Situazione attuale: l'industria farmaceutica si concentra principalmente sulla sintesi chimica farmaceutica, sulla farmaceutica biologica e sulla medicina tradizionale cinese, e la produzione ha le caratteristiche di una varietà di prodotti, processi complessi e diverse scale di produzione.
Le acque reflue prodotte dal processo farmaceutico hanno le caratteristiche di elevata concentrazione di inquinanti, componenti complessi, scarsa biodegradabilità ed elevata tossicità biologica.
La sintesi chimica e la fermentazione delle acque reflue della produzione farmaceutica rappresentano la difficoltà e il punto chiave nel controllo dell'inquinamento dell'industria farmaceutica.
Le acque reflue della sintesi chimica rappresentano uno dei principali inquinanti scaricati durante la produzione farmaceutica [2].
Le acque reflue farmaceutiche possono essere grossolanamente suddivise in quattro categorie [3], ovvero liquidi di scarto e liquidi madri nel processo di produzione;
Il liquido residuo nel recupero comprende solvente, liquido prerequisito, sottoprodotto, ecc.
Drenaggio ausiliario del processo come acqua di raffreddamento, ecc.
Attrezzature e scarico acque reflue;
Liquami domestici.
Tecnologia per il trattamento delle acque reflue intermedie farmaceutiche
In considerazione delle caratteristiche delle acque reflue intermedie farmaceutiche quali COD elevato, alto contenuto di azoto, alto contenuto di fosforo, alto contenuto di sale, crominanza profonda, composizione complessa e scarsa biodegradabilità, i metodi di trattamento comunemente utilizzati includono il trattamento fisico-chimico e il processo di trattamento biochimico [6].
A seconda dei diversi tipi di qualità delle acque reflue, verranno applicati anche una serie di metodi come la combinazione di processi fisico-chimici e processi biologici [7].
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1. Tecnologia di trattamento fisico e chimico
Allo stato attuale, i principali metodi di trattamento fisico e chimico per le acque reflue della produzione farmaceutica comprendono: metodo di flottazione del gas, metodo di sedimentazione per coagulazione, metodo di adsorbimento, metodo di osmosi inversa, metodo di incenerimento e processo di ossidazione avanzata [8].
Inoltre, nel trattamento delle acque reflue intermedie farmaceutiche sono comunemente utilizzati anche metodi di elettrolisi e precipitazione chimica, come la microelettrolisi FE-C e i metodi di precipitazione MAP per la rimozione di azoto e fosforo.
1.1 Metodo di coagulazione e sedimentazione
Il processo di coagulazione è un processo in cui le particelle sospese e le particelle colloidali nell'acqua vengono trasformate in uno stato instabile mediante l'aggiunta di agenti chimici e quindi aggregate in fiocchi o fiocchi facili da separare.
Attualmente, questa tecnologia viene solitamente utilizzata nel pretrattamento, nel trattamento intermedio e nel trattamento avanzato delle acque reflue farmaceutiche [10].
La tecnologia di coagulazione e sedimentazione presenta i vantaggi di una tecnologia matura, di attrezzature semplici, di funzionamento stabile e di manutenzione conveniente.
Tuttavia, nel processo di applicazione di questa tecnologia verrà prodotta una grande quantità di fanghi chimici, che porteranno ad un basso pH dell'effluente e ad un contenuto di sale relativamente elevato delle acque reflue.
Inoltre, la tecnologia di coagulazione e sedimentazione non è in grado di rimuovere efficacemente gli inquinanti disciolti nelle acque reflue, né può rimuovere completamente le tracce di inquinanti tossici e nocivi nelle acque reflue.
1.2 Metodo di precipitazione chimica
Il metodo di precipitazione chimica è un metodo chimico per rimuovere gli inquinanti nelle acque reflue mediante reazione chimica tra agenti chimici solubili e inquinanti nelle acque reflue per formare sali insolubili, idrossidi o composti complessi.
Le acque reflue intermedie farmaceutiche contengono spesso un'elevata concentrazione di ioni di azoto ammoniacale, fosfato e solfato, ecc. Per questo tipo di acque reflue, il metodo di precipitazione chimica viene spesso utilizzato per il pretrattamento fisico e chimico per garantire il normale funzionamento del successivo processo di trattamento biochimico.
Come tecnologia tradizionale di trattamento delle acque, la precipitazione chimica viene spesso utilizzata per addolcire le acque reflue.
A causa dell'uso di materie prime chimiche di elevata purezza nel processo di produzione di acque reflue intermedie farmaceutiche, le acque reflue spesso contengono un'elevata concentrazione di azoto ammoniacale, fosforo e altri inquinanti, utilizzando il metodo di precipitazione chimica del fosfato di magnesio e ammonio è possibile rimuovere efficacemente i due inquinanti allo stesso tempo tempo, la precipitazione del sale di fosfato di ammonio e magnesio generato può essere riciclata.
Il metodo di precipitazione chimica del fosfato di magnesio e ammonio è noto anche come metodo della struvite.
Nel processo di produzione di prodotti farmaceutici intermedi, in alcune officine viene spesso utilizzata una grande quantità di acido solforico e il pH di questa parte delle acque reflue può essere basso. Per migliorare il valore del pH delle acque reflue e rimuovere allo stesso tempo alcuni ioni solfato, viene spesso utilizzato il metodo di aggiunta di CaO, chiamato metodo di precipitazione chimica della desolforazione della calce viva.
1.3 adsorbimento
Il principio della rimozione degli inquinanti nelle acque reflue mediante il metodo di adsorbimento si riferisce all'uso di materiali solidi porosi per adsorbire alcuni o una varietà di inquinanti nelle acque reflue, in modo che gli inquinanti nelle acque reflue possano essere rimossi o riciclati.
Gli adsorbenti comunemente usati includono ceneri volanti, scorie, carbone attivo e resina adsorbente, tra i quali il carbone attivo è più comunemente usato.
1.4 flottazione dell'aria
Il metodo di flottazione dell'aria è un processo di trattamento delle acque reflue in cui piccole bolle altamente disperse vengono utilizzate come trasportatori per produrre adesione agli inquinanti nelle acque reflue. Poiché la densità delle piccole bolle che aderiscono agli inquinanti è inferiore a quella dell'acqua e galleggiano verso l'alto, viene realizzata la separazione solido-liquido o liquido-liquido.
Le forme di flottazione dell'aria includono la flottazione dell'aria disciolta, la flottazione dell'aria aerata, la flottazione dell'aria per elettrolisi e la flottazione dell'aria chimica, ecc. [18], tra cui la flottazione dell'aria chimica è adatta per il trattamento delle acque reflue con un elevato contenuto di sostanze sospese.
Il metodo di flottazione ad aria presenta i vantaggi di un investimento basso, un processo semplice, una manutenzione conveniente e un basso consumo energetico, ma non è in grado di rimuovere efficacemente gli inquinanti disciolti nelle acque reflue.
1.5 elettrolisi
Il processo elettrolitico è l'uso del ruolo della corrente impressa, produce una serie di reazioni chimiche, trasforma gli inquinanti nocivi nelle acque reflue e viene rimosso, il principio di reazione del processo elettrolitico avviene nella soluzione elettrolitica attraverso il materiale dell'elettrodo e la reazione dell'elettrodo, genera nuovo nuovo ecologico l'ossigeno ecologico e l'idrogeno [H] e gli inquinanti delle acque reflue della reazione REDOX facilitano la rimozione degli inquinanti.
Il metodo dell'elettrolisi ha un'elevata efficienza e un funzionamento semplice nel trattamento delle acque reflue. Allo stesso tempo, il metodo dell'elettrolisi può rimuovere efficacemente le sostanze colorate nelle acque reflue e migliorare efficacemente la biodegradabilità delle acque reflue.
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2. Tecnologia di ossidazione avanzata
La tecnologia di ossidazione avanzata, come nuova tecnologia di trattamento dell'acqua, presenta molti vantaggi, come un'elevata efficienza di degradazione degli inquinanti, una degradazione e ossidazione più approfondita degli inquinanti e nessun inquinamento secondario.
La tecnologia di ossidazione avanzata, nota anche come tecnologia di ossidazione profonda, è una tecnologia di trattamento fisico e chimico che utilizza ossidante, luce, elettricità, suono, magnete e catalizzatore per generare radicali liberi altamente attivi (come ·OH) per degradare gli inquinanti organici refrattari.
Nel campo del trattamento delle acque reflue farmaceutiche, la tecnologia avanzata di ossidazione è diventata il fulcro di ricerche e attenzioni approfondite.
La tecnologia di ossidazione avanzata comprende principalmente l'ossidazione elettrochimica, l'ossidazione chimica, l'ossidazione ad ultrasuoni, l'ossidazione catalitica umida, l'ossidazione fotocatalitica, l'ossidazione catalitica composita, l'ossidazione dell'acqua supercritica e la tecnologia combinata di ossidazione avanzata.
Il metodo di ossidazione chimica consiste nell'utilizzare agenti chimici stessi o in determinate condizioni con forte ossidazione per ossidare gli inquinanti organici nelle acque reflue per raggiungere lo scopo di rimuovere gli inquinanti, metodi di ossidazione chimica tra cui l'ossidazione dell'ozono, il metodo di ossidazione Fenton e il metodo di ossidazione catalitica umida.
2.1 Processo di ossidazione del Fenton
Il metodo di ossidazione Fenton è un tipo di metodo di ossidazione avanzato ampiamente utilizzato attualmente. Questo metodo utilizza il sale ferrico (Fe2+ o Fe3+) come catalizzatore per produrre ·OH con forte ossidazione a condizione di aggiungere H2O2, che può avere una reazione di ossidazione con inquinanti organici senza selettività per ottenere la degradazione e la mineralizzazione degli inquinanti.
Questo metodo presenta molti vantaggi, tra cui un'elevata velocità di reazione, nessun inquinamento secondario e forte ossidazione, ecc. Il metodo di ossidazione Fenton è comunemente usato nel trattamento delle acque reflue farmaceutiche a causa della reazione di ossidazione non selettiva nel processo di ossidazione chimica e il metodo può ridurre il tossicità delle acque reflue e altre caratteristiche.
2.2 Metodo di ossidazione elettrochimica
Il metodo di ossidazione elettrochimica consiste nell'utilizzare materiali elettrodici per produrre il radicale libero superossido ·O2 e il radicale libero idrossile ·OH, entrambi con elevata attività ossidativa, in grado di ossidare la materia organica nelle acque reflue e quindi raggiungere lo scopo di rimuovere gli inquinanti.
Tuttavia, questo metodo ha le caratteristiche di un elevato consumo energetico e di costi elevati.
2.3 Ossidazione fotocatalitica
L'ossidazione fotocatalitica è una tecnologia di trattamento relativamente efficiente nella tecnologia di trattamento dell'acqua, che utilizza materiali catalitici (come TiO2, SrO2, WO3, SnO2, ecc.) come trasportatori catalitici per effettuare l'ossidazione catalitica della maggior parte degli inquinanti riducenti nelle acque reflue, in modo da per raggiungere lo scopo di rimozione degli inquinanti.
Poiché la maggior parte dei composti contenuti nelle acque reflue farmaceutiche sono sostanze polari con gruppi acidi o sostanze polari con gruppi alcalini, tali sostanze possono essere degradate direttamente o indirettamente dalla luce.
2.4 Ossidazione supercritica dell'acqua
L'ossidazione dell'acqua supercritica (SCWO) è un tipo di tecnologia di trattamento dell'acqua che utilizza l'acqua come mezzo e utilizza le caratteristiche speciali dell'acqua nello stato supercritico per migliorare la velocità di reazione e realizzare la completa ossidazione della materia organica.
2.5 Tecnologia combinata di ossidazione avanzata
Ogni tecnologia di ossidazione avanzata utilizza i propri limiti, al fine di migliorare l'efficienza del trattamento delle acque reflue, una serie di tecnologie di ossidazione avanzata sono raggruppate insieme, formate dalla combinazione delle tecnologie di ossidazione avanzate o da un'unica tecnologia di ossidazione avanzata combinata con altre tecnologie in nuove tecnologia per migliorare la capacità di ossidazione e l'effetto del trattamento e per soddisfare i cambiamenti della qualità dell'acqua nel trattamento delle acque reflue farmaceutiche di classe più ampia.
UV-Fenton, UV-H2O2, UV-O3, fotocatalisi ad ultrasuoni, fotocatalisi a carboni attivi, fotocatalisi a microonde e fotocatalisi, ecc. Attualmente, le tecnologie di combinazione dell'ozono più ampiamente studiate sono [36]:
Il processo con carbone attivo ozono, O3-H2O2 e UV-O3, dall'effetto di trattamento delle acque reflue refrattarie e dall'applicazione ingegneristica, O3-H2O2 e UV-O3 hanno un maggiore potenziale di sviluppo.
Il comune processo di combinazione Fenton comprende il metodo Fenton di microelettrolisi, il metodo H2O2 con limatura di ferro, il metodo Fenton fotochimico (come il metodo Fenton solare, il metodo Fenton UV, ecc.), ma il metodo Fenton elettrico è ampiamente utilizzato.
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3. Tecnologia di trattamento biochimico
La tecnologia di trattamento biochimico è la tecnologia principale nel trattamento delle acque reflue, attraverso la crescita microbica, il metabolismo, la riproduzione e altri processi per decomporre la materia organica nelle acque reflue, ottenere l'energia necessaria e raggiungere lo scopo di rimuovere la materia organica.
3.1 Tecnologia del trattamento biologico anaerobico
La tecnologia di trattamento biologico anaerobico è in assenza di ossigeno molecolare, l'uso del metabolismo dei batteri anaerobici, attraverso il processo di acidificazione idrolitica, produzione di idrogeno, acido acetico e produzione di metano e altri processi per convertire macromolecole, difficile degradare la materia organica in CH4, CO2 , H2O e piccola materia organica molecolare.
Le acque reflue farmaceutiche sintetiche contengono spesso un gran numero di sostanze organiche refrattarie cicliche, che non possono essere direttamente degradate e utilizzate dai batteri aerobici, quindi l'attuale tecnologia di trattamento anaerobico è diventata il mezzo principale nel campo del trattamento delle acque reflue farmaceutiche in patria e all'estero [43] .
La tecnologia di trattamento biologico anaerobico presenta molti vantaggi: il processo operativo del reattore anaerobico non necessita di fornire aerazione, il consumo di energia è basso;
Il carico organico delle acque affluenti anaerobiche è generalmente elevato.
Basso fabbisogno di nutrienti;
La resa dei fanghi del reattore anaerobico è bassa e i fanghi sono facili da disidratare.
Il metano prodotto nel processo anaerobico può essere riciclato come energia.
Tuttavia, l'effluente anaerobico non può essere scaricato secondo gli standard e deve essere ulteriormente trattato combinandolo con altri processi. Tuttavia, la tecnologia del trattamento biologico anaerobico è sensibile al valore del pH, alla temperatura e ad altri fattori. Se la fluttuazione è ampia, la reazione anaerobica sarà influenzata direttamente e quindi la qualità dell'effluente sarà influenzata.
3.2 Tecnologia del trattamento biologico aerobico
La tecnologia di trattamento biologico aerobico è una tecnologia di trattamento biologico che utilizza la decomposizione ossidativa e la sintesi di assimilazione dei batteri aerobici per rimuovere la materia organica degradata. Durante la crescita e il metabolismo degli organismi aerobici verrà effettuato un gran numero di riproduzioni che genereranno nuovi fanghi attivi. I fanghi attivi in ​​eccesso verranno scaricati sotto forma di fanghi residui e contemporaneamente le acque reflue verranno depurate.

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