查和修改，这不仅可以简化 物衡计算的工作量，同时也在结果上确保了物衡计算与真实情况的吻合程 度。 模拟模型应用v b 程序访问e x c e l 文件，同时利用了计算机语言编程的 科学计算功能和e x c e l 的数据库功能，增强了计算软件的可移植性。应用计 算模型进行物料平衡计算，减少计算工作量的同时，还可以通过相关参数的 调整和率定，简少实测核查的工作量。 本次研究应用东北制药厂的实测数据及历史监测数据进行模型检验和 参数确定，并应用计算模型进行了东北制药厂的物料平衡计算，预测了相关 工艺改进和调整后的产排污情况，对东北制药厂的清洁生产和环境管理提出 了合理化建议。 关键词：产排污衡算；环境管理软件；制药行业；污染物 i i o 4 1 t ：i - 东北大学硕士学位论文a b s t f a c t d e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o no f t h ee n v i r o n m e n t a l m a n a g e m e n ts o f t w a r ef o rp h a r m a c yi n d u s t r y a b s t r a c t i nr e c e n t y e a r s ，w i t h t h e d e v e l o p m e n t o fe n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o n ， e n v i r o n m e n t a lm a n a g e m e n th a s g r a d u a l l yd e e p e n e d t h ed i v e r s i f i c a t i o no f i n d u s t r yp o l l u t a n t sm a n a g e m e n tf o r mt h ee n dt ot h ew h o l ep r o c e s si sas t r a t e g i c s h i f to fe n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o na n df a r r e a c h i n gs i g n i f i c a n c e t h ec o m p l e x i t y o ft h ep h a r m a c e u t i c a li n d u s t r y p r o d u c t i o np r o c e s s e s ，i n v o l v i n gav a r i e t yo f c h e m i c a lm a t e r i a l sa n dc h e m i c a lp r o c e s s ，p r o d u c i n gal a r g eq u a n t i t yo fs e w a g e ， m a n yk i n d s o fp o l l u t a n t s ，t h em a j o r i t yo ft h er e a c t i o nm e c h a n i s ma n dt h e p r o c e s si sn o ty e tc l e a r ，t h ee x i s t i n gm o n i t o r i n gt o o l sa n dt r a d i t i o n a lm e t h o d so f m a t e r i a lb a l a n c e a n a l y s i sg e n e r a l l y d i f f i c u l tt o q u i c k l y a n d a c c u r a t e l y a c c o u n t i n gf o ri t ss e w a g es i t u a t i o nh a sb e c o m es u c hi n d u s t r ye n v i r o n m e n t a l m o n i t o r i n ga n de n v i r o n m e n t a lm a n a g e m e n td i f f i c u l t 。 i nt h i sp a p e r ，t h en o r t h e a s tp h a r m a c e u t i c a lg r o u pc o ，l t d i st h ep r o t o t y p e a tt h es a m e t i m e ，s y s t e m a t i c a l lya n a l y z e da n ds u m m a r i z e dt h ec o m m o n p r o b l e m so ft h ep h a r m a c e u t i c a li n d u s t r y ，d e v e l o p m e n to f ”t h ee n v i r o n m e n t a l m a n a g e m e n ts o f t w a r ef o rp h a r m a c e u t i c a li n d u s t r y ”a n dt h eu s eo ft h eg r o u p a tt h es c e n eo ft h ep r o d u c t i o nl i n ee n v i r o n m e n t a lm o n i t o r i n gm e a s u r er e s u l t s a n da d j u s tt h es o f t w a r ei no r d e rt oa c h i e v et h er e s u l t si nt h ep r o m o t i o no f r e l a t e di n d u s t r i e sa n da p p l i c a t i o n s f o rt h ec o m p l e x i t yo ft h ep r o j e c t ，w ee s t a b l i s h e db l a c ko r g r a y - b o xt o c o m p u t ei nt h eu n c l e a rp r o c e s so fa d v e r s er e a c t i o n sa n da d j u s tt h er e l e v a n t p a r a m e t e r sw i t hm e a s u r e dd a t a a tt h es a m et i m e ，t h es o f t w a r ec a nm a k eu s eo f t h el o g i c a lr e l a t i o n s h i pa m o n gd a t a ，a u t o m a t i ca n a l y s i so ft h ea u t h e n t i c i t ya n d r e l i a b i l i t y o fd a t aa n d t h r o u g ha n a l y s i s o ft h ec o n c l u s i o n sa r e g i v e n h u m a n c o m p u t e ri n t e r a c t i o nt or e m i n du s e r so ft h ed a t av e r i f i c a t i o na n dr e v i s i o n ， n o to n l yc a ns i m p l i f yt h ec a l c u l a t i o no fm a t e r i a lv a l u ef o rt h ew o r k l o a db u ta l s o e n s u r e dt h ed e g r e eo fm a t c hb e t w e e nc a l c u l a t e dr e s u l t sw i t ht r u ev a l u e i i i ， 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h i ss t u d ye s t a b l i s h e das i m u l a t i o nm o d e lo ft h ep r o d u c t i o np r o c e s s ，t h e a p p l i c a t i o no fv bp r o g r a ma c c e s se x c e ld o c u m e n t s ，a tt h es a m et i m et h eu s e o fac o m p u t e rp r o g r a m m i n gl a n g u a g ef o rs c i e n t i f i cc o m p u t i n ge x c e ld a t a b a s e f u n c t i o n sa n df e a t u r e st oe n h a n c et h ep o r t a b i l i t yo ft h es o f t w a r e a p p l i c a t i o no fm a t h e m a t i c a lm o d e lf o rc a l c u l a t i n gt h em a t e r i a l b a l a n c e c a l c u l a t i o nc a nr e d u c et h ec o m p u t a t i o n a lw o r k l o a da n db ea d j u s t e dt h r o u g ht h e r e l e v a n tp a r a m e t e r sa n dt h er a t e ，m e a s u r e dl e s ss i m p l ev e r i f i c a t i o nw o r k l o a d i n a d d i t i o n ，t h eb a l a n c eo fp o l l u t a n t sc a nb ep r e d i c t e da f t e rt h ei m p r o v e m e n to f i n d u s t r i a l p r o c e s s a n dr a t i o n a l i z a t i o n p r o p o s a l s c a nb e g i v e n f o rc l e a n e r p r o d u c t i o na n dc o r p o r a t ee n v i r o n m e n t a lm a n a g e m e n t t h eo b s e r v e dd a t ao ft h en o r t h e a s tp h a r m a c e u t i c a lg r o u pc o ，l t d w e r e u s e dt oc h e c kt h em o d e la n da d j u s ti t sp a r a m e t e r s t h e nt h em o d e lw a sa p p l i e d t oc a l c u l a t et h ep o l l u t i o n so ft h e f a c t o r ya n ds o m es e n s i b l e a d v i c e so nt h e e n v i r o n m e n t a lm a n a g e m e n tw e r eg i v e na c c o r d i n gt ot h ec a l c u l a t i o n k e y w o r d s ：b a l a n c e s e w a g e ；e n v i r o n m e n t a lm a n a g e m e n t ；s o f t w a r e ；t h e p h a r m a c e u t i c a li n d u s t r y ；p o l l u t a n t s i v j ， 东北大学硕士学位论文目录 目录 独创性声明i 摘要i i a b s t r a c t i i i 第一章绪论1 1 1 制药行业废水概述1 1 1 1 制药废水的分类2 1 1 2 制药废水的特点2 1 2 国内制药行业环境问题现状3 1 3 清洁生产的内涵5 1 3 1 清洁的原料6 1 3 2 清洁的工艺6 1 3 3 清洁的产品。7 1 4 课题背景、研究目的及意义7 1 5 课题的创新点及解决方案8 1 5 1 课题的创新点8 1 5 2 解决方案8 第二章东北制药集团企业概况1 0 第三章调查分析方法1 3 3 1 调查分析目的1 3 3 1 1 核算产污量和排污量用于计算模型的检验和相关参数确定1 3 v 东北大学硕士学位论文 目录 3 1 2 提出清洁生产和环境管理的合理化建议13 3 2 调查分析方法1 3 3 3 监测制度1 4 3 3 1 监测目的1 4 3 3 2 监测范围1 4 3 3 3 监测内容15 3 3 4 监测点位15 3 3 5 监测频率1 6 3 3 6 监测项目17 第四章制药行业产排污衡算及辅助环境管理软件1 8 4 1 软件功能简介1 8 4 2 软件技术目标1 8 4 2 1 技术目标1 8 4 2 2 技术内容18 4 2 3 技术方法和路线1 8 4 3 物料衡算计算软件的开发过程1 9 4 3 1 项目计划1 9 4 3 2 系统设计1 9 4 4 软件模块结构图2 0 4 5 软件说明2 1 4 5 1 物质总表录入说明21 4 5 2 数据文件页录入说明2 3 第五章生产工艺流程及排污结点分析2 5 v 1 ， 东北大学硕士学位论文目录 5 1v c 生产线2 5 5 1 1 产品及产量2 5 5 1 2 工艺流程及排污结点一2 5 5 1 3 化学反应方程式2 9 5 1 4v c 生产污染因子分析3 0 5 1 5 物料平衡计算3 0 5 2 脑复康公司3 2 5 2 1 产品及产量3 2 5 2 2 化学反应方程式3 3 5 2 3 工艺流程及排污节点3 4 5 2 4 物料平衡计算3 6 5 3 十二公司( 齐多夫定a z t 生产线) 3 7 5 3 1 产品及产量3 7 5 3 2 化学反应方程式3 7 5 3 3 工艺流程及排污节点3 8 5 3 4 物料平衡计算3 9 5 4 头孢车间4 0 5 4 1 产品及产量4 0 5 4 2 主要化学反应方程式4 0 5 4 3 工艺流程及排污节点4 l 5 4 4 物料平衡计算4 2 5 5 综合产排污衡算结果分析一4 4 第六章综合污水处理厂4 6 v i i - ， r i 东北大学硕士学位论文 6 1 总体工艺设计参数 6 1 1 工艺流程 6 1 2 主要功能单元 6 2 运行现状调查 6 3 污泥产排量分析 6 3 1 污泥产生量的计算方法 2 8 1 6 3 2 污泥产量核算与分析 6 4 固废管理情况 第七章结论和建议 参考文献 致谢 作者简历 v i i i 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 第一章绪论 我国是一个水资源缺乏的国家，人均水资源占有量仅为世界人均占有量 的四分之一。目前，我国严重缺水的城市有百多个，缺水问题己成为我国 许多地区经济和社会发展的主要限制因素。与此同时，在我国大部分城市和 地区，本已极为有限的水资源还受到水质恶化和水生态系统破坏的严重威胁 。据统计，全国有监测系统的l2 0 0 多条河流中，已有8 5 0 余条受到不同程度 的污染，其中淮河、松花江、海河是污染比较严重的几个流域心1 。工业废水 的排放是导致水环境污染的一个重要原因1 。 随着生物工程技术在本世纪的飞速发展，医药工业在国民经济中的比重 逐年上升。但是，在医药生产过程中所排放的大量废水，己成为许多水体的 主要污染源“1 。2 0 0 2 年，国家统计局汇总了2 0 2 9 家制药企业的生产废水排 放，总量达3 6 6 9 l 万吨，达标排放3 2 0 9 3 万吨。制药废水不能达标排放或直 接排放，将严重污染水体，对环境造成直接危害。因此，制药工业特别是原 料药工业的污染问题一直是外界关注较多的问题，是国家环保规划要重点治 理的12 个行业之一晦1 。据统计，制药工业占全国工业总产值的1 7 ，而污 水排放量占2 。一般一种原料药往往有几步甚至十几步反应，使用原材料数 种或十几种，甚至高达三、四十种，原料总消耗有的达l o k g k g 产品以上， 高的超过2 0 0 k g k g 产品。从而产生的“三废 量大，废物成分复杂，污染 危害严重。 1 1 制药行业废水概述 医药产品按其特点可分为抗生素、有机药物、无机药物和中草药四大类。 目前，我国生产的常用药物达2 0 0 0 种左右，不同种类的药物所采用的原料种类 和数量各不相同。此外，丕同药物的生产工艺及合成路线差别又比较大，尤其 在制药的后一阶段，即提纯和精制的过程中，采用的工艺方法也不同。为了提 高药物的药性及对疾病的针对性，在医药的生产过程中往往需要将生物、化学 和物理等诸多工艺进行综合，如生物发酵法生产的药物( 抗生素等) ，需经后 期的化学合成而提高其有效性。因此，造成制药生产工艺及废水的组成十分复 东北大学硕士学位论文第一章绪论 杂副。 1 1 1 制药废水的分类 药物生产过程中不同药物品种和生产工艺产生的废水水质和水量也存在 着较大的差异。一般情况下，制药工业废水按医药产品特点和水质特点可以分 为四大类7 1 ： 1 ) 合成药物生产废水 此种废水的水质水量变化大，大多含难生物降解物和微生物生长剂。 2 ) 生物法制药生产发酵废水 生物法制药生产发酵废水，根据其生产特点可分为提取废水、洗涤废水、 维生素c 生产废水和其它废水，其中提取废水的有机物浓度和抑菌物质最高， 为该类废水的主要污染源，属较难处理废水。 3 ) 中成药生产废水 中成药生产废水水质波动很大，c o d 可高达6 0 0 0 m g l ，b o d 5 达2 5 0 0 m g l ， 此类废水中主要含天然有机污染物。 4 ) 各类制剂生产过程中的洗涤水及冲洗水 这类废水一般污染程度不大，主要来自原料洗涤水、原药煎汁残液和地面 冲洗水。 1 1 2 制药废水的特点 制药废水，特别是制药工业的中成药合成工艺所产生的废水往往具有如下 特点1 ： 1 ) 水质成分复杂 医药产品生产的特点是流程长、反应复杂、副产物多、反应原料常为溶剂 类物质或环状结构的化合物，使得废水中的污染物质组分繁多复杂，增加了废 水的处理难度。 2 ) 废水中污染物质含量高 制药工业生产过程本身大量使用各种中草药原料，原料利用率低，大部分 随废水排放，往往造成废水中的污染物含量居高不下。 3 ) c o d 值高 在制药工业中，c o d 在几千、几万毫克升的废水是经常可以见到的。这是 由于原料反应不完全所造成的大量副产物和原料或是生产过程中使用的大量 2 oz 东北大学硕士学位论文第一章绪论 溶剂介质进入了废水体系中所引起的。 4 ) 有毒有害物质多 制药废水中有许多有机污染物对微生物是有毒有害的，如卤素化合物、硝 基化合物、有机氮化合物、具有杀菌作用的分散剂或表面活性剂等。 5 ) 生物难降解物质多 制药废水中的有机污染物大部分属于生物难以降解的物质，如卤素化合 物、醚类化合物、硝基化合物、偶氮化合物、硫醚及a 类化合物、某些杂环化 合物等。 6 ) 有的废水中盐分含量高 废水中过高浓度的盐分对微生物有明显的抑制作用。一些未经驯化的微生 物的活性将受到抑制，c o d 的去除率将明显下降，会造成污泥体积膨胀，水面 泛出大量泡沫，微生物相继死亡。 7 ) 有的废水色度非常高 有颜色的废水本身就表明水体中含有特定的污染物质，从感官上使人产生 不愉快和厌恶的心理。另外，有色废水可以阻截光线在水中的通行，从而影响 水生生物的生长，以及抑制由日光催化分解有机物质的自然净化能力。 现在，人们越来越清楚地认识到，要彻底解决医药废水的污染问题，必须 进行综合治理。基于这一观点，一方面要推广清洁生产工艺，即从生产管理入 手，减少对资源和能源消耗量的同时，减少污染物的排放量；另一方面，在实 行清洁生产的同时，对生产产生的污染物进行治理：再者，从资源利用方面看， 强化资源和能源的回收工艺，用以回收废水中的有用物质并实现综合利用是很 重要的，而废水经深度处理后回用，实现废水资源化，更具有良好的前景，可 以实现社会效益、环境效益、经济效益的高度统一的目的，促进工业可持续性 发展哺1 。 1 2 国内制药行业环境问题现状 随着我国对环境保护的要求日益提高，人们的环保意识不断增强，属于 高能耗、高污染的发酵类、化工类原料制药企业已成为社会各界关注的焦点。 在发酵类制药工业中，青霉素工业盐、维生素c 等品种是我国产量最大也是 环保污染较为严重的。 - 3 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 几年来，原料药企环保违规事件此起彼伏，而一些原料药企聚集的地区 如台州椒江、绍兴新昌、成都彭州更是一度成为污染重灾区。近日，因为污 染问题突出，宁夏启元药业有限公司被媒体曝光。据了解，自2 0 0 6 年以来， 银川市环保部门就不断收到对这家药业公司的投诉。投诉称，宁夏启元药业 长期以来缺乏必要的环保设施，恶意排放废气和废水，使周围数万居民常年 闻臭气、喝污水，群众对此意见很大。广济药业、联邦制药( 成都) 有限公 司等制药企业同样因违法排污被媒体曝光。目前，环境污染问题已经使整个 制药行业的社会形象受到了影响，为扭转这种局面，严抓环保是非常必要的， 有利于行业的优胜劣汰和健康。 制药行业环保治理是一项技术含量很高的工作，必须树立创新的理念， 其难度将不亚于实施g m p ，有些通用的技术也需要企业自身的消化和吸收才 能见效，所以，必须以政策为导向，技术作支撑，经济为基础。 目前，大型原料药企环保投入都过亿元，如石药集团目前在环保上的支 出就高达3 5 亿元，华药集团、海正药业为解决环保问题，也耗资达2 亿元。 据了解，华药集团等大型企业一直重视环保治理，用于环境保护污染治理的 投资费用累计达到3 亿元，年运行费用5 0 0 0 多万元，环保治理设施1 1 套， 日处理污水5 万吨左右。另外，该企业下一步还要继续加大环保投入，在“十 一五 期间在环境整治方面还要投资2 6 亿元。石药集团中润公司正在由粗 放型、重污染企业向清洁生产、环境友好型企业转变，从重经济增长轻环境 保护，转变为保护环境与经济增长并重，在保护环境中求发展，加强了企业 可持续发展能力。华药集团认识到，解决环保问题要从调整产品结构入手， 从工艺改进入手，建设低消耗、低污染、高附加值的产品，向医药行业的高 端产品进军，实施精细化管理，走资源节约、环境友好的可持续发展之路。 2 0 0 9 年，制药工业环保标准正式进入征求意见阶段。国家环保总局和国 家质量监督检验检疫总局联合向外公布了制药工业水污染物排放标准( 下 称新标准) 中发酵类和化学合成类两个子标准的征求意见稿。这是首个 针对制药工业出台的环保新标准，在此之前，制药工业并无专门的环保标准， 执行的是1 9 9 6 版的污水综合排放标准，该标准中将制药工业划分为生 物制药工业和化学制药工业。而此番即将出台的新标准体系则划分为发 酵类、化学合成类、提取类、生物工程与生物制品类、中药类、混装与加工 制剂类等六个子标准。 4 ， 东北大学硕士学位论文第一章绪论 大部分的原料药厂现在执行的都是原标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 中的二级标 准，如c o d 排放限值为3 0 0 ，而新标准将限值提高到了15 0 ，提高了一 倍，这对原料药企业将会是个很大的触动。从公布的新标准征求意见 稿看，新标准比g b 8 9 7 8 - 1 9 9 6 标准进行了大幅度的提高。其中，发酵类 企业c o d ( 化学需氧量) 、b o d ( 生物需氧量) 、s s ( 悬浮物) 和总氰化物排 放标准值严于美国标准，n h 。- n ( 氨氮) 值介于美国标准日最大值和月均值之 间；b o d 、s s 、n h 。一n 值宽于世界银行标准，c o d 值与世界银行标准一致；p h 值与世界银行、美国标准一致。化学合成类的上述各项标准亦高于美国标准， 与世界银行标准一致。与此同时，与旧标准不同，新标准将对污水排放 设置两种控制指标，即最高允许排放浓度和单位产品基准排水量，后一指标 正是欲避免企业经常简单地采用稀释的方式来达到浓度限值。 新标准有关起草单位估计，标准在2 0 1 0 年如果能得到全面实施，将 使我国发酵类制药企业部分代表性药物在产量不变及产量增加2 0 的情况 下，c o d 的排放量将由2 0 0 5 年的15 7 17 7 吨降至2 0 1 0 年的2 6 2 0 9 吨及3 1 4 5 1 吨，削减量分别为8 3 及8 0 。 预计，随着新标准的提高，企业在环保上的投入无疑也将加大。制定这 一标准的目的非常清晰：为实现国家制药产业结构的优化调整，首先必须建 立和完善良好的市场秩序，依靠运用法律、经济和行政手段，关闭和淘汰产 品质量低劣、浪费资源、污染严重的企业及落后工艺技术和设备；扶植和支 持符合g m p 要求、优质、高效、环保和生产技术先进的制药企业的发展，增 强行业的国际竞争力。这就需要有一部适合制药行业特点、控制指标更为明 确、更具有操作性的行业污染物排放标准。 虽然该标准有一定的超前性，企业要达到其所规定的标准有困难。但是， 从整个医药行业角度来说，其影响是利大于弊。因为统一排放标准，可以限 制一些小企业的无序排放行为，增加其生产成本，进而可以大大限制其在市 场上的恶意竞争。 1 3 清洁生产的内涵 在可持续发展战略的指导下，联合国环境规划署综合了各种说法，采用 “清洁生产这一术语，来表征从原料、生产工艺到产品使用全过程的广义 的污染防治途径，明确提出了以下概念阳1 ： 5 - 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 清洁生产是一种新的创造性的思想，该思想将整体预防的环境战略持续 应用于生产过程、产品和服务中，以增加生态效率和减少人类及环境的风险。 一一对于生产过程，要求节约原材料和能源，淘汰有毒原材料，减少降 低所有废弃物的数量和毒性； 一一对于产品，要求减少从原材料提炼到产品最终处置的全生命周期的 不利影响； 一一对于服务，要求将环境因素纳入设计和所提供的服务中。 联合国环境规划署将清洁生产的定义上升到一种战略的高度，突出了整 体预防、生态效率、环境战略、全生命周期等重要概念，覆盖了生产、产品 和服务全过程，十几年来盛用不衰。 由清洁生产的定义，不难了解其具体内容主要包括清洁的原料、材料及 能源；清洁的工艺；清洁的产品和服务。由于清洁生产内容较多，涉及了项 目开发建设从规划、布局、可研、环评、设计、施工、生产及产品服务的众 多环节，因此它体现的污染防治对策是整体预防。其内涵主要概括为以下三 方面n 1 5 1 ： 1 3 1 清洁的原料 清洁的原料是指产品生产中能被充分利用而极少产生废物和污染的原 料。选择清洁的原料是清洁生产的一个重要条件，清洁原料的第一个要求是 可以在生产中被充分利用，生产产品所用的大量原料中，通常只有部分物质 是生产中需要的，其余部分成为杂质，在生产物质的转换过程中，常常作为 废物被弃掉，即原料未能充分利用。如果选用纯度高的原材料，则杂质少、 转换率高，废物的排放量相应减少。第二个要求是清洁的原料中不含有毒、 有害物质，如果原料内含有有毒、有害物质，在生产过程和产品使用中常常 产生毒害和环境污染。清洁生产应当通过技术分析，淘汰有毒、有害的原材 料，采用无毒或低毒的原料。 1 3 2 清洁的工艺 清洁的生产工艺可以将生产过程中可能产生的废物减量化、资源化、无 害化，甚至将废物消灭在生产过程中。废物的减量化就是改善生产工艺技术， 采用先进的高效生产设备，提高原料利用率，使原材料尽可能转化为产品从 而使废物达到最小值。废物资源化是将生产环节中的废物综合利用，转化为 6 东北大学硕士学位论文第一章绪论 下一步生产的资源，变废为宝。废物无害化就是减少或消除将要离开生产过 程的废物的毒性，使之不危害环境和人类。 1 3 3 清洁的产品 清洁的产品，就是有利于资源的有效利用，在生产、使用和处置的全过程 中不产生有害影响的产品，清洁的产品是清洁生产的基本内容之一。清洁产 品设计工艺应使产品功能性强，既满足人们需要又省料、耐用的同时，遵循三 个原则精简零件，既容易拆卸、稍经整修可重复使用、经过改进能够实现创 新。 清洁生产是一个相对的概念，所谓清洁的能源、清洁的工艺以至清洁的产 品是和现有的能源、工艺、产品相比较而言的，因此推行清洁生产本身是个 不断完善的过程，随着社会经济的发展和科学技术的进步，需要适时地提出 更新的目标，争取达到更高的水平。 1 4 课题背景、研究目的及意义 制药行业涉及多种化工原料及化工过程，产污量大，污染物种类多，同 时工艺过程复杂，多数副反应的机理和过程尚不明确，现有的监测手段和传 统的物料衡算分析方法一般很难准确快速地核算其排污情况，成为此类行业 环境监察和环境管理的难点。因此，我们以东北制药集团有限公司为原型， 同时系统地分析和总结制药行业的共性问题，开发编制制药行业产排污衡 算及辅助环境管理软件，并利用东药集团生产线现场环境监测结果对软件 进行测度和调整，并力求实现该成果在相关行业中的推广和应用，为环境管 理提供有力的技术支持。 东北制药集团有限责任公司成立于1 9 9 0 年8 月2 8 日，是中国医药行业 的一家综合性企业集团，是国家首批5 5 家试点企业集团之一。东北制药总 厂是东北制药集团公司重点骨干企业，是我国大型的以化学合成为主，兼有 生物发酵和制剂产品的国有综合性制药工业企业，始建于1 9 4 6 年，主要生 产维生素类、磺胺类、抗菌素类等多种原料药以及医药中间体和制剂等。东 药总厂共有1 4 个原料药生产公司，2 2 种原料药产品，2 个制剂生产公司， 7 7 种制剂产品。因此，组织相关技术力量，系统地分析药厂各生产工艺的产 污环节，对产排污量进行全面核查和分析，对于科学预测污染情况，有效控 。7 - 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 制和防止污染，方便环境管理，具有极其重要的意义。 1 5 课题的创新点及解决方案 1 5 1 课题的创新点 与传统的物料平衡计算方法不同，本次研究针对项目的复杂性，对过程 不明确的副反应建立灰箱或黑箱计算模型，同时辅以相对应的实际监测工 作，利用实测数据调整相关参数。同时软件可利用各数据间的逻辑关系，自 动分析数据的真实性和可靠性，并通过人机交互给出分析结论提醒用户对数 据进行核查和修改，这不仅可以简化物衡计算的工作量，同时也在结果上确 保了物衡计算与真实情况的吻合程度。 本次研究建立了生产工艺的模拟模型，应用v b 程序访问e x c e l 文件， 同时利用了计算机语言编程的科学计算功能和e x c e l 的数据库功能，增强了 计算软件的可移植性 应用数学计算模型进行物料平衡计算，减少计算工作量的同时，还可以 通过相关参数的调整和率定，减少实测核查的工作量。此外，还可以对工艺 过程改进和调整后的产排污情况进行预测。 1 5 2 解决方案 药厂生产过程中产生的污染物种类繁多，成分复杂，厂区经过多次的改 扩建，工程环境也很复杂，生产原料和中间产物及应用的有机溶剂，具有挥 发性，无组织排放情况较多，这些都给调查工作带来了困难。因此在物料衡 算中未知和难确定因素很多。为了解决这个问题，物料衡算工作计划分以下 几个主要步骤进行： 首先进行质量平衡监测计算，只核算各个反应单元和输运过程中物料 的质量分流情况。 在质量平衡计算的基础上，对主要指标( c o d 、p h 、n 、p 、挥发性 有机物) 进行监测和计算。 系统分析各生产工艺产污环节，并以分析和调查工作为基础编制计算 软件。 利用实测结果验证计算软件，调整并确定相关参数。 8 东北大学硕士学位论文 第一章绪论 应用计算软件，对主要工艺参数和排污系数进行敏感性分析。 产排污计算核定各产污环节的产污系数( 根据生产报表和生产计划， 设计代表性生产周期进行计算) 。对产排污量进行核算或预测，为控制污染、 改进工艺、清洁生产和环境管理等问题提出合理化建议。 - 9 - 东北大学硕士学位论文g = - 章企业概况 第二章东北制药集团企业概况 东北制药集团有限责任公司成立于1 9 9 0 年8 月2 8 日，是中国医药行业 的一家综合性企业集团，是国家首批5 5 家试点企业集团之一。东北制药总 厂是东北制药集团公司成员单位的重点骨干企业，是我国大型的以化学合成 为主，兼有生物发酵和制剂产品的国有综合性制药工业企业，始建于1 9 4 6 年。主要生产维生素类、磺胺类、抗菌素类等多种原料药以及医药中间体和 制剂等6 0 多个品种。 全厂现有职工7 0 0 0 人，工程技术人员占2 0 ，全厂十个分公司，七个中 外合资企业，厂内设有研究院，拥有现代化的科研设备和实验仪器，该院被 认定为国家级技术中心。此外设有“工程设计院”，“药品检测中心”、“计算 机中心”等。东药总厂作为国内合成药物的生产基地，长期以来开发研究了 多种具有国际、国内先进水平的药物。近年来，随着市场经济的不断深入， 东药适应市场经济的需求不断开发新产品，并且承担了多项国家科技攻关项 目，获得国家、省、市多项科技成果。 根据沈阳市铁西新区“十一五 规划，东北制药集团下属的东北制药总 厂、沈阳施德药业有限公司及沈阳第一制药厂现在厂区已经被规划为商业用 地，现有各厂区的存在已经影响了城市的发展，同时考虑到东药目前的现状 和未来的发展方向，拟将东北制药总厂的制剂公司、沈阳施德药业有限公司 及沈阳第一制药厂各制剂生产线迁往东北制药总厂张士制药公司，组建东北 制药集