DB13∕T 5363-2021 生物和化学制药行业挥发性有机物与恶臭污染控制技术指南.pdf
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1、ICS 13.020.40 CCS Z 05 DB13 河北省地方标准 DB 13/T 53632021 生物和化学制药行业挥发性有机物与恶臭污染控制技术指南 Technical guide for the control and prevention of volatile organic compounds and odor pollution in biological and chemical pharmaceutical industry 2021 - 01 - 21 发布 2021 - 02 - 21 实施 河北省市场监督管理局 发 布 DB13/T 53632021 I 目 次
2、前言 . II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 总则 . 2 5 生产工艺及产污节点 . 2 6 污染源排放特征及减量 . 3 7 治理技术 . 4 8 监督管理 . 8 附 录 A (资料性) 常用的有机溶剂 . 11 附 录 B (资料性) 废气收集系统风量计算原则 . 13 参考文献 . 15 DB13/T 53632021 II 前 言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由河北省生态环境厅提出并归口
3、。 本文件起草单位:河北科技大学、河北莫兰斯环境科技股份有限公司。 本文件主要起草人:郭斌、任爱玲、杜昭、陈平、俞磊、王欣、韩永辉、韩志杰、韩静、赵文霞、段二红、侯晓松、张美然、钟焕、侯祎苗。 本文件为首次发布。DB13/T 53632021 1 生物和化学制药行业挥发性有机物与恶臭污染控制技术指南 1 范围 本文件提供了生物和化学制药行业挥发性有机物与恶臭气体污染控制技术指南,给出了生产工艺及产污节点、污染源排放特征及减量、治理技术、监督管理等方面技术的指导。 本文件适用于生物和化学制药行业挥发性有机物与恶臭气体污染控制管理,可作为生物和化学制药行业建设项目环境影响评价、VOCs与恶臭气体污
4、染控制工程设计、工程验收以及运营管理等环节的技术依据。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB 14554 恶臭污染物排放标准 GB/T 16758 排风罩的分类及技术条件 GB 37822 挥发性有机物无组织排放控制标准 GB 37823 制药工业大气污染物排放标准 GB 50016 建筑设计防火规范 GB 50019 工业建筑供暖通风与空气调节设计规范 AQ 4273 粉尘爆炸危险场所用除尘系统安全技术规范 GBZ 1
5、工业企业设计卫生标准 HJ/T 386 环境保护产品技术要求工业废气吸附净化装置 HJ/T 387 环境保护产品技术要求工业废气吸收净化装置 HJ/T 397 固定源废气监测技术规范 HJ 858.1 排污许可证申请与核发技术规范制药工业原料药制造 HJ 1062 排污许可证申请与核发技术规范制药工业生物药品制品制造 HJ 2025 危险废物收集贮存运输技术规范 HJ 2026 吸附法工业有机废气治理工程技术规范 NY/T 1220 沼气工程技术规范 3 术语和定义 GB 37823、GB 14554界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 挥发性有机物 volatile organic
6、 compounds(VOCs) 参与大气光化学反应的有机化合物,或者根据有关规定确定的有机化合物。 DB13/T 53632021 2 在表征 VOCs 总体排放情况时,根据行业特征和环境管理要求,可采用总挥发性有机物(以TVOC表示)、非甲烷总烃(以NMHC表示)作为污染控制项目。 来源:GB 378232019,3.11 3.2 恶臭 odor 一切刺激嗅觉器官引起人们不愉快及损坏生活环境的气体物质。 来源:GB 1455493,3.1 3.3 生物制药 biological pharmacy 利用生物技术生产生物化学药品、基因工程药物和疫苗的制剂生产活动。 包括发酵类、提取类、生物工程
7、类制药及其医药中间体。 3.4 化学制药 chemical pharmacy 采用一个化学反应或者一系列化学反应生产药物活性成分的过程。 包括化学合成类制药及其医药中间体。 4 总则 4.1 以保障人体健康、防治大气环境污染为宗旨,预防为主、防治结合,遵循“减量化、资源化、无害化”原则。 4.2 考虑企业的生产工艺及废气产污节点,从源头避免和减少 VOCs 及恶臭气体的产生,促进清洁生产、节能降耗。 4.3 废气分类收集、分质处理,采用先进、成熟的污染防治技术,避免二次污染,防范环境风险。 5 生产工艺及产污节点 5.1 生物制药 5.1.1 发酵类 5.1.1.1 生产工艺 通过发酵的方法产
8、生抗生素或其他的活性成分,主要包括菌种培养、发酵、分离、纯化、精制、包装等工序,按产品种类分为抗生素类、维生素类、氨基酸类和其他类。 5.1.1.2 废气排放源 生产废气主要产生于发酵、分离、精制、溶剂回收等工序。废水处理系统废气主要产生于调节池、生化池、污泥处理等装置。 5.1.2 提取类 5.1.2.1 生产工艺 运用物理的、化学的、生物化学的方法,将生物体中起重要生理作用的各种基本物质经过提取、分离、纯化等手段制造药物。 DB13/T 53632021 3 5.1.2.2 废气排放源 生产废气主要产生于清洗、破碎、提取、分离、精制、干燥、溶剂回收等工序。溶剂回收率的高低直接影响废气中挥发
9、性有机物的含量。 5.1.3 生物工程类 5.1.3.1 生产工艺 利用微生物、寄生虫、动物毒素、生物组织等,采用基因工程、细胞工程和酶工程等生物技术方法生产生物化学药品、基因工程药物和疫苗。主要包括重组、构建、培养、纯化、浓缩、精制、成型和溶剂回收等工序。 5.1.3.2 废气排放源 废气主要产生于清洗、提取、纯化、消毒、浓缩、干燥、有机溶剂回收等工序和动物房、废水处理系统。 5.2 化学制药 5.2.1 生产工艺 主要包括反应和药品纯化两个阶段。反应包括化学合成、药物结构改造、脱保护基等过程,反应类型包括酰化反应、裂解反应、硝基化反应、缩合反应和取代反应等。药品纯化包括分离、提取、精制和定
10、型等。分离主要包括沉降、离心、过滤和膜分离技术;提取主要包括沉淀、吸附、萃取、超滤技术;精制包括离子交换、结晶、色谱分离和膜分离等技术;定型主要包括浓缩、干燥、无菌过滤和成型等技术。 5.2.2 废气排放源 废气主要包括:蒸馏、蒸发浓缩工段产生的含VOCs不凝气;合成反应、分离、提取过程产生的有机溶剂废气;使用盐酸、氨水调节pH值产生的酸碱废气;粉碎、干燥排放的粉尘;废水处理设施产生的恶臭气体。 6 污染源排放特征及减量 6.1 污染源排放特征 6.1.1 生物和化学制药行业挥发性有机物与恶臭气体涉及有组织和无组织排放。 有组织废气包括发酵废气、工艺有机废气、废水处理站废气、罐区废气、工艺含尘
11、废气、工艺酸碱废气、危废暂存废气、沼气等。无组织排放节点主要包括原辅材料储存、生产过程动静密封点(阀门、法兰、泵、罐口、接口等)、敞口容器、固废贮存、废水处理及含 VOCs 物料的输送、储存、投加、转移、卸放、反应、搅拌混合、分离精制、真空、包装等。 6.1.2 生物和化学制药行业投入的原辅料的种类多, 其中一些属于危险化学品, 投入的物料产成品转化率较低,因生产工艺、使用的有机溶剂(见附录 A)不同,各类废气中 VOCs 与恶臭浓度和排放速率差异较大,且成分复杂。VOCs 包括苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙酸丁酯、正丁醇、丙酮、甲醇、乙醇、二氯甲烷、异丙醇、乙腈、苯胺类、氯
12、苯类、硝基苯类、氯乙烯等,恶臭气体包括硫化氢、氨等。 DB13/T 53632021 4 6.2 VOCs 与恶臭气体的减量 6.2.1 原辅料替代 6.2.1.1 采用无毒、 无害或低毒、 低害的原辅料替代高毒和难以去除高毒的原辅料, 使用低 (无) VOCs含量或低反应活性的溶剂,使用非卤代烃和非芳香烃类溶剂。 6.2.1.2 减少含氮物质、含硫辅料、含磷物质、重金属等的使用。 6.2.2 清洁生产工艺 6.2.2.1 原料药及中间体生产的反应合成工序优先采用酶催化技术替代化学法技术。 如: 酶法制备头孢氨苄可避免使用二氯甲烷、丙酮和 2-萘酚等有机溶媒。 6.2.2.2 采用低耗高效的生
13、产工艺,提高产率,减少污染。如:发酵液直通工艺、膜分离技术、高效动态轴向压缩工业色谱技术、渗透汽化膜溶剂回收技术、碳纤维吸附溶剂回收技术。 6.2.3 先进设备 6.2.3.1 有机溶剂储罐依据储存物料的真实蒸气压选择适宜的储罐罐型。 如苯、 甲苯和二甲苯采用内浮顶罐并安装顶空联通置换 VOCs 回收装置。 6.2.3.2 固液分离采用密闭式设备。如全自动密闭离心机、下卸料式密闭离心机、高效板式密闭压滤机、隔膜式压滤机、全密闭压滤罐。 6.2.3.3 蒸馏/精馏采用多级梯度冷凝,冷凝器优先采用螺旋绕管式或板式冷凝器等高效换热设备,并有足够的换热面积和热交换时间。 6.2.3.4 干燥采用耙式干
14、燥、单锥干燥、双锥干燥等先进干燥设备,干燥过程产生的真空尾气优先冷凝回收物料。 6.2.3.5 真空系统优先采用干式真空泵。 6.2.4 过程控制 6.2.4.1 含 VOCs 废料(渣、液)及 VOCs 物料废包装物等危险废物密封储存于密闭的危废暂存间。液态 VOCs 物料采用密闭容器、罐车、密闭管道输送。粉状、粒状 VOCs 物料采用密闭输送方式,如气力输送设备、管状袋式输送机、螺旋输送机。 6.2.4.2 固体物料采用密闭投料装置、自动投料系统。液体物料采用无泄漏泵或高位槽投加,进料方式宜采用底部给料或浸入管给料, 顶部给料时采用导管贴壁给料。 高位槽投加物料时配置蒸汽平衡管,使投料废气
15、形成闭路循环,消除投料过程无组织排放。 6.2.4.3 建立具有制药行业特色 VOCs 及恶臭气体全过程控制管理模式。将 VOCs 及恶臭气体的控制、处理和回收利用技术纳入企业规划范畴,实现 VOCs 及恶臭气体的减量化、资源化和无害化。 7 治理技术 7.1 无组织废气收集 7.1.1 一般原则 根据生产工艺、废水处理设施和VOCs排放特征(废气性质、排放方式、污染物种类及浓度等),依据分类收集、分质处理原则,制定适合的VOCs及恶臭气体的收集模式。无组织废气宜按照GB 37822、GB 37823、HJ 2025的要求收集。废气收集系统宜保持负压状态。 DB13/T 53632021 5
16、7.1.2 设置要求 7.1.2.1 废气收集优先采用密闭罩,无法采用密闭罩时,采用外部罩或整体收集。采用整体收集并且有人员在密闭空间中作业时,废气收集系统风量同时考虑控制风速和有害物质的接触限值。根据恶臭气体控制要求,按照不同构筑物种类和池型设置密闭系统抽风口和补风口。 7.1.2.2 集气罩的设置宜符合 GB/T 16758 的规定。采用外部罩的,按 GB/T 16758、AQ/T 4274 规定的方法测量控制风速, 测量点选取在距排风罩开口面最远处的 VOCs 无组织排放位置, 控制风速不低于0.3 m/s,废气收集系统风量计算原则见附录 B。 7.1.2.3 废气收集系统避免横向气流干
17、扰,废气收集管路系统设置宜符合 GB 50019,宜设置用于调节风量和压力平衡的阀门。 颗粒物收集系统独立于 VOCs 收集系统, 并根据颗粒物的性质确定净化技术,如颗粒物有爆炸危险性,收集系统宜符合 AQ 4273 的规定。对高浓度 VOCs 区域收集系统宜考虑防爆,宜按照 GB 50016 的规定设置风管、防火阀、导除静电的接地装置。 7.1.2.4 采用技术经济合理的收集系统,具有耐腐、抗候、轻便、可拆卸、气密性好等综合特性,同时考虑具备阻燃和抗静电等性能,考虑设备的运行、维护需要,并设置观察口、呼吸阀等设施。 7.1.3 收集环节 7.1.3.1 生产过程中 VOCs 和恶臭污染源(V
18、OCs 物料的投加和卸放、化学反应、萃取/提取、蒸馏/精馏、结晶、离心、过滤、干燥以及配料、混合、搅拌、包装等),采取密闭操作、密闭罩、外部罩、整体收集等方式将无组织废气收集至有组织废气治理系统。 7.1.3.2 废水处理系统中 VOCs 和恶臭污染源(调节池、酸化池、好氧池、污泥浓缩池等),采取覆盖方式进行密闭收集。危废暂存废气、储罐呼吸气、干式真空泵和液环(水环)真空泵排气收集至有组织废气治理系统。 7.2 有组织废气治理 7.2.1 一般原则 7.2.1.1 根据原辅材料、生产工艺过程所产生的 VOCs 及恶臭气体种类、浓度,选择废气治理技术路线,并满足工艺合理、技术可行、经济可行、安全
19、可靠和可持续发展等方面的要求。 7.2.1.2 对 VOCs 及恶臭气体的治理首先遵循有利于清洁生产和资源再生利用的原则,对生产过程的中/高浓度 VOCs 的废气,鼓励其回收利用。 7.2.1.3 有机溶剂废气优先采用冷凝、吸附-冷凝、吸收等工艺进行回收利用。不宜回收时,采用燃烧法(焚烧、氧化)、吸收、吸附、生物或组合工艺进行净化处理。 7.2.1.4 废水处理系统恶臭治理宜采用物理、 化学和生物法相结合的组合工艺, 常用的工艺包括吸附、吸收、化学氧化、生物洗涤或生物滴滤等。 7.2.1.5 废水厌氧处理系统产生的沼气宜资源化利用。 根据厌氧反应器进水水质和沼气产气率确定利用系统的规模, 并根
20、据利用途径, 进行沼气脱硫和脱水的净化处理, 其利用和净化技术宜符合 NY/T 1220中相关规定。 7.2.1.6 治理装置宜按照 GB 50016、AQ 4273 要求防火、防爆、防漏电和防泄漏。处理易燃易爆气体时,采用防爆风机和电机。 7.2.1.7 企业或生产设施按照病原微生物实验室生物安全管理条例 病原微生物实验室生物安全环境管理办法有关规定,对涉及生物安全的废气进行灭活灭菌后才能排放,灭活灭菌方法符合消毒技术规范的规定。 7.2.2 吸收法治理技术 DB13/T 53632021 6 该技术利用吸收剂的物理和化学性质与有害物质的性质,根据相似相容和化学反应的原理,使用水或化学溶剂进
21、行吸收,使废气得到净化。该技术成熟、净化效率高,但控制条件严格、消耗吸收剂、动力消耗大、易产生二次污染,适用于大气量、高/中浓度VOCs及恶臭气体治理。吸收装置技术宜满足HJ/T 387的要求,可单级或多级串联吸收操作。洗涤吸收剂用量宜为物料衡算得出的最小L/G的1.252.00倍,酸碱吸收净化系统宜配备自动加碱/酸调节装置。 7.2.3 吸附法治理技术 7.2.3.1 该技术利用活性炭、炭纤维、沸石、分子筛等多孔结构的吸附剂,选择性吸附废气中的 VOCs和恶臭物质,使气体得到净化。适用于气量范围广、低浓度的 VOCs 及恶臭气体处理。该技术具有净化效率高、可回收有用成分、设备简单、易实现自动
22、化控制等优点。制药工业常用的吸附技术为固定床吸附技术和转轮浓缩吸附技术。 7.2.3.2 根据污染物处理量、 处理要求等定时再生或更换吸附剂以保证治理设施的去除效率。 进入吸附装置的颗粒物含量宜低于 1 mg/m3,废气温度低于 40 ,相对湿度(RH)宜低于 80%。吸附剂的设计空速不高于 5000 h-1。该技术的技术参数宜符合 HJ 2026、HJ/T 386 相关要求。吸附剂通过高温水蒸气、热气流吹扫或降压等方法解吸而循环利用,脱附气可通过冷凝技术进行回收或通过燃烧法技术进行销毁。 7.2.4 燃烧法治理技术 7.2.4.1 燃烧法是利用热氧化作用将 VOCs 和恶臭气体中的可燃有害成
23、分转化为无害物或易于进一步处理的物质的方法。 可分为直接燃烧 (TO) 、 蓄热燃烧 (RTO) 、 催化燃烧 (CO) 、 蓄热催化燃烧 (RCO) 。进入燃烧装置的废气中有机物的浓度宜低于其爆炸极限下限的 25%。当燃烧治理过程中产生二次污染物时,采取治理措施治理后达标排放。 7.2.4.2 直接燃烧 (TO) 常采用热力回收燃烧装置, 适用于高浓度、 小气量的可燃性恶臭气体的处理,净化 VOCs 效率在 97%以上。 7.2.4.3 蓄热燃烧(RTO)利用蓄热体对待处理废气进行换热升温、对净化后排气进行换热降温的装置。通常有换向设备、蓄热室、燃烧室和控制系统组成。易反应、易聚合的有机废气
24、及含卤素废气不宜采用该技术,RTO 的技术参数可参照 HJ 1093 相关要求。 7.2.4.4 催化燃烧(CO)是利用固体催化剂将废气中的污染物通过氧化作用转化为二氧化碳、水等的技术。通常有催化反应室、热交换室、加热室和控制系统组成。 7.2.4.5 蓄热催化燃烧(RCO)是采用蓄热式换热器进行直接换热的催化燃烧技术。催化剂的工作温度低于 700 ,并能承受 900 短时间高温冲击,设计工况下催化剂使用寿命大于 8500 h。催化燃烧装置的设计空速为 10000 h-140000 h-1,压力损失低于 2 kPa。催化燃烧技术参数可参照 HJ 2027、HJ/T 389 相关要求。 7.2.
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