Análise abrangente da tecnologia de águas residuais farmacêuticas

As águas residuais da indústria farmacêutica incluem principalmente águas residuais de produção de antibióticos e águas residuais de produção de medicamentos sintéticos. As águas residuais da indústria farmacêutica incluem principalmente quatro categorias: águas residuais de produção de antibióticos, águas residuais de produção de medicamentos sintéticos, águas residuais de produção de medicamentos de patentes chineses, água de lavagem e lavagem de águas residuais a partir de vários processos de preparação. As águas residuais são caracterizadas por composição complexa, alto teor orgânico, alta toxicidade, cor profunda, alto teor de sal, especialmente propriedades bioquímicas ruins e descarga intermitente. É uma água residual industrial que é difícil de tratar. Com o desenvolvimento da indústria farmacêutica do meu país, as águas residuais farmacêuticas se tornaram gradualmente uma das importantes fontes de poluição.

1. Método de tratamento de águas residuais farmacêuticas

Os métodos de tratamento de águas residuais farmacêuticas podem ser resumidas como: tratamento químico físico, tratamento químico, tratamento bioquímico e tratamento combinado de vários métodos, cada método de tratamento tem suas próprias vantagens e desvantagens.

Tratamento físico e químico

De acordo com as características da qualidade da água das águas residuais farmacêuticas, o tratamento físico-químico precisa ser usado como um processo de pré-tratamento ou pós-tratamento para tratamento bioquímico. Os métodos de tratamento físico e químico atualmente utilizados incluem principalmente coagulação, flotação de ar, adsorção, remoção de amônia, eletrólise, troca de íons e separação de membranas.

coagulação

Essa tecnologia é um método de tratamento de água amplamente utilizado em casa e no exterior. É amplamente utilizado no pré-tratamento e pós-tratamento de águas residuais médicas, como sulfato de alumínio e sulfato poliferrico nas águas residuais tradicionais da medicina chinesa. A chave para o tratamento eficiente da coagulação é a seleção correta e a adição de coagulantes com excelente desempenho. Nos últimos anos, a direção de desenvolvimento dos coagulantes mudou de polímeros de baixa molecular para alta molecular e de componente único para funcionalização composta [3]. Liu Minghua et al. [4] trataram o COD, SS e a cromaticidade do líquido residual com um pH de 6,5 e uma dose de floculante de 300 mg/L com um floculante composto de alta eficiência F-1. As taxas de remoção foram de 69,7%, 96,4%e 87,5%, respectivamente.

Flotação de ar

A flotação de ar geralmente inclui várias formas, como flotação de ar de aeração, flotação de ar dissolvida, flotação de ar químico e flotação eletrolítica de ar. A Xinchang Pharmaceutical Factory usa o dispositivo de flutuação de ar do vórtice da CAF para águas residuais farmacêuticas pré -tratamento. A taxa média de remoção de DQO é de cerca de 25% com produtos químicos adequados.

Método de adsorção

Os adsorventes comumente usados ​​são carbono ativado, carvão ativado, ácido húmico, resina de adsorção, etc. Wuhan Jianminmin Factory usa a adsorção de cinzas de carvão - processo secundário de tratamento biológico aeróbico para tratar águas residuais. Os resultados mostraram que a taxa de remoção de DQO do pré -tratamento de adsorção foi de 41,1%e a razão BOD5/COD foi aprimorada.

Separação de membrana

As tecnologias de membrana incluem osmose reversa, nanofiltração e membranas de fibra para recuperar materiais úteis e reduzir as emissões orgânicas gerais. As principais características dessa tecnologia são equipamentos simples, operação conveniente, nenhuma mudança de fase e mudança química, alta eficiência de processamento e economia de energia. Juanna et al. Utilizou membranas de nanofiltração para separar as águas residuais da cinnamicina. Verificou -se que o efeito inibitório da lincomicina nos microorganismos nas águas residuais foi reduzido e a cinnamicina foi recuperada.

eletrólise

O método tem as vantagens de alta eficiência, operação simples e similares, e o efeito de descoloração eletrolítica é bom. Li Ying [8] realizou pré -tratamento eletrolítico no sobrenadante da riboflavina, e as taxas de remoção de DQO, SS e Chroma atingiram 71%, 83%e 67%, respectivamente.

Tratamento químico

Quando os métodos químicos são usados, é provável que o uso excessivo de certos reagentes cause poluição secundária dos corpos d'água. Portanto, o trabalho de pesquisa experimental relevante deve ser feito antes do projeto. Os métodos químicos incluem método de ferro-carbono, método redox químico (reagente de Fenton, H2O2, O3), tecnologia de oxidação profunda, etc.

Método de carbono de ferro

A operação industrial mostra que o uso do FE-C como uma etapa de pré-tratamento para as águas residuais farmacêuticas pode melhorar bastante a biodegradabilidade do efluente. Lou Maoxing utiliza o tratamento combinado de flotação de areletrólise-eletrólise de ferro-alóbico-anóbico para tratar as águas residuais dos intermediários farmacêuticos, como eritromicina e ciprofloxacina. A taxa de remoção de DQO após o tratamento com ferro e carbono foi de 20%. %, e o efluente final cumpre com o padrão nacional de primeira classe do “padrão integrado de descarga de águas residuais” (GB8978-1996).

Processamento do reagente de Fenton

A combinação de sal ferroso e H2O2 é chamada de reagente de Fenton, que pode efetivamente remover a matéria orgânica refratária que não pode ser removida pela tecnologia tradicional de tratamento de águas residuais. Com o aprofundamento da pesquisa, a luz ultravioleta (UV), oxalato (C2O42-) etc. foram introduzidos no reagente de Fenton, que aumentou bastante a capacidade de oxidação. Usando o TiO2 como catalisador e uma lâmpada de mercúrio de baixa pressão de 9W como fonte de luz, as águas residuais farmacêuticas foram tratadas com o reagente de Fenton, a taxa de descoloração foi de 100%, a taxa de remoção de COD foi de 92,3%e o composto de nitrobenzeno diminuiu de 8,05mg/L. 0,41 mg/l.

Oxidação

O método pode melhorar a biodegradabilidade das águas residuais e possui uma melhor taxa de remoção de bacalhau. Por exemplo, três águas de resíduos antibióticos como Balcioglu foram tratados por oxidação do ozônio. Os resultados mostraram que a ozonização das águas residuais não apenas aumentou a relação BOD5/COD, mas também a taxa de remoção de DQO estava acima de 75%.

Tecnologia de oxidação

Também conhecida como tecnologia de oxidação avançada, reúne os resultados mais recentes da pesquisa de luz moderna, eletricidade, som, magnetismo, materiais e outras disciplinas semelhantes, incluindo oxidação eletroquímica, oxidação úmida, oxidação da água supercrítica, oxidação fotocatalítica e degradação ultrassônica. Entre eles, a tecnologia de oxidação fotocatalítica ultravioleta tem as vantagens de novidade, alta eficiência e sem seletividade às águas residuais e é especialmente adequada para a degradação de hidrocarbonetos insaturados. Comparado com métodos de tratamento, como raios ultravioleta, aquecimento e pressão, o tratamento ultrassônico da matéria orgânico é mais direto e requer menos equipamento. Como um novo tipo de tratamento, mais e mais atenção foi dada. Xiao Guangquan et al. [13] usaram o método de contato biológico ultrassônico-aeróbico para tratar águas residuais farmacêuticas. O tratamento ultrassônico foi realizado por 60 s e a energia foi de 200 W, e a taxa total de remoção de COD das águas residuais foi de 96%.

Tratamento bioquímico

A tecnologia de tratamento bioquímica é uma tecnologia de tratamento de águas residuais farmacêuticas amplamente utilizada, incluindo método biológico aeróbico, método biológico anaeróbico e método combinado aeróbico-anóbico.

Tratamento biológico aeróbico

Como a maior parte das águas residuais farmacêuticas é de alta concentração de águas residuais orgânicas, geralmente é necessário diluir a solução estoque durante o tratamento biológico aeróbico. Portanto, o consumo de energia é grande, as águas residuais podem ser tratadas bioquimicamente e é difícil descarregar diretamente até o padrão após o tratamento bioquímico. Portanto, o uso aeróbico sozinho. Existem poucos tratamentos disponíveis e o pré -tratamento geral é necessário. Os métodos de tratamento biológico aeróbico comumente utilizados incluem o método de lodo ativado, o método de aeração de poço profundo, o método de biodegradação de adsorção (método AB), o método de oxidação de contato, o método de lodo ativado em lote de sequenciamento (método SBR), o método de lodo ativado circulante, etc. (Método Cass) e assim por diante.

Método de aeração de poço profundo

A aeração profunda é um sistema de lodo ativado em alta velocidade. O método possui alta taxa de utilização de oxigênio, espaço pequeno, bom efeito de tratamento, baixo investimento, baixo custo operacional, sem agitação de lodo e menos produção de lodo. Além disso, seu efeito de isolamento térmico é bom e o tratamento não é afetado por condições climáticas, o que pode garantir o efeito do tratamento de esgoto no inverno nas regiões do norte. Após a água residual orgânica de alta concentração da fábrica farmacêutica do nordeste, foi tratada bioquimicamente pelo tanque de aeração de poço profundo, a taxa de remoção de DQO atingiu 92,7%. Pode -se observar que a eficiência do processamento é muito alta, o que é extremamente benéfico para o próximo processamento. desempenhar um papel decisivo.

Método AB

O método AB é um método de lodo ativado por carga ultra-alta. A taxa de remoção de BOD5, COD, SS, fósforo e nitrogênio de amônia pelo processo AB é geralmente maior que o do processo de lodo ativado convencional. Suas vantagens pendentes são a alta carga da seção A, a forte capacidade de carga anti-choque e o grande efeito de buffer no valor do pH e substâncias tóxicas. É especialmente adequado para o tratamento de esgoto com alta concentração e grandes mudanças na qualidade e quantidade da água. O método de Yang Junshi et al. Utiliza o método biológico da acidificação da hidrólise-para tratar as águas residuais de antibióticos, que possuem um fluxo de processo curto, economia de energia e o custo do tratamento é menor que o método de tratamento biológico da floculação química de águas residuais semelhantes.

Oxidação de contato biológico

Essa tecnologia combina as vantagens do método de lodo ativado e do método de biofilme e tem as vantagens de carga de alto volume, baixa produção de lodo, forte resistência ao impacto, operação estável de processo e gerenciamento conveniente. Muitos projetos adotam um método de dois estágios, com o objetivo de domesticar as cepas dominantes em diferentes estágios, dar um jogo completo ao efeito sinérgico entre diferentes populações microbianas e melhorar os efeitos bioquímicos e a resistência ao choque. Na engenharia, a digestão anaeróbica e a acidificação são frequentemente usadas como uma etapa de pré -tratamento, e um processo de oxidação de contato é usado para tratar as águas residuais farmacêuticas. A fábrica farmacêutica da Harbin North adota o processo de oxidação de contato biológico de hidrólise-two-estágio para tratar águas residuais farmacêuticas. Os resultados da operação mostram que o efeito do tratamento é estável e a combinação de processos é razoável. Com a maturidade gradual da tecnologia de processo, os campos de aplicativos também são mais extensos.

Método SBR

O método SBR tem as vantagens de forte resistência à carga de choque, alta atividade de lodo, estrutura simples, necessidade de refluxo, operação flexível, pegada pequena, baixo investimento, operação estável, alta taxa de remoção de substrato e boa desnitrificação e remoção de fósforo. . Água residual flutuante. Experimentos no tratamento das águas residuais farmacêuticas pelo processo SBR mostram que o tempo de aeração tem uma grande influência no efeito do tratamento do processo; A configuração de seções anóxicas, especialmente o projeto repetido de anaeróbico e aeróbico, pode melhorar significativamente o efeito do tratamento; O tratamento SBR aprimorado do PAC, o processo, pode melhorar significativamente o efeito de remoção do sistema. Nos últimos anos, o processo se tornou cada vez mais perfeito e é amplamente utilizado no tratamento das águas residuais farmacêuticas.

Tratamento biológico anaeróbico

Atualmente, o tratamento de águas residuais orgânicas de alta concentração em casa e no exterior se baseia principalmente no método anaeróbico, mas o COD efluente ainda é relativamente alto após o tratamento com método anaeróbico separado e pós-tratamento (como tratamento biológico aeróbico) geralmente é necessária. Atualmente, ainda é necessário fortalecer o desenvolvimento e o projeto de reatores anaeróbicos de alta eficiência e pesquisas aprofundadas sobre as condições operacionais. As aplicações mais bem -sucedidas no tratamento farmacêutico de águas residuais são o leito de lodo anaeróbico (UASB), cama anaeróbica (UBF), reator anaeróbico de defletor (ABR), hidrólise, etc.

Ato UASB

O reator UASB tem as vantagens da alta eficiência da digestão anaeróbica, estrutura simples, tempo de retenção hidráulica curta e não necessidade de um dispositivo de retorno de lodo separado. Quando o UASB é usado no tratamento de canamicina, clorina, VC, DP, glicose e outras águas residuais de produção farmacêutica, o conteúdo de SS geralmente não é muito alto para garantir que a taxa de remoção de DQO esteja acima de 85% a 90%. A taxa de remoção de bacalhau da série de dois estágios UASB pode atingir mais de 90%.

Método UBF

Buy Wenning et al. Um teste comparativo foi realizado no UASB e UBF. Os resultados mostram que o UBF tem as características de boa transferência de massa e efeito de separação, várias espécies biomasas e biológicas, alta eficiência de processamento e forte estabilidade de operação. Biorreator de oxigênio.

Hidrólise e acidificação

O tanque de hidrólise é chamado de leito de lodo hidrolisado a montante (Husb) e é um UASB modificado. Comparado com o tanque anaeróbico de processo completo, o tanque de hidrólise tem as seguintes vantagens: sem necessidade de vedação, sem agitação, nenhum separador trifásico, o que reduz os custos e facilita a manutenção; Pode degradar macromoléculas e substâncias orgânicas não biodegradáveis ​​no esgoto em pequenas moléculas. A matéria orgânica facilmente biodegradável melhora a biodegradabilidade da água bruta; A reação é rápida, o volume do tanque é pequeno, o investimento em construção de capital é pequeno e o volume de lodo é reduzido. Nos últimos anos, o processo hidrólise-aeróbico tem sido amplamente utilizado no tratamento de águas residuais farmacêuticas. Por exemplo, uma fábrica biofarmacêutica utiliza o processo de oxidação de contato biológico de two-estágio para tratar as águas residuais farmacêuticas. A operação é estável e o efeito de remoção da matéria orgânica é notável. As taxas de remoção de DQO, BOD5 SS e SS foram 90,7%, 92,4%e 87,6%, respectivamente.

Processo de tratamento combinado anaeróbico-aeróbico

Como o tratamento aeróbico ou o tratamento anaeróbico por si só não pode atender aos requisitos, processos combinados, como o tratamento anaeróbico-aeróbico e de acidificação hidrolítica-aeróbica, melhoram a biodegradabilidade, resistência ao impacto, custo de investimento e efeito de tratamento das águas residuais. É amplamente utilizado na prática de engenharia devido ao desempenho do método de processamento único. Por exemplo, uma fábrica farmacêutica utiliza o processo anaeróbico-aeróbico para tratar águas residuais farmacêuticas, a taxa de remoção do BOD5 é de 98%, a taxa de remoção de DQO é 95%e o efeito do tratamento é estável. O processo de hidrólise-acidificação-sbr de microeletrólise-Anaeróbica é usado para tratar águas residuais farmacêuticas sintéticas químicas. Os resultados mostram que toda a série de processos tem forte resistência ao impacto a mudanças na qualidade e quantidade das águas residuais, e a taxa de remoção de DQO pode atingir 86% a 92%, o que é uma escolha ideal de processo para o tratamento das águas residuais farmacêuticas. - Oxidação catalítica - processo de oxidação de contato. Quando o COD do influente é de cerca de 12.000 mg/L, o COD do efluente é inferior a 300 mg/L; A taxa de remoção de DQO no biologicamente refratário de águas residuais farmacêuticas tratadas pelo método de biofilme-sbr pode atingir 87,5%~ 98,31%, o que é muito maior que o efeito de tratamento único do método de biofilme e método SBR.

Além disso, com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de membrana, a pesquisa de aplicação do biorreator da membrana (MBR) no tratamento de águas residuais farmacêuticas se aprofundou gradualmente. A MBR combina as características da tecnologia de separação de membranas e tratamento biológico e tem as vantagens de carga de alto volume, forte resistência ao impacto, pegada pequena e menos lodo residual. O processo de biorreator da membrana anaeróbica foi usada para tratar as águas residuais de cloreto de ácido intermediário farmacêutico com DQO de 25.000 mg/L. A taxa de remoção de bacalhau do sistema permanece acima de 90%. Pela primeira vez, foi utilizada a capacidade das bactérias obrigatórias de degradar matéria orgânica específica. Os biorreatores da membrana extrativa são usados ​​para tratar águas residuais industriais contendo 3,4-dicloroanilina. A TRH foi de 2 h, a taxa de remoção atingiu 99%e o efeito ideal do tratamento foi obtido. Apesar do problema de incrustação da membrana, com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de membrana, a MBR será mais amplamente utilizada no campo do tratamento farmacêutico de águas residuais.

2. Processo de tratamento e seleção de águas residuais farmacêuticas

As características da qualidade da água das águas residuais farmacêuticas tornam impossível para a maioria das águas residuais farmacêuticas passarem por tratamento bioquímico sozinho, portanto, o pré -tratamento necessário deve ser realizado antes do tratamento bioquímico. Geralmente, um tanque regulador deve ser configurado para ajustar a qualidade da água e o valor do pH, e o método físico -químico ou químico deve ser usado como um processo de pré -tratamento de acordo com a situação real para reduzir a SS, a salinidade e a parte do bacalhau na água, reduzir as substâncias inibitórias biológicas na água residual e melhorar a degradabilidade das águas residuais. Facilitar o subsequente tratamento bioquímico das águas residuais.

As águas residuais pré -tratadas podem ser tratadas por processos anaeróbicos e aeróbicos de acordo com suas características de qualidade da água. Se os requisitos de efluente forem altos, o processo de tratamento aeróbico deverá ser continuado após o processo de tratamento aeróbico. A seleção do processo específico deve considerar de maneira abrangente fatores como a natureza das águas residuais, o efeito do tratamento do processo, o investimento em infraestrutura e a operação e manutenção para tornar a tecnologia viável e econômica. Toda a rota do processo é um processo combinado de pré-tratamento-anóbico-aeróbico (pós-tratamento). O processo combinado de filtração de oxidação do contato de adsorção de hidrólise é usado para tratar águas residuais farmacêuticas abrangentes contendo insulina artificial.

3. Reciclagem e utilização de substâncias úteis em águas residuais farmacêuticas

Promover a produção limpa na indústria farmacêutica, melhorar a taxa de utilização de matérias-primas, a taxa abrangente de recuperação de produtos intermediários e subprodutos e reduzir ou eliminar a poluição no processo de produção por meio da transformação tecnológica. Devido à particularidade de alguns processos de produção farmacêutica, as águas residuais contêm uma grande quantidade de materiais recicláveis. Para o tratamento de tais águas residuais farmacêuticas, o primeiro passo é fortalecer a recuperação do material e a utilização abrangente. Para águas residuais intermediárias farmacêuticas com teor de sal de amônio de 5%a 10%, um filme de limpador fixo é usado para evaporação, concentração e cristalização para recuperar (NH4) 2SO4 e NH4NO3 com uma fração de massa de cerca de 30%. Use como fertilizante ou reutilização. Os benefícios econômicos são óbvios; Uma empresa farmacêutica de alta tecnologia usa o método de purga para tratar as águas residuais de produção com conteúdo de formaldeído extremamente alto. Depois que o gás formaldeído é recuperado, ele pode ser formulado em um reagente de formalina ou queimado como uma fonte de calor da caldeira. Através da recuperação do formaldeído, a utilização sustentável dos recursos pode ser realizada e o custo de investimento da estação de tratamento pode ser recuperado dentro de 4 a 5 anos, realizando a unificação de benefícios ambientais e benefícios econômicos. No entanto, a composição das águas residuais gerais farmacêuticas é complexa, difícil de reciclar, o processo de recuperação é complicado e o custo é alto. Portanto, a tecnologia de tratamento de esgoto abrangente avançado e eficiente é a chave para resolver completamente o problema de esgoto.

4 Conclusão

Houve muitos relatos sobre o tratamento das águas residuais farmacêuticas. No entanto, devido à diversidade de matérias -primas e processos na indústria farmacêutica, a qualidade das águas residuais varia amplamente. Portanto, não existe um método de tratamento maduro e unificado para águas residuais farmacêuticas. Qual rota do processo escolher depende das águas residuais. natureza. De acordo com as características das águas residuais, geralmente é necessário o pré -tratamento para melhorar a biodegradabilidade das águas residuais, remover inicialmente os poluentes e depois combinar com o tratamento bioquímico. Atualmente, o desenvolvimento de um dispositivo econômico e eficaz de tratamento de água é um problema urgente a ser resolvido.

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