Anàlisi integral de la tecnologia d'aigües residuals farmacèutiques

Les aigües residuals de la indústria farmacèutica inclouen principalment aigües residuals de producció d'antibiòtics i aigües residuals de producció de fàrmacs sintètics. Les aigües residuals de la indústria farmacèutica inclouen principalment quatre categories: aigües residuals de producció d'antibiòtics, aigües residuals de producció de fàrmacs sintètics, aigües residuals de producció de medicaments amb patent xinesa, aigües de rentat i aigües residuals de rentat de diversos processos de preparació. Les aigües residuals es caracteritzen per una composició complexa, alt contingut orgànic, alta toxicitat, color profund, alt contingut en sal, especialment propietats bioquímiques pobres i descàrrega intermitent. És una aigua residual industrial de difícil tractament. Amb el desenvolupament de la indústria farmacèutica del meu país, les aigües residuals farmacèutiques s'han convertit gradualment en una de les fonts de contaminació importants.

1. Mètode de tractament d'aigües residuals farmacèutiques

Els mètodes de tractament d'aigües residuals farmacèutiques es poden resumir com: tractament físic químic, tractament químic, tractament bioquímic i tractament combinat de diversos mètodes, cada mètode de tractament té els seus propis avantatges i desavantatges.

Tractament físic i químic

Segons les característiques de qualitat de l'aigua de les aigües residuals farmacèutiques, el tractament fisicoquímic s'ha d'utilitzar com a procés de pretractament o posttractament per al tractament bioquímic. Els mètodes de tractament físics i químics que s'utilitzen actualment inclouen principalment la coagulació, la flotació d'aire, l'adsorció, la separació d'amoníac, l'electròlisi, l'intercanvi iònic i la separació de membrana.

coagulació

Aquesta tecnologia és un mètode de tractament d'aigua àmpliament utilitzat a casa i a l'estranger. S'utilitza àmpliament en el pretractament i posttractament d'aigües residuals mèdiques, com ara sulfat d'alumini i sulfat polifèric a les aigües residuals de la medicina tradicional xinesa. La clau d'un tractament eficient de la coagulació és la selecció correcta i l'addició de coagulants amb un rendiment excel·lent. En els darrers anys, la direcció de desenvolupament dels coagulants ha canviat de polímers de baix peso molecular a polímers d'alta molècula, i de funcionalització d'un sol component a composta [3]. Liu Minghua et al. [4] va tractar el DQO, SS i la cromaticitat del líquid residual amb un pH de 6,5 i una dosi de floculant de 300 mg/L amb un floculant compost F-1 d'alta eficiència. Les taxes d'eliminació van ser del 69,7%, 96,4% i 87,5%, respectivament.

flotació per aire

La flotació d'aire generalment inclou diverses formes, com ara la flotació d'aire d'aireació, la flotació d'aire dissolt, la flotació d'aire química i la flotació d'aire electrolític. Xinchang Pharmaceutical Factory utilitza un dispositiu de flotació d'aire vòrtex CAF per pretractar les aigües residuals farmacèutiques. La taxa mitjana d'eliminació de DQO és d'un 25% amb productes químics adequats.

mètode d'adsorció

Els adsorbents que s'utilitzen habitualment són el carbó activat, el carbó activat, l'àcid húmic, la resina d'adsorció, etc. La fàbrica farmacèutica Wuhan Jianmin utilitza l'adsorció de cendres de carbó: un procés secundari de tractament biològic aeròbic per tractar les aigües residuals. Els resultats van mostrar que la taxa d'eliminació de DQO del pretractament d'adsorció era del 41, 1% i es va millorar la relació DBO5/DQO.

Separació de membrana

Les tecnologies de membrana inclouen osmosi inversa, nanofiltració i membranes de fibra per recuperar materials útils i reduir les emissions orgàniques globals. Les característiques principals d'aquesta tecnologia són un equip senzill, un funcionament còmode, sense canvis de fase i canvis químics, alta eficiència de processament i estalvi d'energia. Juana et al. van utilitzar membranes de nanofiltració per separar les aigües residuals de cinamicina. Es va trobar que l'efecte inhibidor de la lincomicina sobre els microorganismes de les aigües residuals es va reduir i es va recuperar la cinamicina.

electròlisi

El mètode té els avantatges d'una alta eficiència, un funcionament senzill i similars, i l'efecte de decoloració electrolítica és bo. Li Ying [8] va realitzar un pretractament electrolític sobre el sobrenedant de riboflavina, i les taxes d'eliminació de DQO, SS i croma van assolir el 71%, 83% i 67%, respectivament.

tractament químic

Quan s'utilitzen mètodes químics, és probable que l'ús excessiu de determinats reactius provoqui una contaminació secundària de les masses d'aigua. Per tant, s'hauria de fer un treball de recerca experimental rellevant abans del disseny. Els mètodes químics inclouen el mètode ferro-carboni, el mètode redox químic (reactiu Fenton, H2O2, O3), tecnologia d'oxidació profunda, etc.

Mètode del carboni de ferro

L'operació industrial demostra que l'ús de Fe-C com a pas de pretractament d'aigües residuals farmacèutiques pot millorar considerablement la biodegradabilitat de l'efluent. Lou Maoxing utilitza un tractament combinat de ferro-micro-electròlisi-anaeròbic-aeròbic-flotació d'aire per tractar les aigües residuals d'intermedis farmacèutics com l'eritromicina i la ciprofloxacina. La taxa d'eliminació de DQO després del tractament amb ferro i carboni va ser del 20%. %, i l'efluent final compleix amb la norma nacional de primera classe de "Estàndard d'abocament d'aigües residuals integrades" (GB8978-1996).

Processament de reactius de Fenton

La combinació de sal ferrosa i H2O2 s'anomena reactiu de Fenton, que pot eliminar eficaçment la matèria orgànica refractària que no es pot eliminar amb la tecnologia tradicional de tractament d'aigües residuals. Amb l'aprofundiment de la investigació, es va introduir llum ultraviolada (UV), oxalat (C2O42-), etc. al reactiu de Fenton, la qual cosa va millorar molt la capacitat d'oxidació. Utilitzant TiO2 com a catalitzador i una làmpada de mercuri de baixa pressió de 9 W com a font de llum, les aigües residuals farmacèutiques es van tractar amb el reactiu de Fenton, la taxa de decoloració va ser del 100%, la taxa d'eliminació de DQO va ser del 92,3% i el compost de nitrobenzè va disminuir de 8,05 mg/L. 0,41 mg/L.

Oxidació

El mètode pot millorar la biodegradabilitat de les aigües residuals i té una millor taxa d'eliminació de DQO. Per exemple, tres aigües residuals antibiòtiques com Balcioglu van ser tractades per oxidació de la capa d'ozó. Els resultats van mostrar que l'ozonització de les aigües residuals no només va augmentar la relació DBO5/DQO, sinó que també la taxa d'eliminació de DQO va ser superior al 75%.

Tecnologia d'oxidació

També coneguda com a tecnologia d'oxidació avançada, reuneix els últims resultats d'investigació de la llum moderna, l'electricitat, el so, el magnetisme, els materials i altres disciplines similars, com ara l'oxidació electroquímica, l'oxidació humida, l'oxidació d'aigua supercrítica, l'oxidació fotocatalítica i la degradació ultrasònica. Entre ells, la tecnologia d'oxidació fotocatalítica ultraviolada té els avantatges de la novetat, l'alta eficiència i la no selectivitat a les aigües residuals, i és especialment adequada per a la degradació d'hidrocarburs insaturats. En comparació amb mètodes de tractament com els raigs ultraviolats, la calefacció i la pressió, el tractament ultrasònic de la matèria orgànica és més directe i requereix menys equipament. Com a nou tipus de tractament, cada cop s'ha prestat més atenció. Xiao Guangquan et al. [13] va utilitzar el mètode de contacte biològic aeròbic ultrasònic per tractar aigües residuals farmacèutiques. El tractament per ultrasons es va dur a terme durant 60 s i la potència va ser de 200 w, i la taxa total d'eliminació de COD de les aigües residuals va ser del 96%.

Tractament bioquímic

La tecnologia de tractament bioquímic és una tecnologia de tractament d'aigües residuals farmacèutica àmpliament utilitzada, que inclou el mètode biològic aeròbic, el mètode biològic anaeròbic i el mètode combinat aeròbic-anaeròbic.

Tractament biològic aeròbic

Com que la majoria de les aigües residuals farmacèutiques són aigües residuals orgàniques d'alta concentració, generalment és necessari diluir la solució d'emmagatzematge durant el tractament biològic aeròbic. Per tant, el consum d'energia és gran, les aigües residuals es poden tractar bioquímicament i és difícil abocar-se directament a l'estàndard després del tractament bioquímic. Per tant, només l'ús aeròbic. Hi ha pocs tractaments disponibles i cal un tractament previ general. Els mètodes de tractament biològic aeròbic utilitzats habitualment inclouen el mètode de fangs activats, el mètode d'aeració de pous profunds, el mètode de biodegradació per adsorció (mètode AB), el mètode d'oxidació per contacte, el mètode de seqüenciació de fangs activats per lots (mètode SBR), el mètode de fangs activats circulants, etc. (mètode CASS) i així successivament.

Mètode d'aireació del pou profund

L'aireació del pou profund és un sistema de fangs activats d'alta velocitat. El mètode té una alta taxa d'utilització d'oxigen, un espai reduït, un bon efecte de tractament, una inversió baixa, un cost operatiu baix, sense volum de fangs i menys producció de fangs. A més, el seu efecte d'aïllament tèrmic és bo i el tractament no es veu afectat per les condicions climàtiques, que poden assegurar l'efecte del tractament d'aigües residuals d'hivern a les regions del nord. Després que les aigües residuals orgàniques d'alta concentració de la fàbrica farmacèutica del nord-est fossin tractades bioquímicament pel dipòsit d'aireació del pou profund, la taxa d'eliminació de COD va arribar al 92,7%. Es pot veure que l'eficiència del processament és molt alta, la qual cosa és extremadament beneficiós per al següent processament. jugar un paper decisiu.

Mètode AB

El mètode AB és un mètode de fangs activats de càrrega ultra alta. La taxa d'eliminació de DBO5, DQO, SS, fòsfor i nitrogen amoníac pel procés AB és generalment més alta que la del procés de fangs activats convencional. Els seus avantatges destacats són l'alta càrrega de la secció A, la forta capacitat de càrrega anti-xoc i el gran efecte amortidor sobre el valor del pH i les substàncies tòxiques. És especialment indicat per tractar aigües residuals amb alta concentració i grans canvis en la qualitat i quantitat de l'aigua. El mètode de Yang Junshi et al. utilitza el mètode biològic d'acidificació per hidròlisi AB per tractar aigües residuals antibiòtiques, que té un flux de procés curt, estalvi d'energia i el cost del tractament és inferior al mètode de tractament biològic de floculació química d'aigües residuals similars.

oxidació de contacte biològic

Aquesta tecnologia combina els avantatges del mètode de fangs activats i el mètode de biofilm, i té els avantatges d'una càrrega de gran volum, baixa producció de fangs, una forta resistència a l'impacte, un funcionament estable del procés i una gestió còmoda. Molts projectes adopten un mètode de dues etapes, amb l'objectiu de domesticar les soques dominants en diferents etapes, donar un joc complet a l'efecte sinèrgic entre diferents poblacions microbianes i millorar els efectes bioquímics i la resistència al xoc. En enginyeria, la digestió anaeròbica i l'acidificació s'utilitzen sovint com a pas de pretractament i s'utilitza un procés d'oxidació de contacte per tractar les aigües residuals farmacèutiques. Harbin North Pharmaceutical Factory adopta un procés d'oxidació de contacte biològic en dues etapes d'acidificació per hidròlisi per tractar les aigües residuals farmacèutiques. Els resultats de l'operació mostren que l'efecte del tractament és estable i la combinació de processos és raonable. Amb la maduresa gradual de la tecnologia de procés, els camps d'aplicació també són més extensos.​​​

Mètode SBR

El mètode SBR té els avantatges d'una forta resistència a la càrrega de cops, una alta activitat de fangs, una estructura senzilla, sense necessitat de retrocés, un funcionament flexible, una petita empremta, una inversió baixa, un funcionament estable, una alta taxa d'eliminació del substrat i una bona desnitrificació i eliminació de fòsfor. . Aigües residuals fluctuants. Els experiments sobre el tractament d'aigües residuals farmacèutiques mitjançant el procés SBR mostren que el temps d'aireació té una gran influència en l'efecte de tractament del procés; la configuració de seccions anòxiques, especialment el disseny repetit d'anaeròbics i aeròbics, pot millorar significativament l'efecte del tractament; el tractament SBR millorat de PAC El procés pot millorar significativament l'efecte d'eliminació del sistema. En els darrers anys, el procés s'ha fet cada cop més perfecte i s'utilitza àmpliament en el tractament d'aigües residuals farmacèutiques.

Tractament biològic anaeròbic

Actualment, el tractament d'aigües residuals orgàniques d'alta concentració a casa i a l'estranger es basa principalment en el mètode anaeròbic, però el DQO de l'efluent encara és relativament alt després del tractament amb un mètode anaeròbic separat, i generalment es requereix un posttractament (com ara el tractament biològic aeròbic). En l'actualitat, encara és necessari reforçar el desenvolupament i el disseny de reactors anaeròbics d'alta eficiència i una investigació en profunditat sobre les condicions de funcionament. Les aplicacions més reeixides en el tractament d'aigües residuals farmacèutiques són el llit de fangs anaeròbics de flux ascendent (UASB), el llit compost anaeròbic (UBF), el reactor deflector anaeròbic (ABR), la hidròlisi, etc.

Llei UASB

El reactor UASB té els avantatges d'una alta eficiència de la digestió anaeròbica, una estructura senzilla, un temps de retenció hidràulic curt i no necessita un dispositiu de retorn de fangs separat. Quan s'utilitza UASB en el tractament de kanamicina, clor, VC, SD, glucosa i altres aigües residuals de producció farmacèutica, el contingut de SS no sol ser massa alt per garantir que la taxa d'eliminació de DQO sigui superior al 85% al ​​90%. La taxa d'eliminació de COD de la sèrie de dues etapes UASB pot arribar a més del 90%.

Mètode UBF

Comprar Wenning et al. Es va realitzar una prova comparativa amb UASB i UBF. Els resultats mostren que UBF té les característiques d'un bon efecte de transferència i separació de massa, diverses espècies biològiques i de biomassa, alta eficiència de processament i una forta estabilitat de funcionament. Bioreactor d'oxigen.

Hidròlisi i acidificació

El dipòsit d'hidròlisi s'anomena llit de fangs amunt hidrolitzat (HUSB) i és un UASB modificat. En comparació amb el dipòsit anaeròbic de procés complet, el dipòsit d'hidròlisi té els següents avantatges: no necessita segellat, sense agitació, sense separador trifàsic, que redueix costos i facilita el manteniment; pot degradar macromolècules i substàncies orgàniques no biodegradables de les aigües residuals en petites molècules. La matèria orgànica fàcilment biodegradable millora la biodegradabilitat de l'aigua bruta; la reacció és ràpida, el volum del dipòsit és petit, la inversió en construcció de capital és petita i el volum de fangs es redueix. En els últims anys, el procés d'hidròlisi-aeròbic s'ha utilitzat àmpliament en el tractament d'aigües residuals farmacèutiques. Per exemple, una fàbrica biofarmacèutica utilitza un procés d'oxidació de contacte biològic en dues etapes d'acidificació hidrolítica per tractar les aigües residuals farmacèutiques. El funcionament és estable i l'efecte d'eliminació de matèria orgànica és notable. Les taxes d'eliminació de COD, BOD5 SS i SS van ser del 90,7%, 92,4% i 87,6%, respectivament.

Procés de tractament combinat anaeròbic-aeròbic

Com que el tractament aeròbic o el tractament anaeròbic sols no poden complir els requisits, els processos combinats com ara el tractament anaeròbic-aeròbic, acidificació hidrolítica-aeròbic milloren la biodegradabilitat, la resistència a l'impacte, el cost d'inversió i l'efecte del tractament de les aigües residuals. S'utilitza àmpliament en la pràctica d'enginyeria a causa del rendiment del mètode de processament únic. Per exemple, una fàbrica farmacèutica utilitza un procés anaeròbic-aeròbic per tractar aigües residuals farmacèutiques, la taxa d'eliminació de DBO5 és del 98%, la taxa d'eliminació de COD és del 95% i l'efecte del tractament és estable. El procés de microelectròlisi-hidròlisi anaeròbica-acidificació-SBR s'utilitza per tractar aigües residuals farmacèutiques sintètiques químiques. Els resultats mostren que tota la sèrie de processos té una forta resistència a l'impacte als canvis en la qualitat i la quantitat de les aigües residuals, i la taxa d'eliminació de COD pot arribar al 86% al 92%, que és una opció de procés ideal per al tractament d'aigües residuals farmacèutiques. – Oxidació catalítica – Procés d'oxidació per contacte. Quan el DQO de l'afluent és d'uns 12 000 mg/L, el DQO de l'efluent és inferior a 300 mg/L; la taxa d'eliminació de DQO a les aigües residuals farmacèutiques biològicament refractàries tractades pel mètode biofilm-SBR pot arribar al 87,5% ~ 98,31%, que és molt superior a l'efecte de tractament d'un sol ús del mètode biofilm i el mètode SBR.

A més, amb el desenvolupament continu de la tecnologia de membranes, la recerca d'aplicació del bioreactor de membrana (MBR) en el tractament d'aigües residuals farmacèutiques s'ha aprofundit gradualment. MBR combina les característiques de la tecnologia de separació de membranes i el tractament biològic, i té els avantatges d'una càrrega de gran volum, una forta resistència a l'impacte, una petita petjada i menys fangs residuals. El procés del bioreactor de membrana anaeròbica es va utilitzar per tractar les aigües residuals de clorur àcid intermedi farmacèutic amb DQO de 25 000 mg/L. La taxa d'eliminació de COD del sistema es manté per sobre del 90%. Per primera vegada, es va utilitzar la capacitat dels bacteris obligats de degradar matèria orgànica específica. Els bioreactors extractius de membrana s'utilitzen per tractar aigües residuals industrials que contenen 3,4-dicloroanilina. La TRH va ser de 2 h, la taxa d'eliminació va arribar al 99% i es va obtenir l'efecte del tractament ideal. Malgrat el problema d'encrassement de la membrana, amb el desenvolupament continu de la tecnologia de la membrana, MBR s'utilitzarà més àmpliament en el camp del tractament d'aigües residuals farmacèutiques.

2. Procés de tractament i selecció d'aigües residuals farmacèutiques

Les característiques de qualitat de l'aigua de les aigües residuals farmacèutiques fan impossible que la majoria de les aigües residuals farmacèutiques siguin sotmeses a un tractament bioquímic, per la qual cosa s'ha de realitzar el pretractament necessari abans del tractament bioquímic. En general, s'ha de configurar un dipòsit regulador per ajustar la qualitat de l'aigua i el valor del pH, i s'ha d'utilitzar el mètode fisicoquímic o químic com a procés de pretractament segons la situació real per reduir SS, salinitat i part del DQO a l'aigua, reduir les substàncies inhibidores biològiques a les aigües residuals i millorar la degradabilitat de les aigües residuals. per facilitar el posterior tractament bioquímic de les aigües residuals.

Les aigües residuals pretractades poden ser tractades mitjançant processos anaeròbics i aeròbics segons les seves característiques de qualitat de l'aigua. Si els requisits d'efluent són alts, el procés de tractament aeròbic s'ha de continuar després del procés de tractament aeròbic. La selecció del procés específic ha de tenir en compte de manera exhaustiva factors com la naturalesa de les aigües residuals, l'efecte del tractament del procés, la inversió en infraestructura i l'operació i el manteniment per fer que la tecnologia sigui factible i econòmica. Tota la ruta del procés és un procés combinat de pretractament-anaeròbic-aeròbic-(posttractament). El procés combinat d'adsorció d'hidròlisi-oxidació de contacte-filtració s'utilitza per tractar aigües residuals farmacèutiques integrals que contenen insulina artificial.

3. Reciclatge i aprofitament de substàncies útils en aigües residuals farmacèutiques

Promoure la producció neta a la indústria farmacèutica, millorar la taxa d'utilització de matèries primeres, la taxa de recuperació integral de productes intermedis i subproductes, i reduir o eliminar la contaminació en el procés productiu mitjançant la transformació tecnològica. A causa de la particularitat d'alguns processos de producció farmacèutica, les aigües residuals contenen una gran quantitat de materials reciclables. Per al tractament d'aquestes aigües residuals farmacèutiques, el primer pas és reforçar la recuperació del material i la utilització integral. Per a les aigües residuals intermèdies farmacèutiques amb un contingut de sal d'amoni entre un 5% i un 10%, s'utilitza una pel·lícula de neteja fixa per a l'evaporació, la concentració i la cristal·lització per recuperar (NH4)2SO4 i NH4NO3 amb una fracció de massa d'aproximadament el 30%. Utilitzar com a fertilitzant o reutilitzar. Els beneficis econòmics són evidents; una empresa farmacèutica d'alta tecnologia utilitza el mètode de purga per tractar les aigües residuals de producció amb un alt contingut de formaldehid. Un cop recuperat el gas formaldehid, es pot formular en un reactiu de formalina o cremar-lo com a font de calor de la caldera. Mitjançant la recuperació del formaldehid, es pot aconseguir la utilització sostenible dels recursos i el cost d'inversió de l'estació de tractament es pot recuperar en un termini de 4 a 5 anys, aconseguint la unificació dels beneficis ambientals i econòmics. Tanmateix, la composició de les aigües residuals farmacèutiques generals és complexa, difícil de reciclar, el procés de recuperació és complicat i el cost és elevat. Per tant, la tecnologia integral de tractament d'aigües residuals avançada i eficient és la clau per resoldre completament el problema de les aigües residuals.

4 Conclusió

Hi ha hagut molts informes sobre el tractament d'aigües residuals farmacèutiques. Tanmateix, a causa de la diversitat de matèries primeres i processos de la indústria farmacèutica, la qualitat de les aigües residuals varia àmpliament. Per tant, no hi ha un mètode de tractament madur i unificat per a les aigües residuals farmacèutiques. Quina ruta de procés triar depèn de les aigües residuals. natura. Segons les característiques de les aigües residuals, generalment es requereix un pretractament per millorar la biodegradabilitat de les aigües residuals, eliminar inicialment els contaminants i, després, combinar-los amb el tractament bioquímic. Actualment, el desenvolupament d'un dispositiu de tractament d'aigua compost econòmic i eficaç és un problema urgent a resoldre.

FàbricaQuímica de la XinaFloculant de polímer catiònic de poliacrilamida PAM aniònic, quitosà, pols de quitosà, tractament d'aigua potable, agent decolorant d'aigua, dadmac, clorur de dialil dimetilamoni, diciandiamida, dcda, antiespumante, policlorur, polialumini, pac, alumini polielectròlit, pam, poliacrilamida, polydadmac, pdadmac, poliamina, no només oferim l'alta qualitat als nostres compradors, sinó que molt més important és el nostre millor proveïdor juntament amb el preu de venda agressiu.

ODM Factory Xina PAM, Poliacrilamida aniònica, HPAM, PHPA, la nostra empresa treballa segons el principi de funcionament de "la cooperació basada en la integritat, creada, orientada a les persones, cooperació guanyadora". Esperem que puguem tenir una relació amistosa amb empresaris d'arreu del món.

Extret de Baidu.