Análisis integral de la tecnología de aguas residuales farmacéuticas

Las aguas residuales de la industria farmacéutica incluyen principalmente aguas residuales de producción de antibióticos y aguas residuales de producción de drogas sintéticas. Las aguas residuales de la industria farmacéutica incluyen principalmente cuatro categorías: aguas residuales de producción de antibióticos, aguas residuales de producción de drogas sintéticas, aguas residuales de producción de medicamentos patentados chinos, agua de lavado y aguas residuales de lavado de diversos procesos de preparación. Las aguas residuales se caracterizan por una composición compleja, alto contenido orgánico, alta toxicidad, color intenso, alto contenido de sal, propiedades bioquímicas especialmente pobres y descarga intermitente. Es un agua residual industrial de difícil tratamiento. Con el desarrollo de la industria farmacéutica de mi país, las aguas residuales farmacéuticas se han convertido gradualmente en una de las fuentes importantes de contaminación.

1. Método de tratamiento de aguas residuales farmacéuticas.

Los métodos de tratamiento de aguas residuales farmacéuticas se pueden resumir en: tratamiento físico químico, tratamiento químico, tratamiento bioquímico y tratamiento combinado de varios métodos, cada método de tratamiento tiene sus propias ventajas y desventajas.

Tratamiento físico y químico.

De acuerdo con las características de calidad del agua de las aguas residuales farmacéuticas, el tratamiento fisicoquímico debe utilizarse como proceso de pretratamiento o postratamiento para el tratamiento bioquímico. Los métodos de tratamiento físico y químico utilizados actualmente incluyen principalmente coagulación, flotación por aire, adsorción, extracción de amoníaco, electrólisis, intercambio iónico y separación por membranas.

coagulación

Esta tecnología es un método de tratamiento de agua ampliamente utilizado en el país y en el extranjero. Se utiliza ampliamente en el pretratamiento y postratamiento de aguas residuales médicas, como el sulfato de aluminio y el sulfato poliférrico en las aguas residuales de la medicina tradicional china. La clave para un tratamiento de coagulación eficaz es la correcta selección y adición de coagulantes con excelente rendimiento. En los últimos años, la dirección del desarrollo de coagulantes ha cambiado de polímeros de bajo peso molecular a polímeros de alto peso molecular, y de funcionalización de un solo componente a compuesta [3]. Liu Minghua et al. [4] trataron la DQO, los SS y la cromaticidad del líquido residual con un pH de 6,5 y una dosis de floculante de 300 mg/L con un floculante compuesto F-1 de alta eficiencia. Las tasas de eliminación fueron del 69,7%, 96,4% y 87,5%, respectivamente.

flotacion de aire

La flotación por aire generalmente incluye varias formas, como flotación por aire por aireación, flotación por aire disuelto, flotación por aire química y flotación por aire electrolítica. Xinchang Pharmaceutical Factory utiliza un dispositivo de flotación de aire de vórtice CAF para pretratar las aguas residuales farmacéuticas. La tasa promedio de eliminación de DQO es de aproximadamente el 25% con productos químicos adecuados.

método de adsorción

Los adsorbentes comúnmente utilizados son carbón activado, carbón activado, ácido húmico, resina de adsorción, etc. La fábrica farmacéutica Wuhan Jianmin utiliza adsorción de cenizas de carbón, un proceso de tratamiento biológico aeróbico secundario para tratar las aguas residuales. Los resultados mostraron que la tasa de eliminación de DQO del pretratamiento de adsorción fue del 41,1% y se mejoró la relación DBO5/DQO.

Separación de membranas

Las tecnologías de membranas incluyen ósmosis inversa, nanofiltración y membranas de fibra para recuperar materiales útiles y reducir las emisiones orgánicas generales. Las características principales de esta tecnología son un equipo simple, operación conveniente, sin cambio de fase ni cambio químico, alta eficiencia de procesamiento y ahorro de energía. Juana et al. utilizaron membranas de nanofiltración para separar las aguas residuales de cinamicina. Se descubrió que se redujo el efecto inhibidor de la lincomicina sobre los microorganismos en las aguas residuales y se recuperó la cinamicina.

electrólisis

El método tiene las ventajas de alta eficiencia, operación simple y similares, y el efecto de decoloración electrolítica es bueno. Li Ying [8] llevó a cabo un pretratamiento electrolítico sobre el sobrenadante de riboflavina y las tasas de eliminación de DQO, SS y croma alcanzaron el 71%, 83% y 67%, respectivamente.

tratamiento químico

Cuando se utilizan métodos químicos, es probable que el uso excesivo de determinados reactivos provoque una contaminación secundaria de las masas de agua. Por lo tanto, se debe realizar un trabajo de investigación experimental relevante antes del diseño. Los métodos químicos incluyen el método hierro-carbono, el método químico redox (reactivo de Fenton, H2O2, O3), la tecnología de oxidación profunda, etc.

Método hierro carbono

La operación industrial muestra que el uso de Fe-C como paso de pretratamiento para aguas residuales farmacéuticas puede mejorar en gran medida la biodegradabilidad del efluente. Lou Maoxing utiliza un tratamiento combinado de hierro, microelectrólisis, anaeróbico, aeróbico y flotación de aire para tratar las aguas residuales de productos intermedios farmacéuticos como la eritromicina y la ciprofloxacina. La tasa de eliminación de DQO después del tratamiento con hierro y carbono fue del 20%. %, y el efluente final cumple con el estándar nacional de primera clase de "Estándar integrado de descarga de aguas residuales" (GB8978-1996).

Procesamiento del reactivo de Fenton

La combinación de sal ferrosa y H2O2 se denomina reactivo de Fenton y puede eliminar eficazmente la materia orgánica refractaria que no se puede eliminar con la tecnología tradicional de tratamiento de aguas residuales. Con la profundización de la investigación, se introdujeron luz ultravioleta (UV), oxalato (C2O42-), etc. en el reactivo de Fenton, lo que mejoró enormemente la capacidad de oxidación. Utilizando TiO2 como catalizador y una lámpara de mercurio de baja presión de 9 W como fuente de luz, las aguas residuales farmacéuticas se trataron con reactivo de Fenton, la tasa de decoloración fue del 100 %, la tasa de eliminación de DQO fue del 92,3 % y el compuesto de nitrobenceno disminuyó de 8,05 mg. /L. 0,41 mg/l.

Oxidación

El método puede mejorar la biodegradabilidad de las aguas residuales y tiene una mejor tasa de eliminación de DQO. Por ejemplo, tres aguas residuales de antibióticos, como la de Balcioglu, fueron tratadas mediante oxidación con ozono. Los resultados mostraron que la ozonización de las aguas residuales no sólo aumentó la relación DBO5/DQO, sino que también la tasa de eliminación de DQO fue superior al 75%.

Tecnología de oxidación

También conocida como tecnología de oxidación avanzada, reúne los últimos resultados de investigaciones sobre luz, electricidad, sonido, magnetismo, materiales y otras disciplinas similares modernas, incluida la oxidación electroquímica, la oxidación húmeda, la oxidación con agua supercrítica, la oxidación fotocatalítica y la degradación ultrasónica. Entre ellos, la tecnología de oxidación fotocatalítica ultravioleta tiene las ventajas de ser novedosa, alta eficiencia y sin selectividad para las aguas residuales, y es especialmente adecuada para la degradación de hidrocarburos insaturados. En comparación con métodos de tratamiento como los rayos ultravioleta, el calentamiento y la presión, el tratamiento ultrasónico de la materia orgánica es más directo y requiere menos equipo. Como nuevo tipo de tratamiento, se le ha prestado cada vez más atención. Xiao Guangquan et al. [13] utilizaron un método de contacto biológico aeróbico ultrasónico para tratar aguas residuales farmacéuticas. El tratamiento ultrasónico se llevó a cabo durante 60 s y la potencia fue de 200 w, y la tasa total de eliminación de DQO de las aguas residuales fue del 96%.

Tratamiento bioquímico

La tecnología de tratamiento bioquímico es una tecnología de tratamiento de aguas residuales farmacéuticas ampliamente utilizada, que incluye el método biológico aeróbico, el método biológico anaeróbico y el método combinado aeróbico-anaeróbico.

Tratamiento biológico aeróbico

Dado que la mayoría de las aguas residuales farmacéuticas son aguas residuales orgánicas de alta concentración, generalmente es necesario diluir la solución madre durante el tratamiento biológico aeróbico. Por lo tanto, el consumo de energía es grande, las aguas residuales se pueden tratar bioquímicamente y es difícil descargarlas directamente hasta el estándar después del tratamiento bioquímico. Por tanto, sólo uso aeróbico. Hay pocos tratamientos disponibles y se requiere un tratamiento previo general. Los métodos de tratamiento biológico aeróbico comúnmente utilizados incluyen el método de lodos activados, el método de aireación de pozos profundos, el método de biodegradación por adsorción (método AB), el método de oxidación por contacto, el método de secuenciación por lotes de lodos activados por lotes (método SBR), el método de lodos activados circulantes, etc. (método CASS), etc.

Método de aireación de pozo profundo.

La aireación de pozos profundos es un sistema de lodos activados de alta velocidad. El método tiene una alta tasa de utilización de oxígeno, espacio pequeño, buen efecto de tratamiento, baja inversión, bajo costo operativo, sin acumulación de lodos y menos producción de lodos. Además, su efecto de aislamiento térmico es bueno y el tratamiento no se ve afectado por las condiciones climáticas, lo que puede garantizar el efecto del tratamiento de aguas residuales en invierno en las regiones del norte. Después de que las aguas residuales orgánicas de alta concentración de la Fábrica Farmacéutica del Noreste fueran tratadas bioquímicamente mediante el tanque de aireación del pozo profundo, la tasa de eliminación de DQO alcanzó el 92,7%. Se puede ver que la eficiencia del procesamiento es muy alta, lo que resulta extremadamente beneficioso para el siguiente procesamiento. jugar un papel decisivo.

método AB

El método AB es un método de lodos activados de carga ultraalta. La tasa de eliminación de DBO5, DQO, SS, fósforo y nitrógeno amoniacal mediante el proceso AB es generalmente mayor que la del proceso de lodos activados convencional. Sus ventajas destacadas son la alta carga de la sección A, la fuerte capacidad de carga antichoque y el gran efecto amortiguador sobre el valor del pH y las sustancias tóxicas. Es especialmente adecuado para el tratamiento de aguas residuales con alta concentración y grandes cambios en la calidad y cantidad del agua. El método de Yang Junshi et al. utiliza el método biológico acidificación por hidrólisis-AB para tratar aguas residuales con antibióticos, que tiene un flujo de proceso corto, ahorro de energía y el costo de tratamiento es menor que el método de tratamiento biológico por floculación química de aguas residuales similares.

oxidación biológica por contacto

Esta tecnología combina las ventajas del método de lodos activados y el método de biopelícula, y tiene las ventajas de carga de gran volumen, baja producción de lodos, fuerte resistencia al impacto, operación de proceso estable y gestión conveniente. Muchos proyectos adoptan un método de dos etapas, con el objetivo de domesticar cepas dominantes en diferentes etapas, aprovechar al máximo el efecto sinérgico entre diferentes poblaciones microbianas y mejorar los efectos bioquímicos y la resistencia a los golpes. En ingeniería, la digestión anaeróbica y la acidificación se utilizan a menudo como paso de pretratamiento, y se utiliza un proceso de oxidación por contacto para tratar las aguas residuales farmacéuticas. Harbin North Pharmaceutical Factory adopta un proceso de oxidación por contacto biológico de dos etapas, acidificación por hidrólisis para tratar las aguas residuales farmacéuticas. Los resultados de la operación muestran que el efecto del tratamiento es estable y la combinación de procesos es razonable. Con la progresiva madurez de la tecnología de procesos, los campos de aplicación también son más amplios.

método SBR

El método SBR tiene las ventajas de una fuerte resistencia a la carga de impacto, alta actividad de lodos, estructura simple, sin necesidad de reflujo, operación flexible, tamaño reducido, baja inversión, operación estable, alta tasa de eliminación de sustrato y buena desnitrificación y eliminación de fósforo. . Aguas residuales fluctuantes. Los experimentos sobre el tratamiento de aguas residuales farmacéuticas mediante el proceso SBR muestran que el tiempo de aireación tiene una gran influencia en el efecto de tratamiento del proceso; el establecimiento de secciones anóxicas, especialmente el diseño repetido de anaeróbicas y aeróbicas, puede mejorar significativamente el efecto del tratamiento; El tratamiento mejorado SBR de PAC El proceso puede mejorar significativamente el efecto de eliminación del sistema. En los últimos años, el proceso se ha vuelto cada vez más perfecto y se utiliza ampliamente en el tratamiento de aguas residuales farmacéuticas.

Tratamiento biológico anaeróbico

En la actualidad, el tratamiento de aguas residuales orgánicas de alta concentración en el país y en el extranjero se basa principalmente en el método anaeróbico, pero la DQO del efluente sigue siendo relativamente alta después del tratamiento con un método anaeróbico separado, y el postratamiento (como el tratamiento biológico aeróbico) generalmente es requerido. En la actualidad, todavía es necesario fortalecer el desarrollo y diseño de reactores anaeróbicos de alta eficiencia, así como una investigación profunda sobre las condiciones de operación. Las aplicaciones más exitosas en el tratamiento de aguas residuales farmacéuticas son el lecho de lodos anaeróbico de flujo ascendente (UASB), el lecho compuesto anaeróbico (UBF), el reactor deflector anaeróbico (ABR), la hidrólisis, etc.

Ley UASB

El reactor UASB tiene las ventajas de una alta eficiencia de digestión anaeróbica, una estructura simple, un tiempo de retención hidráulico corto y no necesita un dispositivo de retorno de lodos separado. Cuando se utiliza UASB en el tratamiento de kanamicina, clorina, VC, SD, glucosa y otras aguas residuales de producción farmacéutica, el contenido de SS generalmente no es demasiado alto para garantizar que la tasa de eliminación de DQO sea superior al 85% al ​​90%. La tasa de eliminación de DQO de la serie UASB de dos etapas puede alcanzar más del 90%.

método UBF

Compre Wenning et al. Se realizó una prueba comparativa en UASB y UBF. Los resultados muestran que UBF tiene las características de un buen efecto de separación y transferencia de masa, diversas especies biológicas y de biomasa, alta eficiencia de procesamiento y una fuerte estabilidad operativa. Biorreactor de oxígeno.

Hidrólisis y acidificación.

El tanque de hidrólisis se llama lecho de lodos hidrolizados aguas arriba (HUSB) y es un UASB modificado. En comparación con el tanque anaeróbico de proceso completo, el tanque de hidrólisis tiene las siguientes ventajas: no necesita sellado, agitación ni separador trifásico, lo que reduce los costos y facilita el mantenimiento; Puede degradar macromoléculas y sustancias orgánicas no biodegradables de las aguas residuales en moléculas pequeñas. La materia orgánica fácilmente biodegradable mejora la biodegradabilidad del agua cruda; la reacción es rápida, el volumen del tanque es pequeño, la inversión de capital en construcción es pequeña y el volumen de lodo se reduce. En los últimos años, el proceso de hidrólisis-aeróbica se ha utilizado ampliamente en el tratamiento de aguas residuales farmacéuticas. Por ejemplo, una fábrica biofarmacéutica utiliza un proceso de oxidación por contacto biológico de dos etapas con acidificación hidrolítica para tratar aguas residuales farmacéuticas. La operación es estable y el efecto de eliminación de materia orgánica es notable. Las tasas de eliminación de DQO, DBO5 SS y SS fueron 90,7%, 92,4% y 87,6%, respectivamente.

Proceso de tratamiento combinado anaeróbico-aeróbico.

Dado que el tratamiento aeróbico o el tratamiento anaeróbico por sí solos no pueden cumplir con los requisitos, los procesos combinados como el tratamiento anaeróbico-aeróbico, la acidificación hidrolítica-aeróbico mejoran la biodegradabilidad, la resistencia al impacto, el costo de inversión y el efecto del tratamiento de las aguas residuales. Se utiliza ampliamente en la práctica de la ingeniería debido al rendimiento del método de procesamiento único. Por ejemplo, una fábrica farmacéutica utiliza un proceso anaeróbico-aeróbico para tratar aguas residuales farmacéuticas, la tasa de eliminación de DBO5 es del 98%, la tasa de eliminación de DQO es del 95% y el efecto del tratamiento es estable. El proceso de microelectrólisis-hidrólisis anaeróbica-acidificación-SBR se utiliza para tratar aguas residuales farmacéuticas químicas sintéticas. Los resultados muestran que toda la serie de procesos tiene una fuerte resistencia al impacto de los cambios en la calidad y cantidad de las aguas residuales, y la tasa de eliminación de DQO puede alcanzar del 86% al 92%, lo que es una opción de proceso ideal para el tratamiento de aguas residuales farmacéuticas. – Oxidación Catalítica – Proceso de Oxidación por Contacto. Cuando la DQO del afluente es de aproximadamente 12 000 mg/L, la DQO del efluente es inferior a 300 mg/L; La tasa de eliminación de DQO en las aguas residuales farmacéuticas biológicamente refractarias tratadas mediante el método de biopelícula-SBR puede alcanzar entre 87,5% y 98,31%, que es mucho mayor que la del efecto de tratamiento de un solo uso del método de biopelícula y el método SBR.

Además, con el continuo desarrollo de la tecnología de membranas, la investigación sobre la aplicación del biorreactor de membrana (MBR) en el tratamiento de aguas residuales farmacéuticas se ha profundizado gradualmente. MBR combina las características de la tecnología de separación por membrana y el tratamiento biológico, y tiene las ventajas de una carga de gran volumen, una fuerte resistencia al impacto, un tamaño reducido y menos lodos residuales. Se utilizó el proceso de biorreactor de membrana anaeróbico para tratar las aguas residuales de cloruro de ácido intermedio farmacéutico con DQO de 25 000 mg/L. La tasa de eliminación de DQO del sistema se mantiene por encima del 90%. Por primera vez se utilizó la capacidad de las bacterias obligadas para degradar materia orgánica específica. Los biorreactores de membrana extractivos se utilizan para tratar aguas residuales industriales que contienen 3,4-dicloroanilina. La TRH fue de 2 h, la tasa de eliminación alcanzó el 99 % y se obtuvo el efecto de tratamiento ideal. A pesar del problema de la contaminación de las membranas, con el desarrollo continuo de la tecnología de membranas, el MBR se utilizará más ampliamente en el campo del tratamiento de aguas residuales farmacéuticas.

2. Proceso de tratamiento y selección de aguas residuales farmacéuticas.

Las características de calidad del agua de las aguas residuales farmacéuticas hacen imposible que la mayoría de las aguas residuales farmacéuticas se sometan únicamente a un tratamiento bioquímico, por lo que se debe realizar el pretratamiento necesario antes del tratamiento bioquímico. Generalmente, se debe instalar un tanque regulador para ajustar la calidad del agua y el valor del pH, y se debe utilizar el método fisicoquímico o químico como proceso de pretratamiento de acuerdo con la situación real para reducir los SS, la salinidad y parte de la DQO en el agua, reducir las sustancias inhibidoras biológicas en las aguas residuales y mejorar la degradabilidad de las aguas residuales. para facilitar el posterior tratamiento bioquímico de las aguas residuales.

Las aguas residuales pretratadas pueden ser tratadas mediante procesos anaeróbicos y aeróbicos según sus características de calidad del agua. Si los requerimientos de efluentes son altos, el proceso de tratamiento aeróbico debe continuar después del proceso de tratamiento aeróbico. La selección del proceso específico debe considerar de manera integral factores como la naturaleza de las aguas residuales, el efecto de tratamiento del proceso, la inversión en infraestructura y la operación y mantenimiento para que la tecnología sea factible y económica. Toda la ruta del proceso es un proceso combinado de pretratamiento-anaeróbico-aeróbico-(post-tratamiento). El proceso combinado de hidrólisis, adsorción, oxidación por contacto y filtración se utiliza para tratar aguas residuales farmacéuticas integrales que contienen insulina artificial.

3. Reciclaje y utilización de sustancias útiles en aguas residuales farmacéuticas.

Promover la producción limpia en la industria farmacéutica, mejorar la tasa de utilización de materias primas, la tasa de recuperación integral de productos intermedios y subproductos, y reducir o eliminar la contaminación en el proceso productivo mediante la transformación tecnológica. Debido a la particularidad de algunos procesos de producción farmacéutica, las aguas residuales contienen una gran cantidad de materiales reciclables. Para el tratamiento de dichas aguas residuales farmacéuticas, el primer paso es fortalecer la recuperación del material y su utilización integral. Para aguas residuales intermedias farmacéuticas con un contenido de sal de amonio de hasta 5% a 10%, se utiliza una película limpiadora fija para la evaporación, concentración y cristalización para recuperar (NH4)2SO4 y NH4NO3 con una fracción de masa de aproximadamente 30%. Utilizar como fertilizante o reutilizar. Los beneficios económicos son obvios; Una empresa farmacéutica de alta tecnología utiliza el método de purga para tratar las aguas residuales de producción con un contenido extremadamente alto de formaldehído. Una vez recuperado el gas formaldehído, se puede formular como reactivo de formalina o quemarlo como fuente de calor de caldera. A través de la recuperación de formaldehído, se puede lograr la utilización sostenible de los recursos y el costo de inversión de la estación de tratamiento se puede recuperar dentro de 4 a 5 años, logrando la unificación de los beneficios ambientales y económicos. Sin embargo, la composición de las aguas residuales farmacéuticas generales es compleja, difícil de reciclar, el proceso de recuperación es complicado y el costo es alto. Por lo tanto, una tecnología avanzada y eficiente de tratamiento integral de aguas residuales es la clave para resolver completamente el problema de las aguas residuales.

4 Conclusión

Ha habido muchos informes sobre el tratamiento de aguas residuales farmacéuticas. Sin embargo, debido a la diversidad de materias primas y procesos en la industria farmacéutica, la calidad de las aguas residuales varía ampliamente. Por lo tanto, no existe un método de tratamiento maduro y unificado para las aguas residuales farmacéuticas. La ruta de proceso a elegir depende de las aguas residuales. naturaleza. Según las características de las aguas residuales, generalmente se requiere un pretratamiento para mejorar la biodegradabilidad de las aguas residuales, inicialmente eliminar los contaminantes y luego combinarlos con un tratamiento bioquímico. En la actualidad, el desarrollo de un dispositivo compuesto de tratamiento de agua económico y eficaz es un problema urgente que debe resolverse.

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