Současná situace: Farmaceutický průmysl se zaměřuje především na chemickou syntézu léčiv, biologická léčiva a léčiva tradiční čínské medicíny a jeho výroba se vyznačuje rozmanitostí produktů, složitými procesy a různými výrobními měřítky.
Odpadní voda produkovaná farmaceutickými procesy se vyznačuje vysokou koncentrací znečišťujících látek, složitým složením, špatnou biologickou odbouratelností a vysokou biologickou toxicitou.
Odpadní vody z chemické syntézy a fermentace farmaceutické výroby jsou obtížným a klíčovým bodem v kontrole znečištění farmaceutického průmyslu.
Odpadní vody z chemické syntézy jsou hlavní znečišťující látkou vypouštěnou během farmaceutické výroby [2].
Farmaceutické odpadní vody lze zhruba rozdělit do čtyř kategorií [3], tj. odpadní kapalina a matečná tekutina ve výrobním procesu;
Zbytková kapalina při regeneraci zahrnuje rozpouštědlo, nezbytnou kapalinu, vedlejší produkt atd.
Pomocná procesní drenáž, jako je chladicí voda atd.
Odpadní voda z proplachování zařízení a podzemních vod;
Domácí odpadní vody.
Technologie pro čištění farmaceutických meziproduktů odpadních vod
Vzhledem k charakteristikám farmaceutických mezilehlých odpadních vod, jako je vysoký obsah CHSK, vysoký obsah dusíku, vysoký obsah fosforu, vysoký obsah solí, vysoká sytost barev, komplexní složení a špatná biologická odbouratelnost, patří mezi běžně používané metody čištění fyzikálně-chemické a biochemické čištění [6].
V závislosti na různých typech kvality odpadních vod bude použita také řada metod, jako je kombinace fyzikálně-chemických procesů a biologických procesů [7].
Obrázek
1. Technologie fyzikálního a chemického zpracování
V současné době mezi hlavní fyzikální a chemické metody čištění odpadních vod z farmaceutické výroby patří: metoda flotace plynem, metoda koagulace-sedimentace, metoda adsorpce, metoda reverzní osmózy, metoda spalování a pokročilý oxidační proces [8].
Kromě toho se při čištění farmaceutických mezilehlých odpadních vod běžně používají také metody elektrolýzy a chemického srážení, jako je mikroelektrolýza FE-C a metody srážení MAP pro odstranění dusíku a fosforu.
1.1 Metoda koagulace a sedimentace
Koagulační proces je proces, při kterém se suspendované částice a koloidní částice ve vodě přeměňují do nestabilního stavu přidáním chemických činidel a poté se agregují do vloček nebo flokul, které se snadno oddělují.
V současné době se tato technologie obvykle používá v předčištění, mezičištění a pokročilém čištění farmaceutických odpadních vod [10].
Technologie koagulace a sedimentace má výhody vyzrálé technologie, jednoduchého zařízení, stabilního provozu a pohodlné údržby.
Při aplikaci této technologie však vznikne velké množství chemického kalu, což povede k nízkému pH odpadní vody a relativně vysokému obsahu solí v odpadní vodě.
Technologie koagulace a sedimentace navíc nedokáže účinně odstranit rozpuštěné znečišťující látky v odpadních vodách, ani zcela odstranit toxické a škodlivé stopové znečišťující látky v odpadních vodách.
1.2 Metoda chemického srážení
Metoda chemického srážení je chemická metoda k odstranění znečišťujících látek z odpadních vod chemickou reakcí mezi rozpustnými chemickými látkami a znečišťujícími látkami v odpadních vodách za vzniku nerozpustných solí, hydroxidů nebo komplexních sloučenin.
Farmaceutická odpadní voda z přechodných farmaceutických odvětví často obsahuje vysokou koncentraci amoniakálního dusíku, fosfátových a síranových iontů atd. U tohoto druhu odpadní vody se pro fyzikální a chemické předčištění často používá metoda chemického srážení, aby se zajistil normální chod následného biochemického procesu čištění.
Jako tradiční technologie úpravy vody se k změkčení odpadních vod často používá chemické srážení.
Vzhledem k použití vysoce čistých chemických surovin ve výrobním procesu farmaceutických meziproduktů odpadní vody často obsahují vysoké koncentrace amoniakového dusíku, fosforu a dalších znečišťujících látek. Použití metody chemického srážení fosforečnanem hořečnato-amonným může účinně odstranit obě znečišťující látky současně a vzniklou sráženou solí fosforečnanu hořečnato-amonného lze recyklovat.
Metoda chemického srážení fosforečnanem hořečnato-amonným je také známá jako struvitová metoda.
Ve výrobním procesu farmaceutických meziproduktů se v některých dílnách často používá velké množství kyseliny sírové a pH této části odpadní vody může být nízké. Pro zlepšení hodnoty pH odpadní vody a současné odstranění některých síranových iontů se často používá metoda přidání CaO, která se nazývá metoda chemického srážení páleným vápnem.
1.3 adsorpce
Princip odstraňování znečišťujících látek z odpadních vod adsorpční metodou spočívá v použití porézních pevných materiálů k adsorpci určitých nebo různých znečišťujících látek v odpadních vodách, aby bylo možné tyto látky odstranit nebo recyklovat.
Mezi běžně používané adsorbenty patří popílek, struska, aktivní uhlí a adsorpční pryskyřice, mezi nimiž se aktivní uhlí používá častěji.
1.4 flotace vzduchem
Metoda flotace vzduchem je proces čištění odpadních vod, při kterém se jako nosiče používají vysoce dispergované malé bublinky, které přilnou ke znečišťujícím látkám v odpadních vodách. Protože hustota malých bublinek ulpívajících na znečišťujících látkách je menší než hustota vody a ty se vznášejí, dochází k oddělení pevných látek od kapaliny nebo kapalina od kapaliny.
Mezi formy flotace vzduchem patří flotace rozpuštěným vzduchem, flotace provzdušněným vzduchem, elektrolytická flotace vzduchem a chemická flotace vzduchem atd. [18], přičemž chemická flotace vzduchem je vhodná pro čištění odpadních vod s vysokým obsahem suspendovaných látek.
Metoda flotace vzduchem má výhody nízkých investic, jednoduchého procesu, pohodlné údržby a nízké spotřeby energie, ale nemůže účinně odstranit rozpuštěné znečišťující látky v odpadních vodách.
1,5 elektrolýza
Elektrolytický proces je proces využívající impedanci proudu, který vytváří řadu chemických reakcí, transformuje škodlivé znečišťující látky v odpadních vodách a odstraňuje je. Princip reakce elektrolytického procesu probíhá v roztoku elektrolytu prostřednictvím materiálu elektrody a elektrodové reakce, čímž vzniká nový ekologický kyslík a vodík [H] a odstraňuje znečišťující látky z odpadních vod. REDOX reakce odstraňuje znečišťující látky.
Metoda elektrolýzy má vysokou účinnost a jednoduchý provoz při čištění odpadních vod. Zároveň dokáže účinně odstraňovat barevné látky z odpadních vod a účinně zlepšovat biologickou rozložitelnost odpadních vod.
Obrázek
2. Pokročilá oxidační technologie
Pokročilá oxidační technologie, jako nová technologie úpravy vody, má mnoho výhod, jako je vysoká účinnost odbourávání znečišťujících látek, důkladnější odbourávání a oxidace znečišťujících látek a žádné sekundární znečištění.
Pokročilá oxidační technologie, známá také jako technologie hluboké oxidace, je fyzikální a chemická technologie úpravy, která využívá oxidační činidlo, světlo, elektřinu, zvuk, magnetické činidlo a katalyzátor k vytváření vysoce aktivních volných radikálů (jako je ·OH) k degradaci žáruvzdorných organických polutantů.
V oblasti čištění farmaceutických odpadních vod se pokročilá oxidační technologie stala předmětem rozsáhlého výzkumu a pozornosti.
Pokročilá oxidační technologie zahrnuje především elektrochemickou oxidaci, chemickou oxidaci, ultrazvukovou oxidaci, mokrou katalytickou oxidaci, fotokatalytickou oxidaci, kompozitní katalytickou oxidaci, superkritickou vodní oxidaci a pokročilou kombinovanou technologii oxidace.
Metoda chemické oxidace spočívá v použití chemických činidel samotných nebo za určitých podmínek se silnou oxidací k oxidaci organických znečišťujících látek v odpadní vodě za účelem odstranění znečišťujících látek. Metody chemické oxidace zahrnují ozonovou oxidaci, Fentonovu oxidační metodu a metodu mokré katalytické oxidace.
2.1 Fentonův oxidační proces
Fentonova oxidační metoda je druh pokročilé oxidační metody, která se v současnosti široce používá. Tato metoda využívá železitou sůl (Fe2+ nebo Fe3+) jako katalyzátor k výrobě ·OH se silnou oxidací za podmínky přidání H2O2, která může oxidačně reagovat s organickými polutanty bez selektivity, čímž se dosáhne degradace a mineralizace polutantů.
Tato metoda má mnoho výhod, včetně rychlé reakční rychlosti, absence sekundárního znečištění a silné oxidace atd. Fentonova oxidační metoda se běžně používá ve farmaceutickém čištění odpadních vod kvůli neselektivní oxidační reakci v procesu chemické oxidace a tato metoda může snížit toxicitu odpadních vod a další vlastnosti.
2.2 Metoda elektrochemické oxidace
Elektrochemická oxidační metoda spočívá v použití elektrodových materiálů k produkci superoxidových volných radikálů ·O2 a hydroxylových volných radikálů ·OH, které mají vysokou oxidační aktivitu, mohou oxidovat organické látky v odpadních vodách a tím dosáhnout účelu odstranění znečišťujících látek.
Tato metoda se však vyznačuje vysokou spotřebou energie a vysokými náklady.
2.3 Fotokatalytická oxidace
Fotokatalytická oxidace je relativně účinná technologie úpravy vody, která využívá katalytické materiály (jako je TiO2, SrO2, WO3, SnO2 atd.) jako nosiče katalyzátorů k provedení katalytické oxidace většiny redukčních znečišťujících látek v odpadních vodách, aby se dosáhlo cíle odstranění znečišťujících látek.
Protože většina sloučenin obsažených ve farmaceutické odpadní vodě jsou polární látky s kyselými skupinami nebo polární látky s alkalickými skupinami, mohou být tyto látky přímo či nepřímo degradovány světlem.
2.4 Superkritická oxidace vody
Superkritická oxidace vody (SCWO) je druh technologie úpravy vody, která využívá vodu jako médium a specifické vlastnosti vody v superkritickém stavu ke zlepšení reakční rychlosti a dosažení úplné oxidace organické hmoty.
2.5 Pokročilá kombinovaná oxidační technologie
Každá pokročilá oxidační technologie má svá vlastní omezení. Za účelem zlepšení účinnosti čištění odpadních vod se používá řada pokročilých oxidačních technologií, které tvoří kombinaci pokročilých oxidačních technologií nebo jednu pokročilou oxidační technologii v kombinaci s dalšími technologiemi do nové technologie, která zlepšuje oxidační schopnosti a účinek čištění a splňuje požadavky na změny kvality vody ve větších třídách čištění farmaceutických odpadních vod.
UV-Fenton, UV-H2O2, UV-O3, ultrazvuková fotokatalýza, fotokatalýza s aktivním uhlím, mikrovlnná fotokatalýza a fotokatalýza atd. V současné době jsou nejčastěji studovanými technologiemi kombinace ozonu [36]:
Ozonový proces s aktivním uhlím, O3-H2O2 a UV-O3, z hlediska účinku čištění žáruvzdorných odpadních vod a inženýrských aplikací mají O3-H2O2 a UV-O3 větší rozvojový potenciál.
Mezi běžně používané Fentonovy kombinované procesy patří mikroelektrolýza, metoda s železnými pilinami a H2O2, fotochemická Fentonova metoda (jako je solární Fentonova metoda, UV-Fentonova metoda atd.), ale široce se používá i elektrická Fentonova metoda.
Obrázek
3. Technologie biochemické úpravy
Technologie biochemického čištění je hlavní technologií v čištění odpadních vod. Prostřednictvím mikrobiálního růstu, metabolismu, reprodukce a dalších procesů rozkládá organickou hmotu v odpadních vodách, získává vlastní potřebnou energii a dosahuje cíle odstranění organické hmoty.
3.1 Technologie anaerobního biologického čištění
Technologie anaerobního biologického čištění spočívá v absenci molekulárního kyslíku v prostředí, kde se využívá metabolismus anaerobních bakterií. Prostřednictvím procesu hydrolytické acidifikace, produkce vodíku, kyseliny octové a metanu a dalších procesů se makromolekuly přeměňují a organická hmota se obtížně degraduje na CH4, CO2, H2O a nízkomolekulární organickou hmotu.
Syntetické farmaceutické odpadní vody často obsahují velké množství cyklických žáruvzdorných organických látek, které nemohou být přímo degradovány a využity aerobními bakteriemi, takže současná anaerobní technologie čištění se stala hlavním prostředkem v oblasti čištění farmaceutických odpadních vod doma i v zahraničí [43].
Technologie anaerobního biologického čištění má mnoho výhod: proces anaerobního reaktoru nevyžaduje provzdušňování, spotřeba energie je nízká;
Organická zátěž anaerobní přítokové vody je obecně vysoká.
Nízké nároky na živiny;
Výtěžnost kalu z anaerobního reaktoru je nízká a kal se snadno dehydratuje.
Metan produkovaný v anaerobním procesu lze recyklovat jako energii.
Anaerobní odpadní vodu však nelze vypouštět na úrovni normy a je nutné ji dále čistit kombinací s dalšími procesy. Technologie anaerobního biologického čištění je však citlivá na hodnotu pH, teplotu a další faktory. Pokud je kolísání velké, bude to přímo ovlivněno anaerobní reakce a následně i kvalita odpadní vody.
3.2 Technologie aerobního biologického čištění
Technologie aerobního biologického čištění je biologická technologie, která využívá oxidační rozklad a asimilační syntézu aerobních bakterií k odstranění degradované organické hmoty. Během růstu a metabolismu aerobních organismů dochází k velkému množství reprodukce, která vytváří nový aktivovaný kal. Přebytečný aktivovaný kal je vypouštěn ve formě zbytkového kalu a zároveň je čištěna odpadní voda.

MIT –IVY Chemický průmysl s4 továrnypo dobu 19 let， barvivaStředně pokročilýs & farmaceutické meziprodukty &jemné a speciální chemikálie .TEL (WhatsApp): 008613805212761 Athéna