製藥產業廢水處理解決方案
製藥產業廢水處理解決方案
自 1990 年代後期開始有人對藥物污染可能帶來的風險提出疑慮以來，環境主管機關即已著手處理此議題，並制定持續更新且嚴格執行的政策。然而，在製藥設施運作過程中所產生廢水的適當處理方式，至今仍是產業面臨的一項挑戰，因為一般性的處理方法無法去除微量藥物殘留，而這些物質可能最終進入排放水中。
由於持續暴露，自然使水生生物面臨較高的負面影響風險：研究顯示，某些消炎藥會損害魚類的鰓與肺部，而某些荷爾蒙或具有類似荷爾蒙特性的化合物則可能使其雌性化或雄性化，並對其族群造成威脅。部分地區因水資源短缺而實施廢水再利用，也使人類同樣暴露於微量藥物之中。
產業非常清楚水污染所帶來的負面影響，並致力於保護環境及遵循持續更新的標準。然而，為處理各類潛在廢棄物而設計的一般性方法，並不適用於其特定需求。製藥廢水（PWW）經常與其他類型的廢棄物混合，而各設施所生產藥品的種類與數量也各不相同。因此，PWW 具有多樣特性，例如在生化需氧量（BOD）、特定藥物殘留及 pH 值等方面皆有所差異，因此需要能針對特定廢棄物類型的處理方法。
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現有的製藥廢水處理解決方案
與其開發全新的方法，根據現有解決方案找出可行的變通方式，或許是一項有效的策略——因此也能同時節省時間與金錢。這包括研究已在運作中的廠房，並為類似專案辨識出最佳可行技術。某些傳統方法（可區分為物理、化學、生物及熱處理）至少能去除部分藥物成分，而且可能已經足夠。
活性污泥法是一種常見的（生物處理）方法，利用微生物分解廢水中的有機化合物。但其分解污染物的能力各有差異。像磺胺甲噁唑（抗生素）、布洛芬與乙醯水楊酸（一種阿斯匹靈的分解產物）可在 2–5 天內分解高達 98%；而像加巴噴丁這類抗癲癇藥則至少可部分分解。另一方面，羅紅黴素（抗生素）需要 5–10 天才能分解；而像卡馬西平（抗癲癇藥）與地西泮（精神作用藥物）等藥物，即使在 20 天後也未顯示出明顯的分解效果。因此，仍需要替代方法來去除廢水中微量的有毒藥物。
另一種可行的製藥廢水處理解決方案，是利用先進膜處理程序來去除或濃縮廢水中的藥物。兩種廣泛使用的膜技術為奈米過濾與逆滲透。同樣地，其效果會依據待處理廢棄物的特性而有所不同。孔徑為 0.002 微米（2nm）的典型奈米過濾膜，能去除大多數有機物、幾乎所有病毒、其他有機分子與多種鹽類，但對於分子量較低的污染物則較難有效截留。這類污染物可透過稱為逆滲透的壓力驅動式膜過濾來處理（典型膜孔徑為 0.1nm）。膜處理程序占地較小、建置速度快，且已有標準化的即用型系統可供使用，因此更容易整合至現有設施中。然而，無論是設備本身或其高耗能的操作，成本都相當高，而且此類處理並非破壞性處理程序，而只是將污染物分離並濃縮。後續仍需某種破壞程序（熱／化學／好氧氧化）來加以去除，且濃縮液必須外運處理或蒸發，以達成零液體排放。
高級氧化程序（AOP）是一種可直接破壞污染物，或將不可生物降解物質轉化為可生物降解物質的方法。AOP 可作為多數難分解藥物的解決方案，這些藥物通常無法透過好氧氧化、化學氧化或膜處理程序有效去除。
根據廢水中藥物殘留的特性，可採用多種處理方式。但每種方式都有其優點與缺點：它們通常只能處理特定類型的廢棄物，且可能需要相互搭配，才能有效防止水污染。或者，其建置與操作成本高昂——即使部分投資可透過將水回收再利用於非關鍵製程而回收。特別是在升級既有設施時，也必須將空間限制納入考量。
另一種可行的製藥廢水處理解決方案，是利用先進膜處理程序來去除或濃縮廢水中的藥物。兩種廣泛使用的膜技術為奈米過濾與逆滲透。同樣地，其效果會依據待處理廢棄物的特性而有所不同。孔徑為 0.002 微米（2nm）的典型奈米過濾膜，能去除大多數有機物、幾乎所有病毒、其他有機分子與多種鹽類，但對於分子量較低的污染物則較難有效截留。這類污染物可透過稱為逆滲透的壓力驅動式膜過濾來處理（典型膜孔徑為 0.1nm）。膜處理程序占地較小、建置速度快，且已有標準化的即用型系統可供使用，因此更容易整合至現有設施中。然而，無論是設備本身或其高耗能的操作，成本都相當高，而且此類處理並非破壞性處理程序，而只是將污染物分離並濃縮。後續仍需某種破壞程序（熱／化學／好氧氧化）來加以去除，且濃縮液必須外運處理或蒸發，以達成零液體排放。
高級氧化程序（AOP）是一種可直接破壞污染物，或將不可生物降解物質轉化為可生物降解物質的方法。AOP 可作為多數難分解藥物的解決方案，這些藥物通常無法透過好氧氧化、化學氧化或膜處理程序有效去除。
根據廢水中藥物殘留的特性，可採用多種處理方式。但每種方式都有其優點與缺點：它們通常只能處理特定類型的廢棄物，且可能需要相互搭配，才能有效防止水污染。或者，其建置與操作成本高昂——即使部分投資可透過將水回收再利用於非關鍵製程而回收。特別是在升級既有設施時，也必須將空間限制納入考量。
從辨識到測試再到導入
由於並不存在適用於各類製藥生產設施的一站式解決方案，因此必須識別「最佳可行技術」，以確保環境保護及一定的投資報酬。從技術與商業兩個角度來看，在導入商業系統之前，必須考量許多變數，因此需要分階段的執行計畫，以及在真實環境中的測試。從 Exyte 的觀點來看，每座設施的開發路徑都必須包含對現有系統與 PWW 特性的評估，以及一套試點測試系統，以估算成本與效能、識別潛在的操作問題，並評估全規模自動化解決方案的需求。
Exyte 能夠提供此類專案所需的完整服務範疇：分析環境狀況並進行製程研究、開發概念方案，後續再完成詳細設計，承擔必要的建造與安裝工作，甚至對整套系統進行試車與認證。憑藉其遍布全球主要區域（APAC、EMEA、AMER）的工程師與技術專家網絡，並與設備製造商及技術供應商保持緊密連結，Exyte 能夠為每個專案辨識、測試，最終實施最佳解決方案。
法規往往已經沒有太多選擇，但保護我們生活與工作的環境，本就應符合我們所有人的最佳利益。Exyte 致力於這項保護工作，並認為自己具備充分優勢，能以完整的服務範疇與全球工程專業知識，支持客戶在這方面的努力。
法規往往已經沒有太多選擇，但保護我們生活與工作的環境，本就應符合我們所有人的最佳利益。Exyte 致力於這項保護工作，並認為自己具備充分優勢，能以完整的服務範疇與全球工程專業知識，支持客戶在這方面的努力。
關於 Maheswaran Nair
Maheswaran Nair 是一位化學工程師，在先進技術設施與生命科學產業領域的水處理與廢水處理方面，擁有超過 30 年經驗。他曾是多個專案技術團隊的關鍵成員，這些專案涵蓋新加坡、馬來西亞、美國與中國的高度先進高純水與廢水系統。