Aktuelle Situation: Die Pharmaindustrie konzentriert sich hauptsächlich auf chemische Synthesepharmazeutika, biologische Pharmazeutika und traditionelle chinesische Medizinpharmazeutika, und die Produktion weist die Merkmale einer Vielzahl von Produkten, komplexer Prozesse und unterschiedlicher Produktionsmaßstäbe auf.
Das durch pharmazeutische Prozesse erzeugte Abwasser zeichnet sich durch eine hohe Schadstoffkonzentration, komplexe Bestandteile, schlechte biologische Abbaubarkeit und hohe biologische Toxizität aus.
Das Abwasser aus der chemischen Synthese und Fermentation der pharmazeutischen Produktion ist die Schwierigkeit und der Schlüsselpunkt bei der Kontrolle der Umweltverschmutzung in der pharmazeutischen Industrie.
Abwasser aus der chemischen Synthese ist ein Hauptschadstoff, der bei der pharmazeutischen Produktion freigesetzt wird [2].
Pharmaabwässer lassen sich grob in vier Kategorien einteilen [3]: Abfallflüssigkeit und Mutterflüssigkeit im Produktionsprozess;
Die bei der Rückgewinnung verbleibende Flüssigkeit umfasst Lösungsmittel, erforderliche Flüssigkeit, Nebenprodukte usw.
Hilfsprozessentwässerung wie Kühlwasser usw.
Ausrüstung und Bodenspülung; Abwasser;
Häusliches Abwasser.
Technologie zur Behandlung von pharmazeutischem Zwischenabwasser
Angesichts der Eigenschaften pharmazeutischer Zwischenabwässer wie hoher CSB, hoher Stickstoffgehalt, hoher Phosphorgehalt, hoher Salzgehalt, tiefes Chroma, komplexe Zusammensetzung und schlechte biologische Abbaubarkeit umfassen die häufig verwendeten Behandlungsmethoden physikalisch-chemische Behandlung und biochemische Behandlungsverfahren [6].
Abhängig von der unterschiedlichen Abwasserqualität werden auch eine Reihe von Methoden angewendet, beispielsweise die Kombination von physikalisch-chemischen Prozessen und biologischen Prozessen [7].
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1. Physikalische und chemische Behandlungstechnologie
Zu den wichtigsten physikalischen und chemischen Behandlungsmethoden für pharmazeutisches Produktionsabwasser gehören derzeit: Gasflotationsverfahren, Koagulationssedimentationsverfahren, Adsorptionsverfahren, Umkehrosmoseverfahren, Verbrennungsverfahren und fortgeschrittene Oxidationsverfahren [8].
Darüber hinaus werden bei der Behandlung pharmazeutischer Zwischenabwässer häufig auch Elektrolyse- und chemische Fällungsverfahren wie die FE-C-Mikroelektrolyse und MAP-Fällungsverfahren zur Stickstoff- und Phosphorentfernung eingesetzt.
1.1 Koagulations- und Sedimentationsmethode
Der Koagulationsprozess ist ein Prozess, bei dem die suspendierten Partikel und kolloidalen Partikel im Wasser durch Zugabe chemischer Mittel in einen instabilen Zustand umgewandelt und dann zu Flocken oder Flocken aggregiert werden, die sich leicht trennen lassen.
Derzeit wird diese Technologie üblicherweise in der Vor-, Zwischen- und Weiterbehandlung von Pharmaabwässern eingesetzt [10].
Die Technologie der Koagulation und Sedimentation bietet die Vorteile einer ausgereiften Technologie, einer einfachen Ausrüstung, eines stabilen Betriebs und einer bequemen Wartung.
Bei der Anwendung dieser Technologie entsteht jedoch eine große Menge an chemischem Schlamm, was zu einem niedrigen pH-Wert des Abwassers und einem relativ hohen Salzgehalt des Abwassers führt.
Darüber hinaus kann die Koagulations- und Sedimentationstechnologie die gelösten Schadstoffe im Abwasser weder effektiv noch die giftigen und schädlichen Spurenschadstoffe im Abwasser vollständig entfernen.
1.2 Chemische Fällungsmethode
Die chemische Fällungsmethode ist eine chemische Methode zur Entfernung von Schadstoffen im Abwasser durch chemische Reaktion zwischen löslichen chemischen Stoffen und Schadstoffen im Abwasser unter Bildung unlöslicher Salze, Hydroxide oder komplexer Verbindungen.
Pharmazeutisches Zwischenabwasser enthält oft hohe Konzentrationen an Ammoniak, Stickstoff, Phosphat und Sulfationen usw. Bei dieser Art von Abwasser wird häufig die chemische Fällungsmethode zur physikalischen und chemischen Vorbehandlung eingesetzt, um den normalen Betrieb des nachfolgenden biochemischen Behandlungsprozesses sicherzustellen.
Als traditionelle Wasseraufbereitungstechnologie wird die chemische Fällung häufig zur Abwasserenthärtung eingesetzt.
Aufgrund der Verwendung hochreiner chemischer Rohstoffe im Produktionsprozess von pharmazeutischen Zwischenabwässern enthält das Abwasser häufig eine hohe Konzentration an Ammoniak, Stickstoff und Phosphor sowie anderen Schadstoffen. Mit der chemischen Fällungsmethode Magnesium-Ammoniumphosphat können beide Schadstoffe gleichzeitig effektiv entfernt werden Zeitlich kann die erzeugte Magnesium-Ammoniumphosphat-Salzfällung recycelt werden.
Die chemische Fällungsmethode von Magnesium-Ammoniumphosphat wird auch als Struvit-Methode bezeichnet.
Im Produktionsprozess von pharmazeutischen Zwischenprodukten werden in einigen Werkstätten häufig große Mengen Schwefelsäure verwendet, und der pH-Wert dieses Teils des Abwassers kann niedrig sein. Um den pH-Wert des Abwassers zu verbessern und gleichzeitig einige Sulfationen zu entfernen, wird häufig die Methode der Zugabe von CaO verwendet, die als chemische Fällungsmethode der Branntkalkentschwefelung bezeichnet wird.
1.3 Adsorption
Das Prinzip der Entfernung von Schadstoffen im Abwasser durch die Adsorptionsmethode bezieht sich auf die Verwendung poröser Feststoffmaterialien zur Adsorption bestimmter oder verschiedener Schadstoffe im Abwasser, sodass Schadstoffe im Abwasser entfernt oder recycelt werden können.
Zu den häufig verwendeten Adsorptionsmitteln gehören Flugasche, Schlacke, Aktivkohle und Adsorptionsharz, wobei Aktivkohle am häufigsten verwendet wird.
1,4 Luftflotation
Das Luftflotationsverfahren ist ein Abwasseraufbereitungsverfahren, bei dem hochdisperse kleine Bläschen als Träger verwendet werden, um eine Haftung an Schadstoffen im Abwasser zu erzeugen. Da die Dichte kleiner Bläschen, die an Schadstoffen haften, geringer ist als die von Wasser und aufschwimmt, wird eine Fest-Flüssigkeits- oder Flüssig-Flüssigkeits-Trennung realisiert.
Zu den Formen der Luftflotation gehören die Flotation gelöster Luft, die Flotation belüfteter Luft, die Elektrolyse-Luftflotation und die chemische Luftflotation usw. [18], wobei sich die chemische Luftflotation für die Behandlung von Abwasser mit hohem Schwebstoffgehalt eignet.
Die Luftflotationsmethode bietet die Vorteile einer geringen Investition, eines einfachen Prozesses, einer bequemen Wartung und eines geringen Energieverbrauchs, kann jedoch die gelösten Schadstoffe im Abwasser nicht effektiv entfernen.
1,5 Elektrolyse
Der elektrolytische Prozess ist die Verwendung von eingeprägtem Strom, der eine Reihe chemischer Reaktionen hervorruft, die schädlichen Schadstoffe im Abwasser umwandelt und entfernt. Das Reaktionsprinzip des elektrolytischen Prozesses erfolgt in der Elektrolytlösung durch das Elektrodenmaterial und die Elektrodenreaktion, wodurch neue ökologische Neuerungen entstehen Ökologischer Sauerstoff und Wasserstoff [H] sowie Abwasserschadstoffe der REDOX-Reaktion sorgen für die Schadstoffentfernung.
Die Elektrolysemethode zeichnet sich durch eine hohe Effizienz und einfache Bedienung bei der Abwasserbehandlung aus. Gleichzeitig kann die Elektrolysemethode die farbigen Substanzen im Abwasser effektiv entfernen und die biologische Abbaubarkeit des Abwassers effektiv verbessern.
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2. Fortschrittliche Oxidationstechnologie
Die fortschrittliche Oxidationstechnologie als neue Wasseraufbereitungstechnologie bietet viele Vorteile, wie z. B. eine hohe Effizienz beim Abbau von Schadstoffen, einen gründlicheren Abbau und eine gründlichere Oxidation von Schadstoffen und keine Sekundärverschmutzung.
Die fortschrittliche Oxidationstechnologie, auch Tiefenoxidationstechnologie genannt, ist eine physikalische und chemische Behandlungstechnologie, die Oxidationsmittel, Licht, Elektrizität, Schall, Magnetik und Katalysatoren nutzt, um hochaktive freie Radikale (wie z. B. ·OH) zu erzeugen, um feuerfeste organische Schadstoffe abzubauen.
Im Bereich der pharmazeutischen Abwasserbehandlung steht die fortschrittliche Oxidationstechnologie im Mittelpunkt umfangreicher Forschung und Aufmerksamkeit.
Die fortschrittliche Oxidationstechnologie umfasst hauptsächlich elektrochemische Oxidation, chemische Oxidation, Ultraschalloxidation, nasse katalytische Oxidation, photokatalytische Oxidation, zusammengesetzte katalytische Oxidation, überkritische Wasseroxidation und fortschrittliche kombinierte Oxidationstechnologie.
Bei der chemischen Oxidationsmethode werden chemische Mittel selbst oder unter bestimmten Bedingungen mit starker Oxidation verwendet, um die organischen Schadstoffe im Abwasser zu oxidieren, um den Zweck der Schadstoffentfernung zu erreichen. Chemische Oxidationsmethoden umfassen Ozonoxidation, Fenton-Oxidationsmethode und nasskatalytische Oxidationsmethode.
2.1 Fenton-Oxidationsprozess
Die Fenton-Oxidationsmethode ist eine Art fortschrittliche Oxidationsmethode, die derzeit weit verbreitet ist. Bei dieser Methode wird Eisensalz (Fe2+ oder Fe3+) als Katalysator verwendet, um unter der Bedingung der Zugabe von H2O2 ·OH mit starker Oxidation zu erzeugen, das ohne Selektivität eine Oxidationsreaktion mit organischen Schadstoffen eingehen kann, um den Abbau und die Mineralisierung von Schadstoffen zu erreichen.
Diese Methode hat viele Vorteile, darunter schnelle Reaktionsgeschwindigkeit, keine Sekundärverschmutzung und starke Oxidation usw. Die Fenton-Oxidationsmethode wird aufgrund der nicht selektiven Oxidationsreaktion im Prozess der chemischen Oxidation häufig in der pharmazeutischen Abwasserbehandlung eingesetzt und kann die Oxidation reduzieren Toxizität des Abwassers und andere Eigenschaften.
2.2 Elektrochemische Oxidationsmethode
Bei der elektrochemischen Oxidationsmethode werden Elektrodenmaterialien verwendet, um freie Superoxidradikale (O2) und freie Hydroxylradikale (OH) zu erzeugen, die beide eine hohe Oxidationsaktivität aufweisen, die organische Substanz im Abwasser oxidieren und dann den Zweck der Schadstoffentfernung erreichen können.
Diese Methode zeichnet sich jedoch durch einen hohen Energieverbrauch und hohe Kosten aus.
2.3 Photokatalytische Oxidation
Die photokatalytische Oxidation ist eine relativ effiziente Behandlungstechnologie in der Wasseraufbereitungstechnik, bei der katalytische Materialien (wie TiO2, SrO2, WO3, SnO2 usw.) als katalytische Träger verwendet werden, um die katalytische Oxidation der meisten reduzierenden Schadstoffe im Abwasser durchzuführen, so z um den Zweck der Schadstoffbeseitigung zu erreichen.
Da es sich bei den meisten im Pharmaabwasser enthaltenen Verbindungen um polare Stoffe mit sauren Gruppen oder polare Stoffe mit alkalischen Gruppen handelt, können solche Stoffe direkt oder indirekt durch Licht abgebaut werden.
2.4 Überkritische Wasseroxidation
Die überkritische Wasseroxidation (SCWO) ist eine Art Wasseraufbereitungstechnologie, die Wasser als Medium verwendet und die besonderen Eigenschaften von Wasser im überkritischen Zustand nutzt, um die Reaktionsgeschwindigkeit zu verbessern und die vollständige Oxidation organischer Stoffe zu erreichen.
2.5 Fortschrittliche kombinierte Oxidationstechnologie
Jede fortschrittliche Oxidationstechnologie weist ihre eigenen Einschränkungen auf. Um die Effizienz der Abwasserbehandlung zu verbessern, werden eine Reihe fortschrittlicher Oxidationstechnologien zusammengefasst, eine Kombination der fortschrittlichen Oxidationstechnologien gebildet oder eine einzelne fortschrittliche Oxidationstechnologie mit anderen Technologien zu neuen kombiniert Technologie zur Verbesserung der Oxidationsfähigkeit und des Behandlungseffekts sowie zur Anpassung an die Wasserqualitätsänderungen bei der pharmazeutischen Abwasserbehandlung größerer Klassen.
UV-Fenton, UV-H2O2, UV-O3, Ultraschall-Photokatalyse, Aktivkohle-Photokatalyse, Mikrowellen-Photokatalyse und Photokatalyse usw. Die derzeit am häufigsten untersuchten Ozon-Kombinationstechnologien sind [36]:
Der Ozon-Aktivkohleprozess O3-H2O2 und UV-O3 hat aufgrund der Behandlungswirkung von feuerfestem Abwasser und der technischen Anwendung ein größeres Entwicklungspotenzial.
Der übliche Fenton-Kombinationsprozess umfasst die Mikroelektrolyse-Fenton-Methode, die Eisenspäne-H2O2-Methode, die photochemische Fenton-Methode (wie die solare Fenton-Methode, die UV-Fenton-Methode usw.), aber die elektrische Fenton-Methode ist weit verbreitet.
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3. Biochemische Behandlungstechnologie
Die biochemische Behandlungstechnologie ist die wichtigste Technologie in der Abwasserbehandlung. Durch mikrobielles Wachstum, Stoffwechsel, Reproduktion und andere Prozesse werden die organischen Stoffe im Abwasser zersetzt, die benötigte Energie gewonnen und der Zweck der Entfernung organischer Stoffe erreicht.
3.1 Anaerobe biologische Behandlungstechnologie
Die anaerobe biologische Behandlungstechnologie basiert auf der Abwesenheit einer molekularen Sauerstoffumgebung, der Nutzung des anaeroben Bakterienstoffwechsels, durch den Prozess der hydrolytischen Ansäuerung, der Wasserstoffproduktion, der Essigsäure- und Methanproduktion und anderen Prozessen zur Umwandlung von Makromolekülen, schwer zu abbauenden organischen Stoffen in CH4, CO2 , H2O und niedermolekulare organische Stoffe.
Synthetisches pharmazeutisches Abwasser enthält häufig eine große Anzahl zyklischer, feuerfester organischer Substanzen, die von aeroben Bakterien nicht direkt abgebaut und verwertet werden können. Daher ist die derzeitige anaerobe Behandlungstechnologie zum Hauptmittel auf dem Gebiet der pharmazeutischen Abwasserbehandlung im In- und Ausland geworden [43]. .
Die anaerobe biologische Behandlungstechnologie hat viele Vorteile: Der Betrieb des anaeroben Reaktors erfordert keine Belüftung, der Energieverbrauch ist gering;
Die organische Belastung des anaeroben Zulaufwassers ist im Allgemeinen hoch.
Geringer Nährstoffbedarf;
Die Schlammausbeute des anaeroben Reaktors ist gering und der Schlamm lässt sich leicht entwässern.
Das im anaeroben Prozess erzeugte Methan kann als Energie recycelt werden.
Das anaerobe Abwasser kann jedoch nicht entsprechend der Norm abgeleitet werden und muss durch Kombination mit anderen Prozessen weiter behandelt werden. Allerdings ist die anaerobe biologische Behandlungstechnologie empfindlich gegenüber pH-Wert, Temperatur und anderen Faktoren. Wenn die Schwankung groß ist, wird die anaerobe Reaktion direkt beeinflusst und dann wird die Abwasserqualität beeinträchtigt.
3.2 Aerobe biologische Behandlungstechnologie
Die aerobe biologische Behandlungstechnologie ist eine biologische Behandlungstechnologie, die die oxidative Zersetzung und Assimilationssynthese aerober Bakterien nutzt, um abgebaute organische Stoffe zu entfernen. Während des Wachstums und Stoffwechsels aerober Organismen wird eine große Anzahl von Reproduktionen durchgeführt, wodurch neuer Belebtschlamm entsteht. Der überschüssige Belebtschlamm wird als Restschlamm abgeführt und gleichzeitig das Abwasser gereinigt.

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