Aktuelle Situation: Die pharmazeutische Industrie konzentriert sich hauptsächlich auf chemische Synthesepharmazeutika, biologische Pharmazeutika und pharmazeutische Arzneimittel der traditionellen chinesischen Medizin, und die Produktion weist die Merkmale einer Vielzahl von Produkten, komplexen Prozessen und unterschiedlichen Produktionsmaßstäben auf.
Das durch pharmazeutische Prozesse produzierte Abwasser hat die Eigenschaften hoher Schadstoffkonzentration, komplexer Komponenten, schlechter biologischer Abbaubarkeit und hoher biologischer Toxizität.
Das Abwasser aus der chemischen Synthese und Fermentation der pharmazeutischen Produktion ist die Schwierigkeit und der Schlüsselpunkt in der Schadstoffkontrolle der pharmazeutischen Industrie.
Abwasser aus der chemischen Synthese ist ein Hauptschadstoff, der während der pharmazeutischen Produktion freigesetzt wird [2].
Pharmazeutische Abwässer lassen sich grob in vier Kategorien einteilen [3], nämlich Abfallflüssigkeit und Mutterlauge im Produktionsprozess;
Restflüssigkeit in der Rückgewinnung umfasst Lösungsmittel, erforderliche Flüssigkeit, Nebenprodukt usw.
Hilfsprozessableitungen wie Kühlwasser etc.
Abwasser von Geräten und Bodenspülungen;
Häuslichem Abwasser.
Technologie zur Behandlung von pharmazeutischen Zwischenabwässern
Angesichts der Eigenschaften pharmazeutischer Zwischenabwässer wie hoher CSB, hoher Stickstoffgehalt, hoher Phosphorgehalt, hoher Salzgehalt, tiefe Chroma, komplexe Zusammensetzung und schlechte biologische Abbaubarkeit umfassen die üblicherweise verwendeten Behandlungsmethoden die physikalisch-chemische Behandlung und den biochemischen Behandlungsprozess [6].
Entsprechend der unterschiedlichen Abwasserbeschaffenheit kommen auch eine Reihe von Verfahren wie die Kombination von physikalisch-chemischem Verfahren und biologischem Verfahren zum Einsatz [7].
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1. Physikalische und chemische Behandlungstechnik
Derzeit umfassen die wichtigsten physikalischen und chemischen Behandlungsmethoden für Abwasser aus der pharmazeutischen Produktion: Gasflotationsverfahren, Koagulationssedimentationsverfahren, Adsorptionsverfahren, Umkehrosmoseverfahren, Verbrennungsverfahren und fortgeschrittene Oxidationsverfahren [8].
Darüber hinaus werden Elektrolyse- und chemische Fällungsverfahren wie die FE-C-Mikroelektrolyse und MAP-Fällungsverfahren zur Stickstoff- und Phosphorentfernung auch häufig bei der Behandlung von pharmazeutischen Zwischenabwässern eingesetzt.
1.1 Gerinnungs- und Sedimentationsverfahren
Der Koagulationsprozess ist ein Prozess, bei dem die Schwebstoffe und kolloidalen Partikel im Wasser durch Zugabe von chemischen Mitteln in einen instabilen Zustand überführt und dann zu Flocken oder Flocken aggregiert werden, die sich leicht trennen lassen.
Derzeit wird diese Technologie meist in der Vor-, Zwischen- und Weiterbehandlung von pharmazeutischen Abwässern eingesetzt [10].
Die Technologie der Gerinnung und Sedimentation hat die Vorteile einer ausgereiften Technologie, einer einfachen Ausrüstung, eines stabilen Betriebs und einer bequemen Wartung.
Bei der Anwendung dieser Technologie wird jedoch eine große Menge an chemischem Schlamm produziert, 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 nicht effektiv entfernen, noch kann sie die giftigen und schädlichen Spurenschadstoffe im Abwasser vollständig entfernen.
1.2 Chemisches Fällungsverfahren
Das chemische Fällungsverfahren ist ein chemisches Verfahren zur Entfernung von Schadstoffen im Abwasser durch chemische Reaktion zwischen löslichen chemischen Mitteln und Schadstoffen im Abwasser, um unlösliche Salze, Hydroxide oder komplexe Verbindungen zu bilden.
Pharmazeutisches Zwischenabwasser enthält häufig hohe Konzentrationen an Ammoniak, Stickstoff, Phosphat- und Sulfationen usw. Für diese Art von Abwasser wird häufig ein chemisches Fällungsverfahren zur physikalischen und chemischen Vorbehandlung verwendet, um den normalen Betrieb des nachfolgenden biochemischen Behandlungsprozesses sicherzustellen.
Als traditionelle Wasseraufbereitungstechnologie wird die chemische Fällung häufig zur Enthärtung von Abwasser eingesetzt.
Aufgrund der Verwendung von hochreinen chemischen Rohstoffen im Produktionsprozess von pharmazeutischen Zwischenabwässern enthält das Abwasser häufig eine hohe Konzentration an Ammoniak, Stickstoff und Phosphor sowie andere Schadstoffe. Durch die Verwendung des chemischen Fällungsverfahrens mit Magnesiumammoniumphosphat können die beiden Schadstoffe gleichzeitig effektiv entfernt werden Zeit kann die erzeugte Magnesium-Ammonium-Phosphatsalz-Fällung recycelt werden.
Das chemische Magnesium-Ammoniumphosphat-Präzipitationsverfahren ist auch als Struvit-Verfahren bekannt.
Bei der Herstellung von pharmazeutischen Zwischenprodukten wird in einigen Werkstätten oft eine große Menge 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 das Verfahren der Zugabe von CaO verwendet, das als chemisches Fällungsverfahren der Branntkalkentschwefelung bezeichnet wird.
1.3 Adsorption
Das Prinzip der Entfernung von Schadstoffen im Abwasser durch Adsorptionsverfahren bezieht sich auf die Verwendung poröser fester Materialien, um bestimmte oder eine Vielzahl von Schadstoffen im Abwasser zu adsorbieren, so dass Schadstoffe im Abwasser entfernt oder recycelt werden können.
Üblicherweise verwendete Adsorptionsmittel umfassen Flugasche, Schlacke, Aktivkohle und Adsorptionsharz, unter denen Aktivkohle häufiger verwendet wird.
1.4 Luftflotation
Das Luftflotationsverfahren ist ein Abwasserbehandlungsverfahren, bei dem hochdisperse kleine Blasen als Träger verwendet werden, um eine Haftung für Schadstoffe im Abwasser herzustellen.Da die Dichte von kleinen Bläschen, die an Schadstoffen haften, geringer ist als die von Wasser und aufschwimmt, wird eine Fest-Flüssig- oder Flüssig-Flüssig-Trennung realisiert.
Zu den Luftflotationsformen gehören die Flotation mit gelöster Luft, die Flotation mit belüfteter Luft, die Elektrolyse-Luftflotation und die chemische Luftflotation usw. [18], unter denen die chemische Luftflotation für die Behandlung von Abwässern mit hohem Gehalt an Schwebstoffen geeignet ist.
Das Luftflotationsverfahren hat die Vorteile einer geringen Investition, eines einfachen Verfahrens, einer bequemen Wartung und eines geringen Energieverbrauchs, kann jedoch die gelösten Schadstoffe im Abwasser nicht effektiv entfernen.
1.5 Elektrolyse
Elektrolytischer Prozess ist die Verwendung von eingeprägter Stromrolle, erzeugt eine Reihe chemischer Reaktionen, wandelt die schädlichen Schadstoffe im Abwasser um und wurde entfernt, das Reaktionsprinzip des elektrolytischen Prozesses, der in Elektrolytlösung passiert, ist durch das Elektrodenmaterial und die Elektrodenreaktion, erzeugt neue ökologische neue ökologischer Sauerstoff und Wasserstoff [H] und Abwasserschadstoffe der REDOX-Reaktion machen die Schadstoffentfernung.
Das Elektrolyseverfahren hat eine hohe Effizienz und einen einfachen Betrieb in der Abwasserbehandlung.Gleichzeitig kann das Elektrolyseverfahren 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 hat viele Vorteile, wie z. B. eine hohe Effizienz des Schadstoffabbaus, einen gründlicheren Abbau und eine gründlichere Oxidation von Schadstoffen und keine sekundäre Verschmutzung.
Die fortschrittliche Oxidationstechnologie, auch bekannt als Tiefenoxidationstechnologie, ist eine physikalische und chemische Behandlungstechnologie, die Oxidationsmittel, Licht, Elektrizität, Schall, Magnet und Katalysator verwendet, um hochaktive freie Radikale (wie ·OH) zu erzeugen, um feuerfeste organische Schadstoffe abzubauen.
Auf dem Gebiet der pharmazeutischen Abwasserbehandlung ist die fortschrittliche Oxidationstechnologie in den Mittelpunkt umfangreicher Forschung und Aufmerksamkeit gerückt.
Die fortschrittliche Oxidationstechnologie umfasst hauptsächlich elektrochemische Oxidation, chemische Oxidation, Ultraschalloxidation, nasse katalytische Oxidation, photokatalytische Oxidation, katalytische Verbundoxidation, überkritische Wasseroxidation und fortschrittliche kombinierte Oxidationstechnologie.
Das chemische Oxidationsverfahren besteht darin, chemische Mittel selbst oder unter bestimmten Bedingungen mit starker Oxidation zu verwenden, um die organischen Schadstoffe im Abwasser zu oxidieren, um den Zweck der Entfernung von Schadstoffen zu erreichen, chemische Oxidationsverfahren, einschließlich Ozonoxidation, Fenton-Oxidationsverfahren und nasskatalytische Oxidationsverfahren.
2.1 Fenton-Oxidationsprozess
Das Fenton-Oxidationsverfahren ist eine Art fortschrittliches Oxidationsverfahren, das derzeit weit verbreitet ist.Dieses Verfahren verwendet Eisen(III)-Salz (Fe2+ oder Fe3+) als Katalysator zur Erzeugung von ·OH mit starker Oxidation unter der Bedingung der Zugabe von H2O2, das eine Oxidationsreaktion mit organischen Schadstoffen ohne Selektivität zum Erreichen des Abbaus und der Mineralisierung von Schadstoffen eingehen kann.
Dieses Verfahren hat viele Vorteile, einschließlich schneller Reaktionsgeschwindigkeit, keine Sekundärverschmutzung und starke Oxidation usw. Das Fenton-Oxidationsverfahren wird häufig in der pharmazeutischen Abwasserbehandlung verwendet, da die nichtselektive Oxidationsreaktion im Prozess der chemischen Oxidation und das Verfahren die reduzieren kann Toxizität des Abwassers und andere Eigenschaften.
2.2 Elektrochemisches Oxidationsverfahren
Das elektrochemische Oxidationsverfahren besteht darin, Elektrodenmaterialien zu verwenden, um freie Superoxidradikale ·O2 und Hydroxylradikale ·OH zu erzeugen, die beide eine hohe Oxidationsaktivität aufweisen, die organische Substanz im Abwasser oxidieren und dann den Zweck der Entfernung von Schadstoffen erreichen können.
Dieses Verfahren hat jedoch die Eigenschaften eines hohen Energieverbrauchs und hoher Kosten.
2.3 Photokatalytische Oxidation
Die photokatalytische Oxidation ist eine relativ effiziente Behandlungstechnologie in der Wasseraufbereitungstechnologie, die katalytische Materialien (wie TiO2, SrO2, WO3, SnO2 usw.) als katalytische Träger verwendet, um eine katalytische Oxidation der meisten reduzierenden Schadstoffe im Abwasser durchzuführen, so wie um den Zweck der Entfernung von Schadstoffen zu erreichen.
Da es sich bei den meisten in pharmazeutischen Abwässern enthaltenen Verbindungen um polare Substanzen mit sauren Gruppen oder polare Substanzen mit alkalischen Gruppen handelt, können solche Substanzen 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 realisieren.
2.5 Fortschrittliche kombinierte Oxidationstechnologie
Jede fortschrittliche Oxidationstechnologie nutzt ihre eigenen Einschränkungen, um die Effizienz der Abwasserbehandlung zu verbessern, werden eine Reihe fortschrittlicher Oxidationstechnologien zusammengefasst, die Kombination der fortschrittlichen Oxidationstechnologien gebildet, oder eine einzelne fortschrittliche Oxidationstechnologie kombiniert mit anderen Technologien zu neuen Technologie zur Verbesserung der Oxidationsfähigkeit und des Behandlungseffekts und zur Anpassung an die Wasserqualitätsänderungen in 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] :
Ozon-Aktivkohle-Prozess, O3-H2O2 und UV-O3, aus der Behandlungswirkung von feuerfestem Abwasser und technischer Anwendung, O3-H2O2 und UV-O3 haben ein größeres Entwicklungspotenzial.
Das übliche Fenton-Kombinationsverfahren umfasst die Mikroelektrolyse-Fenton-Methode, die Eisenspäne-H2O2-Methode, die photochemische Fenton-Methode (wie die Solar-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 Haupttechnologie in der Abwasserbehandlung, durch das mikrobielle Wachstum, den Stoffwechsel, die Reproduktion und andere Prozesse, um die organische Substanz im Abwasser zu zersetzen, ihre eigene benötigte Energie zu gewinnen und den Zweck der Entfernung organischer Substanzen zu erreichen.
3.1 Anaerobe biologische Behandlungstechnologie
Die anaerobe biologische Behandlungstechnologie besteht in Abwesenheit von molekularem Sauerstoff, der Verwendung des anaeroben Bakterienstoffwechsels durch den Prozess der hydrolytischen Ansäuerung, der Wasserstoffproduktion, der Essigsäure- und Methanproduktion und anderer Prozesse zur Umwandlung von Makromolekülen, die schwer zu zersetzende organische Stoffe in CH4, CO2 , H2O und kleinmolekulare organische Stoffe.
Synthetisches pharmazeutisches Abwasser enthält oft eine große Anzahl zyklischer feuerfester organischer Substanzen, die nicht direkt von aeroben Bakterien abgebaut und verwertet werden können, so dass die aktuelle anaerobe Behandlungstechnologie zum Hauptmittel auf dem Gebiet der pharmazeutischen Abwasserbehandlung im In- und Ausland geworden ist [43] .
Die anaerobe biologische Behandlungstechnologie hat viele Vorteile: Der anaerobe Reaktorbetriebsprozess muss nicht belüftet werden, 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.
Im anaeroben Prozess produziertes Methan kann als Energie recycelt werden.
Das anaerobe Abwasser kann jedoch nicht vorschriftsmäßig abgeführt werden und muss durch Kombination mit anderen Prozessen weiter behandelt werden.Die anaerobe biologische Reinigungstechnik ist jedoch empfindlich gegenüber pH-Wert, Temperatur und anderen Faktoren.Wenn die Schwankung groß ist, wird die anaerobe Reaktion direkt beeinflusst, und dann wird die Abwasserqualität beeinflusst.
3.2 Aerobe biologische Behandlungstechnik
Die aerobe biologische Behandlungstechnologie ist eine biologische Behandlungstechnologie, die die oxidative Zersetzung und Assimilationssynthese von aeroben Bakterien nutzt, um abgebaute organische Stoffe zu entfernen.Während des Wachstums und des Stoffwechsels von aeroben Organismen wird eine große Anzahl von Reproduktionen durchgeführt, die neuen Belebtschlamm erzeugen.Der überschüssige Belebtschlamm wird als Restschlamm ausgetragen und gleichzeitig das Abwasser gereinigt.

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