Situazione attuale: l'industria farmaceutica si concentra principalmente sulla sintesi chimica farmaceutica, farmaceutica biologica e farmaceutica della 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 presentano le caratteristiche di elevata concentrazione di inquinanti, componenti complessi, scarsa biodegradabilità ed elevata tossicità biologica.
La sintesi chimica e la fermentazione delle acque reflue di produzione farmaceutica è la difficoltà e il punto chiave nel controllo dell'inquinamento dell'industria farmaceutica.
Le acque reflue di sintesi chimica sono un importante inquinante scaricato durante la produzione farmaceutica [2].
Le acque reflue farmaceutiche possono essere suddivise approssimativamente in quattro categorie [3], vale a dire liquido di scarto e liquido madre nel processo produttivo;
Il liquido residuo nel recupero include solvente, liquido prerequisito, sottoprodotto, ecc.
Drenaggio di processo ausiliario come acqua di raffreddamento, ecc.
Apparecchiature e scarichi di acque reflue a terra;
Liquami domestici.
Tecnologia per il trattamento delle acque reflue farmaceutiche intermedie
In considerazione delle caratteristiche delle acque reflue farmaceutiche intermedie come COD alto, azoto alto, fosforo alto, alto contenuto di sale, croma profondo, composizione complessa e scarsa biodegradabilità, i metodi di trattamento comunemente usati includono il trattamento fisico-chimico e il processo di trattamento biochimico [6].
In base ai diversi tipi di qualità delle acque reflue, verranno applicati anche una serie di metodi come la combinazione di processo fisico-chimico e processo biologico [7].
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1. Tecnologia di trattamento fisico e chimico
Attualmente, i principali metodi di trattamento fisico e chimico delle acque reflue della produzione farmaceutica includono: metodo di flottazione del gas, metodo di sedimentazione per coagulazione, metodo di adsorbimento, metodo di osmosi inversa, metodo di incenerimento e processo di ossidazione avanzato [8].
Inoltre, i metodi di elettrolisi e precipitazione chimica, come la microelettrolisi FE-C e i metodi di precipitazione MAP per la rimozione di azoto e fosforo, sono anche comunemente usati nel trattamento delle acque reflue intermedie farmaceutiche.
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 è 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, attrezzature semplici, funzionamento stabile e manutenzione conveniente.
Tuttavia, ci sarà una grande quantità di fanghi chimici prodotti nel processo di applicazione di questa tecnologia, che porterà a un basso pH dell'effluente e a un contenuto di sale relativamente alto nelle 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 gli inquinanti in tracce tossici e dannosi 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'alta concentrazione di ioni 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 contengono spesso un'alta concentrazione di azoto ammoniacale e fosforo e altri inquinanti, utilizzando il metodo di precipitazione chimica del fosfato di ammonio di magnesio può rimuovere efficacemente i due inquinanti allo stesso tempo, la precipitazione del sale di fosfato di ammonio di magnesio generato può essere riciclata.
Il metodo di precipitazione chimica del fosfato di ammonio di magnesio è anche noto come metodo della struvite.
Nel processo di produzione dell'intermedio farmaceutico, in alcune officine viene spesso utilizzata una grande quantità di acido solforico e il pH di questa parte delle acque reflue può essere basso.Al fine di migliorare il valore del pH delle acque reflue e rimuovere contemporaneamente alcuni ioni solfato, viene spesso utilizzato il metodo di aggiunta di CaO, che è chiamato metodo di precipitazione chimica della desolforazione della calce viva.
1.3 adsorbimento
Il principio della rimozione degli inquinanti nelle acque reflue mediante 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 di adsorbimento, tra i quali il carbone attivo è più comunemente usato.
1.4 galleggiamento aereo
Il metodo di flottazione ad aria è un processo di trattamento delle acque reflue in cui piccole bolle altamente disperse vengono utilizzate come vettori 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, si realizza la separazione solido-liquido o liquido-liquido.
Le forme di flottazione ad aria includono la flottazione ad aria disciolta, la flottazione ad aria aerata, la flottazione ad aria per elettrolisi e la flottazione ad aria chimica, ecc.
Il metodo di flottazione ad aria presenta i vantaggi di un basso investimento, un processo semplice, una manutenzione conveniente e un basso consumo energetico, ma non può 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 ed è stato rimosso, il principio di reazione del processo elettrolitico avvenuto nella soluzione elettrolitica è attraverso il materiale dell'elettrodo e la reazione dell'elettrodo, genera nuovi nuovi ecologici l'ossigeno ecologico e l'idrogeno [H] e gli inquinanti delle acque reflue della reazione REDOX effettuano 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 delle acque, presenta molti vantaggi, come un'elevata efficienza di degradazione degli inquinanti, un degrado e un'ossidazione più approfonditi 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 centro di un'ampia ricerca e attenzione.
La tecnologia di ossidazione avanzata comprende principalmente l'ossidazione elettrochimica, l'ossidazione chimica, l'ossidazione ultrasonica, l'ossidazione catalitica a umido, 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 una 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 di Fenton e il metodo di ossidazione catalitica a umido.
2.1 Processo di ossidazione Fenton
Il metodo di ossidazione di Fenton è una sorta di metodo di ossidazione avanzato ampiamente utilizzato al momento.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 una rapida velocità di reazione, nessun inquinamento secondario e forte ossidazione, ecc. Il metodo di ossidazione di 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 per elettrodi per produrre radicali liberi superossido ·O2 e radicali liberi idrossilici ·OH, entrambi dotati di un'elevata attività di ossidazione, possono 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 un costo elevato.
2.3 Ossidazione fotocatalitica
L'ossidazione fotocatalitica è una tecnologia di trattamento relativamente efficiente nella tecnologia di trattamento delle acque, che utilizza materiali catalitici (come TiO2, SrO2, WO3, SnO2, ecc.) come vettori catalitici per effettuare l'ossidazione catalitica della maggior parte degli inquinanti riducenti nelle acque reflue, così come per raggiungere lo scopo di rimuovere gli 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 direttamente o indirettamente degradate dalla luce.
2.4 Ossidazione supercritica dell'acqua
L'ossidazione dell'acqua supercritica (SCWO) è una sorta 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 avanzate sono raggruppate insieme, formano la combinazione delle tecnologie di ossidazione avanzate o una singola 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 ultrasonica, fotocatalisi a carbone attivo, fotocatalisi a microonde e fotocatalisi, ecc. Attualmente, le tecnologie di combinazione dell'ozono più studiate sono [36]:
Processo di carbone attivo con ozono, O3-H2O2 e UV-O3, dall'effetto del trattamento delle acque reflue refrattarie e dell'applicazione ingegneristica, O3-H2O2 e UV-O3 hanno un maggiore potenziale di sviluppo.
Il comune processo di combinazione Fenton include il metodo Fenton di microelettrolisi, il metodo H2O2 della 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 di trattamento biologico anaerobico
La tecnologia di trattamento biologico anaerobico è in assenza di ambiente di ossigeno molecolare, l'uso del metabolismo dei batteri anaerobici, attraverso il processo di acidificazione idrolitica, produzione di acido acetico di produzione di idrogeno e produzione di metano e altri processi per convertire macromolecole, difficili da degradare materia organica in CH4, CO2 , H2O e materia organica a piccole molecole.
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 di funzionamento del reattore anaerobico non ha bisogno di fornire aerazione, il consumo di energia è basso;
Il carico organico dell'acqua anaerobica in ingresso è generalmente elevato.
Basso fabbisogno di nutrienti;
La resa del fango del reattore anaerobico è bassa e il fango è facile da disidratare.
Il metano prodotto nel processo anaerobico può essere riciclato come energia.
Tuttavia, l'effluente anaerobico non può essere scaricato fino allo standard e deve essere ulteriormente trattato combinandolo con altri processi.Tuttavia, la tecnologia di 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 ne risentirà.
3.2 Tecnologia di 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 verranno depurate le acque reflue.

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