Las aguas residuales de la industria farmacéutica incluyen principalmente aguas residuales de producción de antibióticos y 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 de patente china y aguas residuales de lavado y aguas residuales de lavado en varios procesos de preparación. Las aguas residuales se caracterizan por una composición compleja, alto contenido orgánico, alta toxicidad, croma profundo y alto contenido de sal, especialmente malas propiedades bioquímicas y descarga intermitente, que es un agua residual industrial que es difícil de tratar. Con el desarrollo de la industria farmacéutica de China, las aguas residuales farmacéuticas se han convertido gradualmente en una de las fuentes importantes de contaminación. Cómo tratar este tipo de aguas residuales es un problema difícil en la protección del medio ambiente en la actualidad.
1.1.1 Método de coagulación
Esta tecnología es un método de tratamiento de agua comúnmente utilizado en el país y en el extranjero. Es ampliamente utilizado en el tratamiento previo y posterior de aguas residuales farmacéuticas, como sulfato de aluminio y sulfato poliférrico para aguas residuales de la medicina tradicional china. La clave para un tratamiento de coagulación eficiente es seleccionar y agregar adecuadamente coagulantes con un rendimiento excelente. En los últimos años, la dirección de desarrollo de los coagulantes ha evolucionado desde polímeros de bajo peso molecular a polímeros, desde monocomponentes a funcionales de tipo complejo [3]. Liu Minghua et al [4] trataron un floculante compuesto F-1 de alta eficiencia con un floculante compuesto F-1 de alta eficiencia para tratar la DQO, la SS y la cromaticidad del licor residual a un pH de 6,5 y una dosis de floculante de 300 mg/l. Las tasas de eliminación son del 69,7 %, 96,4 % y 87,5 %, respectivamente, y su rendimiento es significativamente mejor que el PAC (carbón activado en polvo), la poliacrilamida (PAM) y otros floculantes individuales.
1.1.2 Método de flotación por aire
El método de flotación de aire generalmente incluye varias formas, como flotación de aire de aireación, flotación de aire disuelto, flotación de aire químico y flotación de aire de electrólisis. La fábrica farmacéutica de Xinchang utiliza un dispositivo de flotación de aire de vórtice CAF para pretratar las aguas residuales farmacéuticas. Con el agente apropiado, la tasa promedio de eliminación de DQO es de alrededor del 25 %.
1.1.3 Método de adsorción
Los adsorbentes de uso común incluyen carbón activado, carbón activado, ácidos húmicos y resinas de adsorción. La fábrica farmacéutica Wuhan Jianmin utiliza un proceso de tratamiento biológico aeróbico de dos etapas por adsorción de cenizas de carbón para tratar sus aguas residuales. Los resultados muestran que el pretratamiento por adsorción tiene una tasa de eliminación de DQO del 41,1% y un aumento de DBO5/DQO.
1.1.4 Método de separación por membrana
La tecnología de membranas incluye ósmosis inversa, membranas de nanofiltración y membranas de fibra para recuperar materiales útiles y reducir las emisiones totales de materia orgánica. Las principales características de esta tecnología son equipos simples, fácil operación, sin cambio de fase y cambio químico, alta eficiencia de procesamiento y ahorro de energía. Juanna y otros utilizaron una membrana de nanofiltración para separar las aguas residuales con cinamicina. Se encontró que tanto el efecto inhibidor de la lincomicina sobre los microorganismos en las aguas residuales se redujo, como que se recuperó la cinamicina.
1.1.5 Electrólisis
El método tiene las ventajas de alta eficiencia, fácil operación y similares, y el método de electrólisis tiene un buen efecto de decoloración. Li Ying [8] pretrató el sobrenadante de riboflavina mediante electrólisis, y las tasas de eliminación de DQO, SS y cromaticidad alcanzaron el 71 %, 83 % y 67 %, respectivamente.
1.2 Tratamiento químico
Cuando se aplican métodos químicos, el uso excesivo de ciertos reactivos puede conducir fácilmente a la contaminación secundaria de los cuerpos de agua. Por lo tanto, se debe realizar un trabajo de investigación experimental relevante antes del diseño. Los métodos químicos incluyen el método de hierro-carbono, el método químico redox (reactivo de Fenton, H2O2, O3), la tecnología de oxidación profunda y similares.
1.2.1 Método de hierro y carbono
La operación industrial muestra que la biodegradabilidad de los efluentes se puede mejorar en gran medida mediante el uso de Fe-C como paso de pretratamiento de aguas residuales farmacéuticas. Lou Maoxing utilizó un tratamiento combinado de hierro, microelectrólisis, anaeróbico, aeróbico y aire flotante 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 carbón fue del 20 %. %, el efluente final cumple con el estándar nacional de primera clase del estándar integrado de descarga de aguas residuales (GB8978-1996).
1.2.2 Tratamiento con reactivo de Fenton
La combinación de sal ferrosa y H2O2 se denomina reactivo de Fenton, que puede eliminar eficazmente la materia orgánica refractaria que no puede eliminarse con la tecnología tradicional de tratamiento de aguas residuales. Con la profundización de la investigación, la luz ultravioleta (UV), el oxalato (C2O42-) y similares se introducen en el reactivo de Fenton, de modo que la capacidad de oxidación aumenta considerablemente. 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 Fenton y 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.
1.2.3 Método de oxidación
El método puede mejorar la biodegradabilidad de las aguas residuales y tiene una buena tasa de eliminación de DQO. Por ejemplo, Balcioglu y otras tres aguas residuales con antibióticos se sometieron a un tratamiento de oxidación con ozono. Los resultados mostraron que las aguas residuales de oxidación con ozono no solo aumentaron la proporción de DBO5/DQO, sino que también la tasa de eliminación de DQO estuvo por encima del 75 %.
1.2.4 Tecnología de oxidación
También conocida como tecnología de oxidación avanzada, reúne los últimos resultados de investigación de disciplinas modernas ópticas, eléctricas, acústicas, magnéticas, de materiales y otras similares, que incluyen oxidación electroquímica, oxidación húmeda, oxidación con agua supercrítica, oxidación fotocatalítica y método de degradación ultrasónica, etc. Entre ellos, la tecnología de oxidación fotocatalítica ultravioleta tiene las ventajas de novedad, alta eficiencia, sin selectividad para las aguas residuales, especialmente adecuada para la degradación de hidrocarburos insaturados, y las condiciones de reacción son suaves, sin contaminación secundaria y tiene una buena perspectiva de aplicación. En comparación con el ultravioleta, el calor, la presión y otros métodos de tratamiento, el tratamiento ultrasónico de la materia orgánica es más directo y los requisitos para el equipo son más bajos. Como un nuevo tipo de método de tratamiento, se está prestando cada vez más atención. Xiao Guangquan et al [13] trataron las aguas residuales farmacéuticas con un método de contacto biológico aeróbico ultrasónico. Con un tratamiento ultrasónico de 60 s y una potencia de 200 w, la tasa total de eliminación de DQO de las aguas residuales fue del 96 %.
1.3 Tratamiento bioquímico
La tecnología de tratamiento bioquímico es una tecnología de tratamiento ampliamente utilizada para aguas residuales farmacéuticas, incluido el método biológico aeróbico, el método biológico anaeróbico, el método de combinación aeróbico-anaeróbico.
1.3.1 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 cuando se realiza un tratamiento biológico aeróbico. Por lo tanto, el consumo de energía es grande y las aguas residuales son biodegradables y es difícil descargar directamente el estándar después del tratamiento bioquímico. Por lo tanto, uso aeróbico solo. No hay muchos tratamientos y se requiere un pretratamiento general. Los métodos de tratamiento biológico aeróbico comúnmente utilizados incluyen el método de lodo activado, el método de aireación de pozo profundo, el método de biodegradación por adsorción (método AB), el método de oxidación por contacto, el método de lodo activado intermitente por lotes de secuenciación (método SBR) y el método de lodo activado circulante. (ley CASS) y así sucesivamente.
(1) Método de aireación de pozo profundo
La aireación de pozos profundos es un sistema de lodos activados de alta velocidad. El método tiene las ventajas de una alta tasa de utilización de oxígeno, espacio reducido, buen efecto de tratamiento, baja inversión, bajo costo operativo, sin expansión de lodo y baja producción de lodo. Además, su efecto de conservación del calor es bueno y el tratamiento no se ve afectado por las condiciones climáticas, lo que puede garantizar el efecto del tratamiento de aguas residuales de invierno en la región norte. Después de que las aguas residuales orgánicas de alta concentración de la Planta Farmacéutica del Noreste fueran tratadas bioquímicamente en el tanque de aireación de pozo profundo, la tasa de eliminación de DQO alcanzó el 92,7 %. Se puede ver que la eficiencia del tratamiento es muy alta y es extremadamente beneficiosa para el siguiente paso del tratamiento. Juega un papel decisivo.
(2) método AB
El método AB es un proceso de lodos activados de carga ultra alta. La tasa de eliminación de DBO5, DQO, SS, fósforo y nitrógeno amoniacal mediante el proceso AB es generalmente más alta que la del proceso de lodos activados convencional. Sus ventajas sobresalientes son la alta carga en la sección A, la fuerte resistencia a la carga de impacto y el gran efecto amortiguador sobre el 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. Yang Junshi y otros métodos utilizan el proceso biológico de hidrólisis acidificación-AB para tratar las aguas residuales con antibióticos, el proceso es corto, ahorra energía y el costo del tratamiento es menor que el método de tratamiento biológico de floculación química del mismo tipo de aguas residuales.
(3) Método de oxidación por contacto biológico
La tecnología integra las ventajas del método de biopelícula y lodo activado, y tiene las ventajas de una alta carga volumétrica, baja producción de lodo, fuerte resistencia al impacto, operación de proceso estable y manejo conveniente. Muchos proyectos utilizan un método de dos etapas, cuyo objetivo es aclimatar las cepas dominantes en diferentes etapas, aprovechar al máximo la sinergia entre diferentes poblaciones microbianas y mejorar los efectos bioquímicos y la resistencia al impacto. En la ingeniería, la digestión anaeróbica y la acidificación se usan a menudo como pasos de pretratamiento, y el proceso de oxidación por contacto se usa para tratar aguas residuales farmacéuticas. Harbin North Pharmaceutical Factory utilizó un proceso de oxidación por contacto biológico de dos etapas de 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 madurez gradual de la tecnología de procesos, el campo de aplicación también es más amplio.
(4) 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, pequeña ocupación de terreno, baja inversión, operación estable, alta tasa de eliminación de matriz, buen efecto de eliminación de nitrógeno y fósforo, etc. Aguas residuales fluctuantes. El experimento de tratamiento de aguas residuales farmacéuticas con el proceso SBR muestra que el tiempo de aireación tiene una gran influencia en el efecto del tratamiento del proceso; establecer la sección anóxica, especialmente el diseño repetido de anóxica y aeróbica, puede mejorar significativamente el efecto del tratamiento; El proceso de tratamiento de fortalecimiento de SBR con PAC puede mejorar significativamente el efecto de eliminación del sistema. En los últimos años, el proceso se ha vuelto cada vez más perfecto y se ha utilizado ampliamente en el tratamiento de aguas residuales farmacéuticas. Las aguas residuales biofarmacéuticas han sido tratadas mediante el método de acidificación por hidrólisis-SBR, y la calidad del efluente ha alcanzado el estándar de primera clase de GB8978-1996.
1.3.2 Tratamiento biológico anaerobio
En la actualidad, el tratamiento de aguas residuales orgánicas de alta concentración en el hogar y en el extranjero se basa principalmente en el método anaeróbico, pero la DQO del efluente sigue siendo alta después del tratamiento con un método anaeróbico separado y, por lo general, requiere un tratamiento posterior (como el tratamiento biológico aeróbico). . En la actualidad, aún es necesario fortalecer el desarrollo y diseño de reactores anaerobios de alta eficiencia y profundizar en el estudio de las condiciones de operación. Las aplicaciones más exitosas en el tratamiento de aguas residuales farmacéuticas son el manto de lodo anaeróbico de flujo ascendente (UASB), el lecho compuesto anaeróbico (UBF), el reactor deflector anaeróbico (ABR), la hidrólisis y similares.
(1) método UASB
El reactor UASB tiene las ventajas de una alta eficiencia de digestión anaeróbica, una estructura simple, un tiempo de retención hidráulica corto y no necesita un dispositivo de reflujo de lodos por separado. Cuando se usa UASB para tratar aguas residuales de producción farmacéutica como kanamicina, clorina, VC, SD y glucosa, 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%.
(2) método UBF
Comprar Wenning et al. realizó una prueba comparativa de UASB y UBF. Los resultados muestran que UBF tiene las características de buena transferencia de masa y efecto de separación, gran biomasa y especies biológicas, alta eficiencia de procesamiento y fuerte estabilidad operativa. Biorreactor de oxígeno.
(3) acidificación por hidrólisis
El tanque de hidrólisis se conoce como lecho de lodo de flujo ascendente hidrolizado (HUSB), que es un UASB mejorado. En comparación con el tanque anaeróbico de todo el proceso, el tanque de hidrólisis tiene las siguientes ventajas: no necesita sellado, agitación, separador trifásico, lo que reduce el costo y facilita el mantenimiento; puede degradar moléculas grandes y sustancias orgánicas no biodegradables en las aguas residuales en moléculas pequeñas. Materia orgánica que es fácilmente biodegradable, mejora la biodegradabilidad del agua cruda; reacción rápida, volumen de tanque pequeño, menos inversión de capital y volumen de lodo reducido. En los últimos años, el proceso aerobio de hidrólisis ha sido ampliamente utilizado en el tratamiento de aguas residuales farmacéuticas. Por ejemplo, una planta biofarmacéutica utiliza un proceso de oxidación por contacto biológico de dos etapas de acidificación por hidrólisis para tratar las aguas residuales farmacéuticas. La operación es estable y el efecto de remoción de materia orgánica es notable. DQO, DBO5 Las tasas de eliminación de SS y SS fueron 90,7%, 92,4% y 87,6%, respectivamente.
1.3.3 Procesos de tratamiento anaeróbico-aeróbico y otros combinados
Debido a que el tratamiento aeróbico o el tratamiento anaeróbico por sí solos no pueden cumplir con los requisitos, los procesos combinados anaeróbico-aeróbico, hidrólisis-aeróbico y otros mejoran la biodegradabilidad, la resistencia al impacto, el costo de inversión y el efecto del tratamiento de las aguas residuales. Fuera del rendimiento de un solo método de procesamiento, ha sido ampliamente utilizado en la práctica de la ingeniería. 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 la síntesis química de aguas residuales farmacéuticas. Los resultados muestran que todo el proceso de la serie tiene una fuerte resistencia al impacto al cambio de la calidad y el volumen del agua residual, y la tasa de eliminación de DQO puede alcanzar el 86%～92%, que es una opción de proceso ideal para el tratamiento de aguas residuales farmacéuticas; En el tratamiento de aguas residuales se adopta el proceso de acidificación hidrolítica-A/O-oxidación catalítica-oxidación por contacto. Cuando la DQO afluente es de aproximadamente 12 000 mg/L, la DQO efluente es inferior a 300 mg/L; el método biofilm-SBR se usa para tratar el biológico La tasa de eliminación de DQO en aguas residuales farmacéuticas con refractario puede alcanzar el 87,5% ~ 98,31%, que es mucho más alto que el efecto del tratamiento del método biofilm y el método SBR solo.
Además, con el desarrollo continuo de la tecnología de membranas, la investigación de aplicaciones de biorreactores 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 alta carga volumétrica, una fuerte resistencia al impacto, un espacio reducido y menos lodos residuales. El proceso de biorreactor anaeróbico de membrana se utilizó 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 mantuvo por encima del 90 %. Se adoptó por primera vez la capacidad de degradar materia orgánica específica por bacterias obligadas. El biorreactor de membrana de extracción se utilizó para tratar aguas residuales industriales que contenían 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 de los problemas de ensuciamiento de membranas, con el desarrollo continuo de la tecnología de membranas, MBR se utilizará más ampliamente en el campo del tratamiento de aguas residuales farmacéuticas.