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.
El agua residual producida por el proceso farmacéutico tiene las características de alta concentración de contaminantes, componentes complejos, baja biodegradabilidad y alta toxicidad biológica.
Las aguas residuales de producción farmacéutica de síntesis y fermentación química son la dificultad y el punto clave en el control de la contaminación de la industria farmacéutica.
Las aguas residuales de síntesis química son uno de los principales contaminantes que se descargan 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 recuperación incluye solvente, líquido de requisito previo, subproducto, etc.
Drenaje de procesos auxiliares como agua de refrigeración, etc.
Aguas residuales de lavado de equipos y suelos;
Aguas residuales domésticas.
Tecnología para el tratamiento de aguas residuales farmacéuticas intermedias
En vista de las características de las aguas residuales intermedias farmacéuticas, como alta DQO, alto contenido de nitrógeno, alto contenido de fósforo, 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].
De acuerdo con los diferentes tipos de calidad de las aguas residuales, también se aplicarán una serie de métodos, como la combinación de procesos fisicoquímicos y procesos biológicos [7].
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1. Tecnología de tratamiento físico y químico.
En la actualidad, los principales métodos de tratamiento físico y químico para las aguas residuales de la producción farmacéutica incluyen: método de flotación de gas, método de sedimentación por coagulación, 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 usan comúnmente en el tratamiento de aguas residuales farmacéuticas intermedias.
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, equipo simple, 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 de manera efectiva los contaminantes disueltos en las aguas residuales, ni puede eliminar completamente los contaminantes traza tóxicos y dañinos en las aguas residuales.
1.2 Método de precipitación química
El método de precipitación química es un método químico para eliminar los contaminantes en las aguas residuales mediante la reacción química entre los agentes químicos solubles y los contaminantes en las aguas residuales para formar sales insolubles, hidróxidos o compuestos complejos.
Las aguas residuales intermedias farmacéuticas a menudo contienen una alta concentración de iones de nitrógeno, fosfato y sulfato de amoníaco, etc. Para este tipo de aguas residuales, el método de precipitación química se usa 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 usa 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 una alta concentración de nitrógeno amoniacal y fósforo y otros contaminantes, utilizando el método de precipitación química con fosfato de amonio y magnesio se pueden eliminar de manera efectiva los dos contaminantes al mismo tiempo. tiempo, la precipitación de la sal de fosfato de magnesio y amonio generada se puede reciclar.
El método de precipitación química con 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 suele utilizar una gran cantidad de ácido sulfúrico, y el pH de esta parte de las aguas residuales puede ser bajo.Para mejorar el valor de pH de las aguas residuales y eliminar algunos iones de sulfato al mismo tiempo, a menudo se usa 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 las aguas residuales mediante el método de adsorción se refiere al uso de materiales sólidos porosos para adsorber ciertos o una variedad de contaminantes en las aguas residuales, de modo que los contaminantes en las aguas residuales puedan eliminarse o reciclarse.
Los adsorbentes de uso común incluyen cenizas volantes, escoria, carbón activado y resina de adsorción, entre los cuales se usa más comúnmente el carbón activado.
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 muy dispersas como portadoras para producir la adhesión de los contaminantes en 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 logra la separación sólido-líquido o líquido-líquido.
Las formas de flotación con aire incluyen la flotación con aire disuelto, la flotación con aire aireado, la flotación con aire por electrólisis y la flotación con aire químico, etc. [18], entre las cuales la flotación con aire químico es adecuada para el tratamiento de aguas residuales con un 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 de manera efectiva los contaminantes disueltos en las aguas residuales.
1.5 electrólisis
El proceso electrolítico es el uso del papel de corriente impresa, produce una serie de reacciones químicas, transforma los contaminantes nocivos en las aguas residuales y se elimina, el principio de reacción del proceso electrolítico que ocurre en la solución electrolítica es a través del material del electrodo y la reacción del electrodo, genera nuevo nuevo ecológico el oxígeno ecológico y el hidrógeno [H] y los contaminantes de las aguas residuales de la reacción REDOX hacen que la eliminación de contaminantes.
El método de electrólisis tiene una alta eficiencia y una operación simple en el tratamiento de aguas residuales.Al mismo tiempo, el método de electrólisis puede eliminar de manera efectiva las sustancias coloreadas en las aguas residuales y mejorar de manera efectiva la biodegradabilidad de las aguas residuales.
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2. Tecnología de oxidación avanzada
La tecnología de oxidación avanzada, como una nueva tecnología de tratamiento de agua, tiene muchas ventajas, como una alta eficiencia de degradación de los contaminantes, una degradación y oxidación más completa de los contaminantes y ausencia de 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, magnetismo y catalizador para generar radicales libres altamente activos (como ·OH) para degradar contaminantes orgánicos refractarios.
En el campo del tratamiento de aguas residuales farmacéuticas, la tecnología de oxidación avanzada se ha convertido en el centro de una amplia 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 es el uso de agentes químicos en 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 usa 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, que incluyen una velocidad de reacción rápida, ausencia de contaminación secundaria y oxidación fuerte, etc. El método de oxidación de 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 de superóxido ·O2 y radicales libres de hidroxilo ·OH, los cuales tienen una alta actividad de oxidación, pueden oxidar la materia orgánica en las aguas residuales y luego lograr el propósito de eliminar los 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 los 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 ser degradadas directa o indirectamente por la luz.
2.4 Oxidación con agua supercrítica
La oxidación con agua supercrítica (SCWO) es un tipo de tecnología de tratamiento de agua que toma el agua como medio y utiliza las características especiales del agua en estado supercrítico para mejorar la velocidad de reacción y realizar la oxidación completa de la materia orgánica.
2.5 Tecnología combinada de oxidación avanzada
Todas las tecnologías de oxidación avanzadas utilizan sus propias limitaciones, con el fin de mejorar la eficiencia del tratamiento de aguas residuales, se agrupan una serie de tecnologías de oxidación avanzadas, formadas por la combinación de 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 cumplir con 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 de carbón activado, fotocatálisis y fotocatálisis por microondas, etc. En la actualidad, las tecnologías de combinación de ozono más estudiadas son [36]:
Proceso de carbón activado por ozono, O3-H2O2 y UV-O3, del efecto del 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 es ampliamente utilizado.
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3. Tecnología de tratamiento bioquímico
La tecnología de tratamiento bioquímico es la tecnología principal 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 anaerobio
La tecnología de tratamiento biológico anaeróbico es en ausencia de un entorno de oxígeno molecular, el uso del metabolismo de bacterias anaeróbicas, a través del proceso de acidificación hidrolítica, producción de hidrógeno, ácido acético y producción de metano y otros procesos para convertir macromoléculas, materia orgánica difícil de degradar 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 actual de tratamiento anaeróbico se ha convertido en el medio principal 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, el consumo de energía es bajo;
La carga orgánica del agua afluente anaeróbica es generalmente alta.
Bajo requerimiento de nutrientes;
El rendimiento de lodo 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 se puede descargar hasta el estándar y debe tratarse más combinándolo con otros procesos.Sin embargo, la tecnología de tratamiento biológico anaeróbico es sensible al valor de 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 lodo activado se descargará en forma de lodo residual y, al mismo tiempo, se depurarán las aguas residuales.

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