Situación actual: la industria farmacéutica se centra principalmente en productos farmacéuticos de síntesis química, productos farmacéuticos biológicos y productos farmacéuticos de medicina tradicional china, y la producción tiene las características de una variedad de productos, procesos complejos y diferentes escalas de producción.
Las aguas residuales producidas por procesos farmacéuticos tienen las características de alta concentración de contaminantes, componentes complejos, escasa biodegradabilidad y alta toxicidad biológica.
Las aguas residuales de la producción farmacéutica de síntesis química y fermentación son la dificultad y el punto clave en el control de la contaminación de la industria farmacéutica.
Las aguas residuales de síntesis química son un importante contaminante vertido durante la producción farmacéutica [2].
Las aguas residuales farmacéuticas se pueden dividir aproximadamente en cuatro categorías [3], es decir, líquido residual y líquido madre en el proceso de producción;
El líquido residual en la recuperación incluye solvente, líquido prerrequisito, subproducto, etc.
Drenaje de procesos auxiliares como agua de refrigeración, etc.
Equipos y aguas residuales de lavado a tierra;
Aguas residuales domésticas.
Tecnología para el tratamiento de aguas residuales intermedias farmacéuticas.
En vista de las características de las aguas residuales intermedias farmacéuticas, como alto contenido de DQO, alto contenido de nitrógeno, alto contenido de sal, croma profundo, composición compleja y baja biodegradabilidad, los métodos de tratamiento comúnmente utilizados incluyen el tratamiento fisicoquímico y el proceso de tratamiento bioquímico [6].
Según los diferentes tipos de calidad de las aguas residuales, también se aplicarán una serie de métodos como la combinación de proceso fisicoquímico y proceso biológico [7].
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1. Tecnología de tratamiento físico y químico.
En la actualidad, los principales métodos de tratamiento físico y químico de las aguas residuales de la producción farmacéutica incluyen: método de flotación de gas, método de coagulación-sedimentación, método de adsorción, método de ósmosis inversa, método de incineración y proceso de oxidación avanzada [8].
Además, los métodos de electrólisis y precipitación química, como la microelectrólisis FE-C y los métodos de precipitación MAP para la eliminación de nitrógeno y fósforo, también se utilizan comúnmente en el tratamiento de aguas residuales intermedias farmacéuticas.
1.1 Método de coagulación y sedimentación.
El proceso de coagulación es un proceso en el que las partículas suspendidas y las partículas coloidales en el agua se transforman en un estado inestable mediante la adición de agentes químicos y luego se agregan en flóculos o flóculos que son fáciles de separar.
En la actualidad, esta tecnología se suele utilizar en el pretratamiento, tratamiento intermedio y tratamiento avanzado de aguas residuales farmacéuticas [10].
La tecnología de coagulación y sedimentación tiene las ventajas de una tecnología madura, equipos simples, operación estable y mantenimiento conveniente.
Sin embargo, se producirá una gran cantidad de lodo químico en el proceso de aplicación de esta tecnología, lo que conducirá a un pH bajo del efluente y un contenido de sal relativamente alto en las aguas residuales.
Además, la tecnología de coagulación y sedimentación no puede eliminar eficazmente los contaminantes disueltos en las aguas residuales, ni puede eliminar por completo los trazas de contaminantes tóxicos y dañinos en las aguas residuales.
1.2 Método de precipitación química
El método de precipitación química es un método químico para eliminar contaminantes en aguas residuales mediante una reacción química entre agentes químicos solubles y contaminantes en aguas residuales para formar sales, hidróxidos o compuestos complejos insolubles.
Las aguas residuales intermedias farmacéuticas a menudo contienen altas concentraciones de nitrógeno amoniacal, iones fosfato y sulfato, etc. Para este tipo de aguas residuales, el método de precipitación química se utiliza a menudo para el pretratamiento físico y químico para garantizar el funcionamiento normal del proceso de tratamiento bioquímico posterior.
Como tecnología tradicional de tratamiento de agua, la precipitación química se utiliza a menudo para ablandar las aguas residuales.
Debido al uso de materias primas químicas de alta pureza en el proceso de producción de aguas residuales intermedias farmacéuticas, las aguas residuales a menudo contienen altas concentraciones de nitrógeno y fósforo de amoníaco y otros contaminantes, el uso del método de precipitación química de fosfato de amonio y magnesio puede eliminar eficazmente los dos contaminantes al mismo tiempo. Con el tiempo, la precipitación de la sal de fosfato de magnesio y amonio generada se puede reciclar.
El método de precipitación química del fosfato de magnesio y amonio también se conoce como método de estruvita.
En el proceso de producción de productos intermedios farmacéuticos, en algunos talleres se utiliza a menudo una gran cantidad de ácido sulfúrico y el pH de esta parte de las aguas residuales puede ser bajo. Para mejorar el valor del pH de las aguas residuales y al mismo tiempo eliminar algunos iones de sulfato, a menudo se utiliza el método de agregar CaO, que se denomina método de precipitación química de desulfuración con cal viva.
1.3 adsorción
El principio de eliminación de contaminantes en aguas residuales mediante el método de adsorción se refiere al uso de materiales sólidos porosos para adsorber ciertos o una variedad de contaminantes en aguas residuales, de modo que los contaminantes en aguas residuales puedan eliminarse o reciclarse.
Los adsorbentes comúnmente utilizados incluyen cenizas volantes, escoria, carbón activado y resina de adsorción, entre los cuales el carbón activado se usa más comúnmente.
1.4 flotación por aire
El método de flotación por aire es un proceso de tratamiento de aguas residuales en el que se utilizan pequeñas burbujas altamente dispersas como portadores para producir adhesión a los contaminantes de las aguas residuales. Debido a que la densidad de las pequeñas burbujas que se adhieren a los contaminantes es menor que la del agua y flotan, se realiza la separación sólido-líquido o líquido-líquido.
Las formas de flotación por aire incluyen flotación por aire disuelto, flotación por aire aireado, flotación por aire por electrólisis y flotación por aire químico, etc. [18], entre las cuales la flotación por aire químico es adecuada para el tratamiento de aguas residuales con alto contenido de materia suspendida.
El método de flotación por aire tiene las ventajas de una baja inversión, un proceso simple, un mantenimiento conveniente y un bajo consumo de energía, pero no puede eliminar eficazmente los contaminantes disueltos en las aguas residuales.
1,5 electrólisis
El proceso electrolítico es el uso de una función de corriente impresa, produce una serie de reacciones químicas, transforma los contaminantes dañinos en las aguas residuales y se ha eliminado, el principio de reacción del proceso electrolítico que ocurre en la solución de electrolito es a través del material del electrodo y la reacción del electrodo, genera nuevos nuevos ecológicos. El oxígeno ecológico y el hidrógeno [H] y los contaminantes de las aguas residuales de la reacción REDOX hacen que se eliminen los contaminantes.
El método de electrólisis tiene alta eficiencia y operación simple en el tratamiento de aguas residuales. Al mismo tiempo, el método de electrólisis puede eliminar eficazmente las sustancias coloreadas de las aguas residuales y mejorar eficazmente la biodegradabilidad de las aguas residuales.
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2. Tecnología de oxidación avanzada
La tecnología de oxidación avanzada, como nueva tecnología de tratamiento de agua, tiene muchas ventajas, como una alta eficiencia de degradación de contaminantes, una degradación y oxidación más completa de los contaminantes y ninguna contaminación secundaria.
La tecnología de oxidación avanzada, también conocida como tecnología de oxidación profunda, es una tecnología de tratamiento físico y químico que utiliza oxidante, luz, electricidad, sonido, magnético y catalizador para generar radicales libres altamente activos (como ·OH) para degradar los contaminantes orgánicos refractarios.
En el campo del tratamiento de aguas residuales farmacéuticas, la tecnología avanzada de oxidación se ha convertido en el foco de una extensa investigación y atención.
La tecnología de oxidación avanzada incluye principalmente oxidación electroquímica, oxidación química, oxidación ultrasónica, oxidación catalítica húmeda, oxidación fotocatalítica, oxidación catalítica compuesta, oxidación con agua supercrítica y tecnología combinada de oxidación avanzada.
El método de oxidación química consiste en utilizar agentes químicos por sí mismos o bajo ciertas condiciones con oxidación fuerte para oxidar los contaminantes orgánicos en las aguas residuales para lograr el propósito de eliminar los contaminantes, los métodos de oxidación química incluyen la oxidación con ozono, el método de oxidación Fenton y el método de oxidación catalítica húmeda.
2.1 Proceso de oxidación de Fenton
El método de oxidación de Fenton es un tipo de método de oxidación avanzado que se utiliza ampliamente en la actualidad. Este método utiliza sal férrica (Fe2+ o Fe3+) como catalizador para producir ·OH con fuerte oxidación bajo la condición de agregar H2O2, que puede tener una reacción de oxidación con contaminantes orgánicos sin selectividad para lograr la degradación y mineralización de los contaminantes.
Este método tiene muchas ventajas, incluida una velocidad de reacción rápida, ausencia de contaminación secundaria y oxidación fuerte, etc. El método de oxidación Fenton se usa comúnmente en el tratamiento de aguas residuales farmacéuticas debido a la reacción de oxidación no selectiva en el proceso de oxidación química y el método puede reducir la toxicidad de las aguas residuales y otras características.
2.2 Método de oxidación electroquímica
El método de oxidación electroquímica consiste en utilizar materiales de electrodos para producir radicales libres superóxido ·O2 y radicales libres hidroxilo ·OH, los cuales tienen alta actividad de oxidación, pueden oxidar la materia orgánica en las aguas residuales y luego lograr el propósito de eliminar contaminantes.
Sin embargo, este método tiene las características de alto consumo de energía y alto costo.
2.3 Oxidación fotocatalítica
La oxidación fotocatalítica es una tecnología de tratamiento relativamente eficiente en la tecnología de tratamiento de agua, que utiliza materiales catalíticos (como TiO2, SrO2, WO3, SnO2, etc.) como portadores catalíticos para llevar a cabo la oxidación catalítica de la mayoría de los contaminantes reductores en las aguas residuales, de modo que para lograr el propósito de eliminar contaminantes.
Debido a que la mayoría de los compuestos contenidos en las aguas residuales farmacéuticas son sustancias polares con grupos ácidos o sustancias polares con grupos alcalinos, dichas sustancias pueden degradarse directa o indirectamente con la luz.
2.4 Oxidación del agua supercrítica
La oxidación de agua supercrítica (SCWO) es un tipo de tecnología de tratamiento de agua que toma agua como medio y utiliza las características especiales del agua en estado supercrítico para mejorar la velocidad de reacción y lograr la oxidación completa de la materia orgánica.
2.5 Tecnología combinada de oxidación avanzada
Cada tecnología de oxidación avanzada utiliza sus propias limitaciones, para mejorar la eficiencia del tratamiento de aguas residuales, se agrupa una serie de tecnologías de oxidación avanzadas, formando la combinación de las tecnologías de oxidación avanzadas, o una única tecnología de oxidación avanzada combinada con otras tecnologías en nuevas tecnología para mejorar la capacidad de oxidación y el efecto del tratamiento y para satisfacer los cambios en la calidad del agua en el tratamiento de aguas residuales farmacéuticas de clase más grande.
UV-Fenton, UV-H2O2, UV-O3, fotocatálisis ultrasónica, fotocatálisis con carbón activado, fotocatálisis y fotocatálisis por microondas, etc. En la actualidad, las tecnologías de combinación de ozono más estudiadas son [36]:
El proceso de carbón activado con ozono, O3-H2O2 y UV-O3, del efecto de tratamiento de aguas residuales refractarias y aplicaciones de ingeniería, O3-H2O2 y UV-O3 tienen un mayor potencial de desarrollo.
El proceso de combinación Fenton común incluye el método Fenton de microelectrólisis, el método H2O2 de limaduras de hierro, el método Fenton fotoquímico (como el método Fenton solar, el método Fenton UV, etc.), pero el método Fenton eléctrico se usa ampliamente.
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3. Tecnología de tratamiento bioquímico.
La tecnología de tratamiento bioquímico es la principal tecnología en el tratamiento de aguas residuales, a través del crecimiento microbiano, el metabolismo, la reproducción y otros procesos para descomponer la materia orgánica en las aguas residuales, obtener su propia energía necesaria y lograr el propósito de eliminar la materia orgánica.
3.1 Tecnología de tratamiento biológico anaeróbico
La tecnología de tratamiento biológico anaeróbico se basa en la ausencia de un ambiente de oxígeno molecular, el uso del metabolismo de bacterias anaeróbicas, a través del proceso de acidificación hidrolítica, producción de hidrógeno, producción de ácido acético y metano y otros procesos para convertir macromoléculas, difíciles de degradar materia orgánica en CH4, CO2. , H2O y materia orgánica de pequeño peso molecular.
Las aguas residuales farmacéuticas sintéticas a menudo contienen una gran cantidad de sustancias orgánicas refractarias cíclicas, que las bacterias aeróbicas no pueden degradar ni utilizar directamente, por lo que la tecnología de tratamiento anaeróbico actual se ha convertido en el principal medio en el campo del tratamiento de aguas residuales farmacéuticas en el país y en el extranjero [43] .
La tecnología de tratamiento biológico anaeróbico tiene muchas ventajas: el proceso de operación del reactor anaeróbico no necesita proporcionar aireación y el consumo de energía es bajo;
La carga orgánica del agua afluente anaeróbica es generalmente alta.
Bajos requerimientos de nutrientes;
El rendimiento de lodos del reactor anaeróbico es bajo y el lodo es fácil de deshidratar.
El metano producido en el proceso anaeróbico se puede reciclar como energía.
Sin embargo, el efluente anaeróbico no puede descargarse según el estándar y es necesario tratarlo adicionalmente combinándolo con otros procesos. Sin embargo, la tecnología de tratamiento biológico anaeróbico es sensible al valor del pH, la temperatura y otros factores. Si la fluctuación es grande, la reacción anaeróbica se verá afectada directamente y luego la calidad del efluente se verá afectada.
3.2 Tecnología de tratamiento biológico aeróbico
La tecnología de tratamiento biológico aeróbico es una tecnología de tratamiento biológico que utiliza la descomposición oxidativa y la síntesis de asimilación de bacterias aeróbicas para eliminar la materia orgánica degradada. Durante el crecimiento y metabolismo de los organismos aeróbicos se llevará a cabo una gran cantidad de reproducción, lo que generará nuevos lodos activados. El exceso de lodos activados se descargará en forma de lodos residuales y, al mismo tiempo, se depurarán las aguas residuales.

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