Analyse complète de la technologie des eaux usées pharmaceutiques

Les eaux usées de l'industrie pharmaceutique comprennent principalement des eaux usées de production d'antibiotiques et des eaux usées de production de médicaments synthétiques. Les eaux usées de l'industrie pharmaceutique comprennent principalement quatre catégories: les eaux usées de la production d'antibiotiques, les eaux usées de production de médicaments synthétiques, les eaux usées de la production de médicaments sur les brevets chinois, les eaux usées à laver et le lavage des eaux usées à partir de divers processus de préparation. Les eaux usées se caractérisent par une composition complexe, une teneur élevée organique, une toxicité élevée, une couleur profonde, une teneur élevée en sel, en particulier des propriétés biochimiques médiocres et une décharge intermittente. Il s'agit d'une usine de déchets industrielle difficile à traiter. Avec le développement de l'industrie pharmaceutique de mon pays, les eaux usées pharmaceutiques sont progressivement devenues l'une des sources de pollution importantes.

1. Méthode de traitement des eaux usées pharmaceutiques

Les méthodes de traitement des eaux usées pharmaceutiques peuvent être résumées comme suit: traitement chimique physique, traitement chimique, traitement biochimique et traitement combiné de diverses méthodes, chaque méthode de traitement a ses propres avantages et inconvénients.

Traitement physique et chimique

Selon les caractéristiques de la qualité de l'eau des eaux usées pharmaceutiques, le traitement physicochimique doit être utilisé comme processus de prétraitement ou post-traitement pour le traitement biochimique. Les méthodes de traitement physique et chimique actuellement utilisées comprennent principalement la coagulation, la flottation d'air, l'adsorption, le décapage d'ammoniac, l'électrolyse, l'échange d'ions et la séparation de la membrane.

coagulation

Cette technologie est une méthode de traitement de l'eau largement utilisée au pays et à l'étranger. Il est largement utilisé dans le prétraitement et le post-traitement des eaux usées médicales, comme le sulfate d'aluminium et le sulfate polyférique dans les eaux usées traditionnelles de la médecine chinoise. La clé d'un traitement de coagulation efficace est la sélection correcte et l'ajout de coagulants avec d'excellentes performances. Ces dernières années, la direction de développement des coagulants est passée de polymères moléculaires à faible moléculaire aux polymères moléculaires élevés et de la fonctionnalisation unique à la fonctionnalisation composite [3]. Liu Minghua et al. [4] ont traité la DCO, SS et la chromaticité du liquide déchet avec un pH de 6,5 et une dose floculante de 300 mg / L avec un F-1 floculant composite à haute efficacité. Les taux d'élimination étaient respectivement de 69,7%, 96,4% et 87,5%.

flottement aérien

La flottaison d'air comprend généralement diverses formes telles que la flottation d'air d'aération, la flottaison d'air dissous, la flottation à air chimique et la flottation électrolytique de l'air. Xinchang Pharmaceutical Factory utilise un dispositif de flottation d'air Vortex CAF pour prétraiter les eaux usées pharmaceutiques. Le taux d'élimination moyen de la COD est d'environ 25% avec des produits chimiques appropriés.

méthode d'adsorption

Les adsorbants couramment utilisés sont le carbone activé, le charbon activé, l'acide humique, la résine d'adsorption, etc. Wuhan Jianmin Pharmaceutical Factory utilise l'adsorption de cendres de charbon - processus de traitement biologique aérobie secondaire pour traiter les eaux usées. Les résultats ont montré que le taux d'élimination de la DCO du prétraitement d'adsorption était de 41,1% et que le rapport BOD5 / COD a été amélioré.

Séparation membranaire

Les technologies membranaires comprennent l'osmose inverse, la nanofiltration et les membranes à fibres pour récupérer des matériaux utiles et réduire les émissions organiques globales. Les principales caractéristiques de cette technologie sont un équipement simple, un fonctionnement pratique, pas de changement de phase et un changement chimique, une efficacité de traitement élevée et une économie d'énergie. Juanna et al. utilisé des membranes de nanofiltration pour séparer les eaux usées de la cannamycine. Il a été constaté que l'effet inhibiteur de la lincomycine sur les micro-organismes dans les eaux usées a été réduit et la cannamycine a été récupérée.

électrolyse

La méthode présente les avantages d'une grande efficacité, d'un fonctionnement simple et similaires, et l'effet de décoloration électrolytique est bon. Li ying [8] a effectué un prétraitement électrolytique sur le surnageant de la riboflavine, et les taux d'élimination de la COD, du SS et du chrome ont atteint 71%, 83% et 67%, respectivement.

traitement chimique

Lorsque des méthodes chimiques sont utilisées, l'utilisation excessive de certains réactifs est susceptible de provoquer une pollution secondaire des plans d'eau. Par conséquent, des travaux de recherche expérimentaux pertinents doivent être effectués avant la conception. Les méthodes chimiques comprennent la méthode du carbone en fer, la méthode Redox chimique (réactif de Fenton, H2O2, O3), la technologie d'oxydation profonde, etc.

Méthode de carbone en fer

L'opération industrielle montre que l'utilisation de Fe-C comme étape de prétraitement pour les eaux usées pharmaceutiques peut considérablement améliorer la biodégradabilité de l'effluent. Lou Maoxing utilise un traitement combiné de la flottation à l'air ferro-électrolyse-anérobie-aérobie pour traiter les eaux usées des intermédiaires pharmaceutiques tels que l'érythromycine et la ciprofloxacine. Le taux d'élimination de la DCO après traitement avec du fer et du carbone était de 20%. %, et l'effluent final est conforme à la norme nationale de première classe de la «norme de décharge des eaux usées intégrée» (GB8978-1996).

Traitement des réactifs de Fenton

La combinaison de sel ferreux et de H2O2 est appelée réactif de Fenton, qui peut efficacement éliminer la matière organique réfractaire qui ne peut pas être éliminée par la technologie traditionnelle de traitement des eaux usées. Avec l'approfondissement de la recherche, la lumière ultraviolette (UV), l'oxalate (C2O42-), etc. ont été introduites dans le réactif de Fenton, ce qui a considérablement amélioré la capacité d'oxydation. En utilisant TiO2 comme catalyseur et une lampe au mercure à basse pression 9W comme source de lumière, les eaux usées pharmaceutiques ont été traitées avec le réactif de Fenton, le taux de décoloration était de 100%, le taux d'élimination de la DCO était de 92,3% et le composé de nitrobenzène diminué de 8,05 mg / L. 0,41 mg / L.

Oxydation

La méthode peut améliorer la biodégradabilité des eaux usées et a un meilleur taux d'élimination de la DCO. Par exemple, trois eaux usées antibiotiques telles que Balcioglu ont été traitées par ozyant de l'ozone. Les résultats ont montré que l'ozonation des eaux usées augmentait non seulement le rapport Bod5 / COD, mais aussi le taux d'élimination de la DCO était supérieur à 75%.

Technologie d'oxydation

Également connu sous le nom de technologie d'oxydation avancée, il rassemble les derniers résultats de recherche de la lumière moderne, de l'électricité, du son, du magnétisme, des matériaux et d'autres disciplines similaires, notamment l'oxydation électrochimique, l'oxydation humide, l'oxydation supercritique de l'eau, l'oxydation photocatalytique et la dégradation des ultrasons. Parmi eux, la technologie d'oxydation photocatalytique ultraviolette présente les avantages de la nouveauté, de la grande efficacité et aucune sélectivité aux eaux usées, et est particulièrement adapté à la dégradation des hydrocarbures insaturés. Par rapport aux méthodes de traitement telles que les rayons ultraviolets, le chauffage et la pression, le traitement à ultrasons de la matière organique est plus direct et nécessite moins d'équipement. En tant que nouveau type de traitement, de plus en plus d'attention a été accordée. Xiao Guangquan et al. [13] ont utilisé la méthode de contact biologique ultrasonique-aérobie pour traiter les eaux usées pharmaceutiques. Un traitement à ultrasons a été effectué pendant 60 s et la puissance était de 200 W, et le taux total d'élimination de la DCO des eaux usées était de 96%.

Traitement biochimique

La technologie de traitement biochimique est une technologie de traitement des eaux usées pharmaceutique largement utilisée, notamment une méthode biologique aérobie, une méthode biologique anaérobie et une méthode combinée aérobie-anérobie.

Traitement biologique aérobie

Étant donné que la plupart des eaux usées pharmaceutiques sont des eaux usées organiques à haute concentration, il est généralement nécessaire de diluer la solution mère pendant le traitement biologique aérobie. Par conséquent, la consommation d'énergie est importante, les eaux usées peuvent être traitées biochimiquement et il est difficile de se décharger directement jusqu'à la norme après un traitement biochimique. Par conséquent, l'utilisation aérobie seule. Il y a peu de traitements disponibles et un prétraitement général est nécessaire. Les méthodes de traitement biologique aérobie couramment utilisées incluent la méthode des boues activées, la méthode d'aération du puits profond, la méthode de biodégradation d'adsorption (méthode AB), la méthode d'oxydation de contact, la méthode des boues activées par lots de lot (méthode SBR), la méthode des boues activées en circulation, etc. (Méthode Cass) et ainsi de suite.

Méthode d'aération du puits profond

Deep Well Aeration est un système de boues activés à grande vitesse. La méthode a un taux d'utilisation élevé d'oxygène, un petit espace de plancher, un bon effet de traitement, un faible investissement, un faible coût d'exploitation, pas de gonflement de boues et moins de production de boues. De plus, son effet d'isolation thermique est bon et le traitement n'est pas affecté par les conditions climatiques, ce qui peut assurer l'effet du traitement des eaux usées d'hiver dans les régions du Nord. Après que les eaux usées organiques à haute concentration de l'usine pharmaceutique du nord-est ont été traitées biochimiquement par le réservoir d'aération du puits profond, le taux d'élimination de la DCO a atteint 92,7%. On peut voir que l'efficacité de traitement est très élevée, ce qui est extrêmement bénéfique pour le prochain traitement. jouer un rôle décisif.

Méthode AB

La méthode AB est une méthode de boues activées à ultra-haute charge. Le taux d'élimination de Bod5, COD, SS, phosphore et azote d'ammoniac par le processus AB est généralement plus élevé que celui du processus de boues activées conventionnelles. Ses avantages exceptionnels sont la charge élevée de la section A, la forte capacité de charge anti-shock et le grand effet tampon sur la valeur du pH et les substances toxiques. Il est particulièrement adapté au traitement des eaux usées avec une concentration élevée et de grands changements dans la qualité et la quantité de l'eau. La méthode de Yang Junshi et al. Utilise la méthode biologique d'acidification de l'hydrolyse-AB pour traiter les eaux usées antibiotiques, qui a un court flux de processus, une économie d'énergie et le coût du traitement est inférieur à la méthode de traitement de floculation chimique-biologique d'eaux usées similaires.

oxydation du contact biologique

Cette technologie combine les avantages de la méthode des boues activées et de la méthode du biofilm, et présente les avantages d'une charge à volume élevé, d'une faible production de boues, d'une forte résistance à l'impact, d'un fonctionnement de processus stable et d'une gestion pratique. De nombreux projets adoptent une méthode en deux étapes, visant à domestiquer les souches dominantes à différents stades, donnent pleinement le jeu à l'effet synergique entre différentes populations microbiennes et améliorent les effets biochimiques et la résistance aux chocs. En ingénierie, la digestion anaérobie et l'acidification sont souvent utilisées comme étape de prétraitement, et un processus d'oxydation de contact est utilisé pour traiter les eaux usées pharmaceutiques. L'usine pharmaceutique de Harbin North adopte le processus d'oxydation de contact biologique d'acidification de l'hydrolyse pour traiter les eaux usées pharmaceutiques. Les résultats de l'opération montrent que l'effet de traitement est stable et la combinaison de processus est raisonnable. Avec la maturité progressive de la technologie des processus, les champs d'application sont également plus étendus.

Méthode SBR

La méthode SBR présente les avantages d'une forte résistance à la charge de choc, d'une activité élevée de boues, d'une structure simple, pas nécessaire de reflux, d'un fonctionnement flexible, d'une petite empreinte, d'un faible investissement, d'un fonctionnement stable, d'un taux d'élimination élevé du substrat et d'une bonne dénitrification et d'une suppression du phosphore. . Fluctuation des eaux usées. Les expériences sur le traitement des eaux usées pharmaceutiques par processus SBR montrent que le temps d'aération a une grande influence sur l'effet de traitement du processus; Le réglage des coupes anoxiques, en particulier la conception répétée de l'anaérobie et de l'aérobie, peut améliorer considérablement l'effet de traitement; Le traitement amélioré SBR de PAC Le processus peut améliorer considérablement l'effet d'élimination du système. Ces dernières années, le processus est devenu de plus en plus parfait et est largement utilisé dans le traitement des eaux usées pharmaceutiques.

Traitement biologique anaérobie

À l'heure actuelle, le traitement des eaux usées organiques à haute concentration au pays et à l'étranger est principalement basé sur la méthode anaérobie, mais la DCO effluent est encore relativement élevée après un traitement avec une méthode anaérobie distincte, et le post-traitement (tel que le traitement biologique aérobie) est généralement nécessaire. À l'heure actuelle, il est toujours nécessaire de renforcer le développement et la conception de réacteurs anaérobies à haute efficacité et des recherches approfondies sur les conditions de fonctionnement. Les applications les plus réussies en matière de traitement des eaux usées pharmaceutiques sont le lit de boues anaérobies (UASB), le lit composite anaérobie (UBF), le réacteur anaérobie de Baff (ABR), l'hydrolyse, etc.

ACT UASB

Le réacteur UASB présente les avantages d'une efficacité de digestion anaérobie élevée, d'une structure simple, d'un temps de rétention hydraulique court et pas besoin d'un dispositif de retour de boues séparé. Lorsque l'UASB est utilisé dans le traitement de la kanamycine, du chlorin, du VC, du SD, du glucose et d'autres eaux usées de production pharmaceutique, la teneur en SS n'est généralement pas trop élevée pour s'assurer que le taux d'élimination de la DCO est supérieur à 85% à 90%. Le taux d'élimination de la DCO de la série en deux étapes UASB peut atteindre plus de 90%.

Méthode UBF

Achetez Wenning et al. Un test comparatif a été effectué sur UASB et UBF. Les résultats montrent que l'UBF a les caractéristiques d'un bon effet de transfert de masse et de séparation, diverses espèces de biomasse et biologiques, une efficacité de transformation élevée et une forte stabilité du fonctionnement. Bioréacteur d'oxygène.

Hydrolyse et acidification

Le réservoir d'hydrolyse est appelé un lit de boues en amont hydrolysé (HUSB) et est un UASB modifié. Comparé au réservoir anaérobie en cours complet, le réservoir d'hydrolyse a les avantages suivants: pas besoin de scellement, pas d'agitation, pas de séparateur triphasé, ce qui réduit les coûts et facilite l'entretien; Il peut dégrader les macromolécules et les substances organiques non biodégradables dans les eaux usées en petites molécules. La matière organique facilement biodégradable améliore la biodégradabilité de l'eau brute; La réaction est rapide, le volume du réservoir est faible, l'investissement en construction de capitaux est petit et le volume des boues est réduit. Ces dernières années, le processus hydrolyse-aérobie a été largement utilisé dans le traitement des eaux usées pharmaceutiques. Par exemple, une usine biopharmaceutique utilise un processus d'oxydation de contact biologique d'acidification hydrolytique pour traiter les eaux usées pharmaceutiques. L'opération est stable et l'effet d'élimination de la matière organique est remarquable. Les taux d'élimination de la COD, du BOD5 SS et des SS étaient respectivement de 90,7%, 92,4% et 87,6%.

Processus de traitement combiné anaérobie-aérobie

Étant donné que le traitement aérobie ou le traitement anaérobie ne peut pas répondre aux exigences, des processus combinés tels que le traitement anaérobie-aérobie et hydrolytique d'acidification-aérobie améliorent la biodégradabilité, la résistance à l'impact, le coût d'investissement et l'effet du traitement des eaux usées. Il est largement utilisé dans la pratique d'ingénierie en raison des performances de la méthode de traitement unique. Par exemple, une usine pharmaceutique utilise un processus anaérobie-aérobie pour traiter les eaux usées pharmaceutiques, le taux d'élimination du BOD5 est de 98%, le taux d'élimination de la DCO est de 95% et l'effet de traitement est stable. Le processus de micro-électrolyse-hydrolyse-acidification-acidification-SBR est utilisé pour traiter les eaux usées pharmaceutiques synthétiques chimiques. Les résultats montrent que toute la série de processus a une forte résistance à l'impact aux changements de la qualité et de la quantité des eaux usées, et le taux d'élimination de la DCO peut atteindre 86% à 92%, ce qui est un choix de processus idéal pour le traitement des eaux usées pharmaceutiques. - Oxydation catalytique - Contactez le processus d'oxydation. Lorsque la morue de l'influent est d'environ 12 000 mg / L, la morue de l'effluent est inférieure à 300 mg / L; Le taux d'élimination de la COD dans les eaux usées pharmaceutiques biologiquement réfractaires traitées par la méthode du biofilm-SBR peut atteindre 87,5% ~ 98,31%, ce qui est beaucoup plus élevé que celui de l'effet de traitement à usage unique de la méthode du biofilm et de la méthode SBR.

De plus, avec le développement continu de la technologie membranaire, la recherche sur les applications du bioréacteur membranaire (MBR) dans le traitement des eaux usées pharmaceutiques s'est progressivement approfondie. MBR combine les caractéristiques de la technologie de séparation des membranes et du traitement biologique, et présente les avantages d'une charge à volume élevé, d'une forte résistance à l'impact, d'une petite empreinte et de boues moins résiduelles. Le processus de bioréacteur à membrane anaérobie a été utilisé pour traiter les eaux usées de chlorure d'acide intermédiaire pharmaceutique avec une DCO de 25 000 mg / L. Le taux d'élimination de la DCO du système reste supérieur à 90%. Pour la première fois, la capacité d'obliger les bactéries à dégrader une matière organique spécifique a été utilisée. Les bioréacteurs à membrane extractive sont utilisés pour traiter les eaux usées industrielles contenant de la 3,4-dichloroaniline. Le THS était de 2 h, le taux d'élimination a atteint 99% et l'effet de traitement idéal a été obtenu. Malgré le problème de l'encrassement de la membrane, avec le développement continu de la technologie membranaire, MBR sera plus largement utilisé dans le domaine du traitement des eaux usées pharmaceutique.

2. Processus de traitement et sélection des eaux usées pharmaceutiques

Les caractéristiques de la qualité de l'eau des eaux usées pharmaceutiques empêchent la plupart des eaux usées pharmaceutiques de subir un traitement biochimique seul, de sorte que le prétraitement nécessaire doit être effectué avant le traitement biochimique. Généralement, un réservoir de régulation doit être mis en place pour ajuster la qualité de l'eau et la valeur du pH, et la méthode physicochimique ou chimique doit être utilisée comme processus de prétraitement en fonction de la situation réelle pour réduire les SS, la salinité et une partie de la DCO dans l'eau, réduire les substances inhibiteurs biologiques dans les eaux usées et améliorer la dégradabilité des eaux usées. Pour faciliter le traitement biochimique ultérieur des eaux usées.

Les eaux usées prétraitées peuvent être traitées par des processus anaérobies et aérobies en fonction de ses caractéristiques de qualité de l'eau. Si les exigences des effluents sont élevées, le processus de traitement aérobie doit être poursuivi après le processus de traitement aérobie. La sélection du processus spécifique devrait considérer de manière approfondie des facteurs tels que la nature des eaux usées, l'effet de traitement du processus, l'investissement dans les infrastructures et le fonctionnement et la maintenance pour rendre la technologie faisable et économique. L'ensemble du processus est un processus combiné de prétraitement-anérobie-aérobie- (post-traitement). Le processus combiné de filtration d'oxydation à contact d'adsorption d'hydrolyse est utilisé pour traiter les eaux usées pharmaceutiques complètes contenant de l'insuline artificielle.

3. Recyclage et utilisation de substances utiles dans les eaux usées pharmaceutiques

Promouvoir la production propre dans l'industrie pharmaceutique, améliorer le taux d'utilisation des matières premières, le taux de récupération complet des produits et des sous-produits intermédiaires, et réduisez ou éliminez la pollution dans le processus de production grâce à la transformation technologique. En raison de la particularité de certains processus de production pharmaceutique, les eaux usées contient une grande quantité de matériaux recyclables. Pour le traitement de ces eaux usées pharmaceutiques, la première étape consiste à renforcer la récupération des matériaux et l'utilisation complète. Pour les eaux usées intermédiaires pharmaceutiques avec une teneur en sel d'ammonium pouvant atteindre 5% à 10%, un film d'essuie-glace fixe est utilisé pour l'évaporation, la concentration et la cristallisation pour récupérer (NH4) 2SO4 et NH4NO3 avec une fraction de masse d'environ 30%. Utiliser comme engrais ou réutiliser. Les avantages économiques sont évidents; Une entreprise pharmaceutique de haute technologie utilise la méthode de purge pour traiter les eaux usées de production avec une teneur en formaldéhyde extrêmement élevée. Une fois le gaz de formaldéhyde récupéré, il peut être formulé dans un réactif de formol ou brûlé comme source de chaleur de chaudière. Grâce à la récupération du formaldéhyde, l'utilisation durable des ressources peut être réalisée et le coût d'investissement de la station de traitement peut être récupéré dans les 4 à 5 ans, réalisant l'unification des avantages environnementaux et des avantages économiques. Cependant, la composition des eaux usées pharmaceutiques générales est complexe, difficile à recycler, le processus de récupération est compliqué et le coût est élevé. Par conséquent, la technologie de traitement des eaux usées avancée et efficace est la clé pour résoudre complètement le problème des eaux usées.

4 Conclusion

Il y a eu de nombreux rapports sur le traitement des eaux usées pharmaceutiques. Cependant, en raison de la diversité des matières premières et des processus dans l'industrie pharmaceutique, la qualité des eaux usées varie considérablement. Par conséquent, il n'y a pas de méthode de traitement mature et unifiée pour les eaux usées pharmaceutiques. La voie du processus à choisir dépend des eaux usées. nature. Selon les caractéristiques des eaux usées, le prétraitement est généralement nécessaire pour améliorer la biodégradabilité des eaux usées, éliminer initialement les polluants, puis se combiner avec un traitement biochimique. À l'heure actuelle, le développement d'un dispositif de traitement de l'eau composite économique et efficace est un problème urgent à résoudre.

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Extrait de Baidu.