製薬工場排ガス処理設備

製薬工場の排ガス処理設備は製薬生産過程で発生した排ガスを浄化するための重要な設備であり、その主要な目標は排ガス中の有機汚染物、無機汚染物、悪臭物質及び粒子状物質を除去し、排出基準を達成し、環境と人員の健康を保護することである。
製薬工場排ガス処理プロセスの利点：

1.発酵排ガスの概要

現代の生物技術の急速な発展に伴い、生物発酵薬品は臨床に広く応用され、人類の健康に大きな貢献をしている。生物製薬の発酵空気の使用量が大きいため、大量の未処理排ガスは人の大気を排出し、一部の発酵代謝産物を排ガスとともに持ち出させ、さらに特殊な臭いが発生し、すなわちその薬品成分または中間体濃度は空気中で絶えず上昇し、これらの排ガスは人体と環境に危害を及ぼす。そのため、その発酵排ガスを浄化処理しなければならない。

2.発酵排ガスの主要成分

発酵排ガスは比較的に複雑で、主に発酵槽排ガス、発酵菌滓乾燥排ガス、抽出貯蔵槽排ガス、発酵液前処理排ガスと板枠ろ過排ガス、有機溶媒排ガス、汚水ステーション排ガスである。発酵排ガスの主なものは利用されていない空気であり、一次代謝と二次代謝における菌の各種中間物と生成物、発酵過程で発生する酸アルカリ排ガスを生産する。これらの排ガスは一般的にアセトン、ブチル、ブタノール、酢酸エチル、ベンゼン、トルエン、キシレン、メタノール、n−プロパノール、ジクロロメタン、エーテル類などのVOCs排ガスを含む。

3.発酵排ガス処理法

（1）吸収法

吸収技術は揮発性または不揮発性の液体を吸収剤として用い、VOCs中の異なるガスの吸収剤中での溶解度の違いを利用して、有害ガスを吸収させ、それによって排気ガスを浄化する目的を達成する。高湿度>（50%）VOCsガスの処理によく用いられる。この方法の処理濃度範囲は500-5000 ppmで、効率は95-98%に達するが、投資が大きく、設計が難しく、応用が少ない。

（2）吸着法

吸着剤が発達した多孔質構造による有機排ガス中のVOCsの吸着作用を利用して有害汚染物を分離する技術を達成する。現在使用されている吸着剤の中で、活性炭の性能は比較的に良く、応用は比較的に広く、他の商業的に使用可能な吸着剤、例えば：ゼオライト、モレキュラーシーブ、活性アルミナ、多孔質粘土、吸着樹脂、鉱石とシリカゲルなど、より大きい吸着/脱着容量とより速い吸着動力学性能がある。活性炭には主に粉末状活性炭、顆粒状活性炭、活性炭繊維の3種類があり、活性炭吸着技術は主に変圧吸着（PSA）と変温吸着（TSA）に分けられる。変圧吸着は循環操作を実現することができ、自動化の程度が高く、エネルギー消費が低く、安全な利点があるが、変圧吸着は絶えず加圧、減圧または真空引きを必要とし、操作が頻繁で、設備に対する要求が高く、エネルギー消費が巨大で、多く用いられる溶媒回収である。固定床変温吸着法は、回収効率が高く、設備が簡単で、プロセスが比較的成熟しているなどの利点がある。吸着法の欠点は設備が膨大で、プロセスが複雑で、吸着剤は再生する必要があることである。活性炭吸着法はVOCs濃度が300-5000 ppmの有機排ガスの処理に適しており、主に脂肪と芳香族炭化水素化合物、大部分の塩素含有溶媒、常用アルコール類、部分ケトン類とエステル類などの吸着回収に用いられる、活性炭繊維が微量の吸着質まで低濃度で吸着する場合はより効果的で、スチレンやアクリロニトリルなどの回収に用いることができるが、費用は活性炭吸着法より高い。

（3）触媒燃焼法

触媒燃焼法とは触媒を用いて？VOCsは低点火温度（？200－300℃）で無炎燃焼を行い、排気ガスは酸化されて？CO 2と？H2O。この方法で有機排ガスを処理する効率は達成できますか？90-99%で、しかもエネルギー消費が少なく、燃焼温度が低く、二次汚染をもたらしにくく、運転周期が長く、熱を回収でき、低濃度の和成分を処理するのに適している複雑な？VOCs。しかし、使用される触媒の多くは白金、パラジウムなどの貴金属で、三酸化アルミニウムを担体としているが、貴金属は高価で中毒性があり、低濃度の有機排ガスを浄化する際に補助燃料を添加して燃焼を促進する必要があり、費用が増加している。現在、貴金属を節約するための新規な希土類触媒の開発が検討されている。

（4）凝縮法

凝縮法は物質が異なる温度で異なる飽和蒸気圧を持つ性質を利用し、温度を下げ、システムの圧力を高め、あるいは温度を下げ、圧力を高める方法を採用し、蒸気状態にあるVOCsを凝縮させ、排気ガスから分離する過程である。特にVOCs濃度が10000 ppm以上の高濃度の有機蒸気の処理に適しており、VOCsの除去率はその初期濃度と冷却温度と関係がある。所与の温度では、VOCsの初期濃度が大きいほど、VOCsの除去率が高くなる。凝縮法は理論的には高い浄化程度に達することができるが、濃度が数ppm未満の場合は、さらに冷凍措置をとり、ランニングコストを大幅に向上させる必要があるため、凝縮法は低濃度の有機ガスを処理するのに適しておらず、吸着法、焼却法、溶媒吸収などの他の方法として高濃度排ガスを浄化する前処理を行い、有機負荷を低減し、有機物を回収することが多い。

（5）生物法

生物法は脱臭に早く応用され、近年VOCsの新型汚染制御方法に発展しつつある。この方法では、VOCsを含む排気ガスは湿度制御器によって加湿された後、生物ろ過床の布ガス板を通過し、ろ過材に沿って均一に上向きに移動し、滞留時間内に気相物質は平流効果、拡散効果、吸着などの総合作用を通じて、ろ過材表面を囲む活性生物層に入り、生物層内の微生物と好酸素反応を起こし、生物分解を行い、CO 2とH 2 Oを生成する。生分解法の設備は簡単で、運行維持費用が低く、二次汚染がないなどの利点があり、特に低濃度、生分解性の良いガス状汚染物を処理する際に経済性がより顕著である。体積が大きいことと滞留時間が長いことは生物法の主要な問題であり、同時にこの法は成分が複雑な排気ガスや分解しにくいVOCsの除去効果が比較的に悪い。

（6）プラズマ法

印加電圧がガスの放電電圧に達すると、ガスが破壊され、電子、各種イオン、原子、ラジカルを含む混合体が生成される。これらの高エネルギー電子、ラジカルなどの活性粒子と排気ガス中の汚染物作用を利用して、汚染物分子を極めて短時間で分解させ、汚染物を分解する目的を達成する。有機化合物、生成物はCO 2、CO、H 2 Oである。有機物が塩素である場合、生成物には中間副生成物なしに塩化物を加えなければならない。有機物の毒性を低下させ、同時に他の方法における後期処理問題を回避した。風量が多く、成分が複雑な処理に適していますか？VOCsガスは、特に悪臭ガスの処理に適している。

プラズマは粒子温度によって平衡状態（電子温度＝イオン温度）と非平衡状態（電子温度＞イオン温度）の2種類に分けることができる。非平衡状態プラズマの電子温度は万度に達することができ、イオンと中性イオンは室温まで下がることができ、すなわちシステムの見かけの温度は依然として低いため、「低温プラズマ」と呼ばれ、一般的にガス放電によって発生する。ガス放電にはさまざまな形態があり、その中で工業的に使用されているのは主にコロナ放電（排気ガス中の油塵を除去するために使用するのはかなり成熟している）と誘電体バリア放電（排気ガス中の難分解物質の除去に使用する）の2種類である。プラズマ法の利点はVOCs濃度範囲が広く、除去率が高く、二次汚染がないが、単位処理量当たりの分解エネルギー消費量が高く、装置の増幅は反応器構造に制限され、現在はより多くの協同触媒、吸着などの方法でVOCsを処理することである。

（7）UV光解法

高エネルギーUV紫外線ビームを用いて空気中の酸素分子を分解すると遊離酸素（すなわち活性酸素）が発生し、遊離酸素が携帯する正負電子がアンバランスであるため酸素分子と結合する必要があり、さらにオゾンが発生し、オゾンは強い酸化性を持ち、オゾンを通じて有機排ガス、悪臭ガスに協同光分解酸化作用を行い、有機排ガス、悪臭ガス物質を低分子化合物、水、二酸化炭素に分解転化させる。

製薬工場排ガス処理適用範囲

印刷工場、捺染工場、電子工場、プラスチック工場、塗料工場、家具工場、製油所、ゴム工場、化学工場、製紙工場、皮革工場、製薬工場、塗料工場、化学肥料工場、食品加工工場、飼料工場、香料工場、屠殺工場、汚水処理場、ゴミ中継所、塗装塗装塗装などの悪臭ガス、工業排ガスの浄化処理。