Les eaux usées de l'industrie pharmaceutique comprennent principalement les eaux usées de production d'antibiotiques et la production de médicaments synthétiques. Les eaux usées de l'industrie pharmaceutique comprennent principalement quatre catégories : les eaux usées de production d'antibiotiques, les eaux usées de production de médicaments synthétiques, les eaux usées de production de médicaments brevetés chinois et les eaux de lavage et les eaux usées de lavage dans divers processus de préparation. Les eaux usées se caractérisent par une composition complexe, une teneur élevée en matière organique, une toxicité élevée, une saturation profonde et une teneur élevée en sel, en particulier des propriétés biochimiques médiocres, et un rejet intermittent, qui est une eau usée industrielle difficile à traiter. Avec le développement de l'industrie pharmaceutique chinoise, les eaux usées pharmaceutiques sont progressivement devenues l'une des principales sources de pollution. Comment traiter ce type d'eaux usées est un problème difficile dans la protection de l'environnement aujourd'hui.
1.1.1 Méthode de coagulation
Cette technologie est une méthode de traitement de l'eau couramment utilisée au pays et à l'étranger. Il est largement utilisé dans le prétraitement et le post-traitement des eaux usées pharmaceutiques, telles que le sulfate d'aluminium et le sulfate polyferrique pour les eaux usées de la médecine traditionnelle chinoise. La clé d'un traitement de coagulation efficace est de sélectionner et d'ajouter correctement des coagulants avec d'excellentes performances. Ces dernières années, la direction du développement des coagulants a évolué des polymères de faible masse moléculaire aux polymères, des monocomposants aux fonctionnels de type complexe [3]. Liu Minghua et al [4] ont traité un floculant composite à haute efficacité F-1 avec un floculant composite à haute efficacité F-1 pour traiter la DCO, la SS et la chromaticité de la liqueur résiduaire à un pH de 6,5 et une dose de floculant de 300 mg/L. Les taux d'élimination sont de 69,7 %, 96,4 % et 87,5 %, respectivement, et leurs performances sont nettement meilleures que celles du PAC (charbon actif en poudre), du polyacrylamide (PAM) et d'autres floculants simples.
1.1.2 Méthode de flottaison à l'air
La méthode de flottation à l'air comprend généralement diverses formes telles que la flottation à l'air d'aération, la flottation à l'air dissous, la flottation à l'air chimique et la flottation à l'air par électrolyse. L'usine pharmaceutique de Xinchang utilise un dispositif de flottation à air vortex CAF pour prétraiter les eaux usées pharmaceutiques. Avec l'agent approprié, le taux d'élimination moyen de la DCO est d'environ 25 %.
1.1.3 Méthode d'adsorption
Les adsorbants couramment utilisés comprennent le charbon actif, le charbon actif, les acides humiques et les résines d'adsorption. L'usine pharmaceutique de Wuhan Jianmin utilise un procédé de traitement biologique aérobie en deux étapes par adsorption des cendres de charbon pour traiter ses eaux usées. Les résultats montrent que le prétraitement d'adsorption a un taux d'élimination de DCO de 41,1 % et une augmentation de DBO5/DCO.
1.1.4 Méthode de séparation membranaire
La technologie membranaire comprend l'osmose inverse, les membranes de nanofiltration et les membranes fibreuses pour récupérer les matériaux utiles et réduire les émissions totales de matière organique. Les principales caractéristiques de cette technologie sont un équipement simple, une utilisation facile, l'absence de changement de phase et de changement chimique, une efficacité de traitement élevée et des économies d'énergie. Juanna et d'autres ont utilisé une membrane de nanofiltration pour séparer les eaux usées de cinnamycine. Il a été constaté que l'effet inhibiteur de la lincomycine sur les micro-organismes dans les eaux usées était réduit et que la cinnamycine était récupérée.
1.1.5 Électrolyse
Le procédé présente les avantages d'une efficacité élevée, d'une opération facile et similaires, et le procédé d'électrolyse a un bon effet de décoloration. Li Ying [8] a prétraité le surnageant de riboflavine par électrolyse, et les taux d'élimination de COD, SS et chromaticité ont atteint 71 %, 83 % et 67 %, respectivement.
1.2 Traitement chimique
Lorsque des méthodes chimiques sont appliquées, l'utilisation excessive de certains réactifs peut facilement conduire à une pollution secondaire des masses d'eau. Par conséquent, des travaux de recherche expérimentale pertinents doivent être effectués avant la conception. Les méthodes chimiques comprennent la méthode fer-carbone, la méthode redox chimique (réactif de fenton, H2O2, O3), la technologie d'oxydation profonde, etc.
1.2.1 Méthode du fer et du carbone
L'exploitation industrielle montre que la biodégradabilité des effluents peut être grandement améliorée en utilisant Fe-C comme étape de prétraitement des eaux usées pharmaceutiques. Lou Maoxing a utilisé un traitement combiné fer-micro-électrolyse-anaérobie-aérobie-air-flottant pour traiter les eaux usées provenant d'intermédiaires pharmaceutiques tels que l'érythromycine et la ciprofloxacine. Le taux d'élimination de la DCO après traitement au fer et au charbon était de 20 %. %, l'effluent final répond à la norme nationale de première classe de la norme intégrée de rejet des eaux usées (GB8978-1996).
1.2.2 Traitement au réactif de Fenton
La combinaison de sel ferreux et de H2O2 est appelée réactif de Fenton, qui peut éliminer efficacement la matière organique réfractaire qui ne peut pas être éliminée par la technologie traditionnelle de traitement des eaux usées. Avec l'approfondissement de la recherche, la lumière ultraviolette (UV), l'oxalate (C2O42-) et similaires sont introduits dans le réactif de Fenton, de sorte que la capacité d'oxydation est grandement améliorée. En utilisant du TiO2 comme catalyseur et une lampe au mercure basse pression de 9 W comme source de lumière, les eaux usées pharmaceutiques ont été traitées avec un réactif de Fenton et le taux de décoloration était de 100 %, le taux d'élimination de la DCO était de 92,3 % et le composé nitrobenzène a diminué de 8,05 mg. /L. 0,41 mg/l.
1.2.3 Méthode d'oxydation
Le procédé peut améliorer la biodégradabilité des eaux usées et présente un bon taux d'élimination de la DCO. Par exemple, Balcioglu et trois autres eaux usées antibiotiques ont été soumises à un traitement d'oxydation à l'ozone. Les résultats ont montré que les eaux usées d'oxydation à l'ozone ont non seulement augmenté le rapport DBO5/DCO, mais également que le taux d'élimination de DCO était supérieur à 75 %.
1.2.4 Technologie d'oxydation
Également connue sous le nom de technologie d'oxydation avancée, elle rassemble les derniers résultats de recherche sur les matériaux optiques, électriques, acoustiques, magnétiques modernes et d'autres disciplines similaires, y compris l'oxydation électrochimique, l'oxydation par voie humide, l'oxydation de l'eau supercritique, l'oxydation photocatalytique et la méthode de dégradation par ultrasons, etc. Parmi eux, la technologie d'oxydation photocatalytique ultraviolette présente les avantages de la nouveauté, du rendement élevé, de l'absence de sélectivité pour les eaux usées, particulièrement adaptée à la dégradation des hydrocarbures insaturés, et les conditions de réaction sont douces, sans pollution secondaire et ont de bonnes perspectives d'application. Comparé aux ultraviolets, à la chaleur, à la pression et à d'autres méthodes de traitement, le traitement par ultrasons de la matière organique est plus direct et les exigences en matière d'équipement sont plus faibles. En tant que nouveau type de méthode de traitement, de plus en plus d'attention est accordée. Xiao Guangquan et al [13] ont traité les eaux usées pharmaceutiques avec une méthode de contact biologique ultrasonique-aérobie. Sous traitement par ultrasons pendant 60 s et une puissance de 200 w, le taux total d'élimination de la DCO des eaux usées était de 96 %.
1.3 Traitement biochimique
La technologie de traitement biochimique est une technologie de traitement largement utilisée pour les eaux usées pharmaceutiques, y compris la méthode biologique aérobie, la méthode biologique anaérobie, la méthode de combinaison aérobie-anaérobie.
1.3.1 Traitement biologique aérobie
Étant donné que la plupart des eaux usées pharmaceutiques sont des eaux usées organiques à haute concentration, il est généralement nécessaire de diluer la solution mère lors de la réalisation d'un traitement biologique aérobie. Par conséquent, la consommation d'énergie est importante et les eaux usées sont biodégradables, et il est difficile de décharger directement la norme après un traitement biochimique. Par conséquent, utilisation aérobie seule. Il n'y a pas beaucoup de traitements et un prétraitement général est nécessaire. Les méthodes de traitement biologique aérobie couramment utilisées comprennent la méthode des boues activées, la méthode d'aération en puits profond, la méthode de biodégradation par adsorption (méthode AB), la méthode d'oxydation par contact, la méthode des boues activées intermittentes par lots de séquençage (méthode SBR) et la méthode des boues activées en circulation. (loi CASS) etc.
(1) Méthode d'aération en puits profond
L'aération des puits profonds est un système à boues activées à grande vitesse. Le procédé présente les avantages d'un taux d'utilisation d'oxygène élevé, d'un petit espace au sol, d'un bon effet de traitement, d'un faible investissement, d'un faible coût d'exploitation, d'une absence d'expansion des boues et d'une faible production de boue. De plus, son effet de conservation de la chaleur est bon et le traitement n'est pas affecté par les conditions climatiques, ce qui peut assurer l'effet du traitement hivernal des eaux usées dans la région du nord. Après le traitement biochimique des eaux usées organiques à haute concentration de l'usine pharmaceutique du nord-est dans le réservoir d'aération du puits profond, le taux d'élimination de la DCO a atteint 92,7 %. On peut voir que l'efficacité du traitement est très élevée et qu'elle est extrêmement bénéfique pour l'étape suivante du traitement. Joue un rôle décisif.
(2) Méthode AB
La méthode AB est un procédé de boues activées à charge ultra-élevée. Le taux d'élimination de la DBO5, de la DCO, des MES, du phosphore et de l'azote ammoniacal par le procédé AB est généralement supérieur à celui du procédé conventionnel à boues activées. Ses avantages exceptionnels sont une charge élevée dans la section A, une forte résistance à la charge d'impact et un effet tampon important sur le pH et les substances toxiques. Il est particulièrement adapté au traitement des eaux usées avec une concentration élevée et de grands changements dans la qualité et la quantité de l'eau. Yang Junshi et d'autres méthodes utilisent le processus biologique d'hydrolyse acidification-AB pour traiter les eaux usées antibiotiques, le processus est court, économe en énergie et le coût de traitement est inférieur à la méthode de traitement biologique par floculation chimique du même type d'eaux usées.
(3) Méthode d'oxydation biologique par contact
La technologie intègre les avantages de la méthode des boues activées et du biofilm, et présente les avantages d'une charge volumétrique élevée, d'une faible production de boues, d'une forte résistance aux chocs, d'un fonctionnement stable du processus et d'une gestion pratique. De nombreux projets utilisent une méthode en deux étapes, qui vise à acclimater les souches dominantes à différents stades, à faire jouer pleinement la synergie entre différentes populations microbiennes, à améliorer les effets biochimiques et la résistance aux chocs. Dans l'ingénierie, la digestion anaérobie et l'acidification sont souvent utilisées comme étapes de prétraitement, et le processus d'oxydation par contact est utilisé pour traiter les eaux usées pharmaceutiques. L'usine pharmaceutique de Harbin North a utilisé un processus d'oxydation par contact biologique en deux étapes par hydrolyse et acidification pour traiter les eaux usées pharmaceutiques. Les résultats de l'opération montrent que l'effet de traitement est stable et que la combinaison de processus est raisonnable. Avec la maturité progressive de la technologie des procédés, le champ d'application est également plus étendu.
(4) Méthode SBR
La méthode SBR présente les avantages d'une forte résistance à la charge d'impact, d'une activité de boues élevée, d'une structure simple, d'aucun besoin de refusion, d'un fonctionnement flexible, d'une petite occupation des terres, d'un faible investissement, d'un fonctionnement stable, d'un taux d'élimination de matrice élevé, d'un bon effet d'élimination de l'azote et du phosphore, etc. Eaux usées fluctuantes. L'expérience de traitement des eaux usées pharmaceutiques avec le procédé SBR montre que le temps d'aération a une grande influence sur l'effet de traitement du procédé ; le réglage de la section anoxique, en particulier la conception répétée d'anoxie et d'aérobie, peut améliorer considérablement l'effet du traitement ; Le processus de traitement de renforcement SBR avec PAC peut améliorer considérablement l'effet d'élimination du système. Ces dernières années, le procédé est devenu de plus en plus parfait et il a été largement utilisé dans le traitement des eaux usées pharmaceutiques. Les eaux usées bio-pharmaceutiques ont été traitées par la méthode d'acidification-SBR par hydrolyse, et la qualité des effluents a atteint la norme de première classe GB8978-1996.
1.3.2 Traitement biologique anaérobie
À l'heure actuelle, le traitement des eaux usées organiques à haute concentration au pays et à l'étranger est principalement basé sur la méthode anaérobie, mais la DCO des effluents est encore élevée après traitement par une méthode anaérobie distincte et nécessite généralement un post-traitement (tel qu'un traitement biologique aérobie) . À l'heure actuelle, il est encore nécessaire de renforcer le développement et la conception de réacteurs anaérobies à haut rendement et de mener une étude approfondie des conditions de fonctionnement. Les applications les plus réussies dans le traitement des eaux usées pharmaceutiques sont la couverture de boues anaérobies à flux ascendant (UASB), le lit composite anaérobie (UBF), le réacteur anaérobie à chicanes (ABR), l'hydrolyse, etc.
(1) Méthode UASB
Le réacteur UASB présente les avantages d'une efficacité de digestion anaérobie élevée, d'une structure simple, d'un temps de rétention hydraulique court et de l'absence de dispositif de reflux des boues séparé. Lorsque l'UASB est utilisé pour traiter les eaux usées de production pharmaceutique telles que la kanamycine, le chlore, le VC, le SD et le glucose, la teneur en SS n'est généralement pas trop élevée pour garantir que le taux d'élimination de la DCO est supérieur à 85 % à 90 %. Le taux d'élimination de la DCO de la série à deux étages UASB peut atteindre plus de 90 %.
(2) Méthode UBF
Achat Wenning et al. a effectué un test comparatif de l'UASB et de l'UBF. Les résultats montrent que l'UBF présente les caractéristiques d'un bon effet de transfert de masse et de séparation, d'une grande biomasse et d'espèces biologiques, d'une efficacité de traitement élevée et d'une forte stabilité opérationnelle. Bioréacteur à oxygène.
(3) Acidification par hydrolyse
Le réservoir d'hydrolyse est appelé lit de boues hydrolysées ascendantes (HUSB), qui est un UASB amélioré. Par rapport à l'ensemble de la cuve anaérobie du procédé, la cuve d'hydrolyse présente les avantages suivants : pas besoin d'étanchéité, d'agitation, pas de séparateur triphasique, ce qui réduit le coût et facilite la maintenance ; il peut dégrader les grosses molécules et les substances organiques non biodégradables dans les eaux usées en petites molécules. La matière organique facilement biodégradable améliore la biodégradabilité de l'eau brute ; réaction rapide, petit volume de réservoir, moins d'investissement en capital et volume de boues réduit. Ces dernières années, le procédé d'hydrolyse-aérobie a été largement utilisé dans le traitement des eaux usées pharmaceutiques. Par exemple, une usine biopharmaceutique utilise un procédé d'hydrolyse, d'acidification et d'oxydation biologique par contact en deux étapes pour traiter les eaux usées pharmaceutiques. Le fonctionnement est stable et l'effet d'élimination des matières organiques est remarquable. DCO, DBO5 Les taux d'élimination de SS et SS étaient de 90,7 %, 92,4 % et 87,6 %, respectivement.
1.3.3 Procédés de traitement anaérobie-aérobie et autres procédés combinés
Parce que le traitement aérobie ou le traitement anaérobie seuls ne peuvent pas répondre aux exigences, les procédés anaérobie-aérobie, hydrolyse-acidification-aérobie et autres procédés combinés améliorent la biodégradabilité, la résistance aux chocs, le coût d'investissement et l'effet de traitement des eaux usées. Hors des performances d'une seule méthode de traitement, elle a été largement utilisée dans la pratique de l'ingénierie. Par exemple, une usine pharmaceutique utilise un procédé anaérobie-aérobie pour traiter les eaux usées pharmaceutiques, le taux d'élimination de la DBO5 est de 98 %, le taux d'élimination de la DCO est de 95 % et l'effet du traitement est stable. Le procédé de micro-électrolyse-hydrolyse anaérobie-acidification-SBR est utilisé pour traiter la synthèse chimique des eaux usées pharmaceutiques. Les résultats montrent que l'ensemble du processus de la série a une forte résistance aux chocs au changement de la qualité des eaux usées et du volume d'eau, et le taux d'élimination de la DCO peut atteindre 86 % ~ 92 %, ce qui est un choix de processus idéal pour le traitement des eaux usées pharmaceutiques ; Dans le traitement des eaux usées, le procédé d'acidification hydrolytique-A/O-oxydation catalytique-oxydation par contact est adopté. Lorsque la DCO de l'influent est d'environ 12 000 mg/L, la DCO de l'effluent est inférieure à 300 mg/L ; la méthode biofilm-SBR est utilisée pour traiter le biologique Le taux d'élimination de la DCO dans les eaux usées pharmaceutiques avec réfractaire peut atteindre 87,5 % ~ 98,31 %, ce qui est beaucoup plus élevé que l'effet de traitement de la méthode biofilm et de la méthode SBR seules.
De plus, avec le développement continu de la technologie membranaire, la recherche d'application du bioréacteur à membrane (MBR) dans le traitement des eaux usées pharmaceutiques s'est progressivement approfondie. Le MBR combine les caractéristiques de la technologie de séparation par membrane et du traitement biologique, et présente les avantages d'une charge volumétrique élevée, d'une forte résistance aux chocs, d'un espace au sol réduit et de moins de boues résiduelles. Le procédé du bioréacteur à membrane anaérobie a été utilisé pour traiter les eaux usées de chlorure d'acide intermédiaire pharmaceutique avec une DCO de 25 000 mg/L. Le taux d'élimination de DCO du système a été maintenu au-dessus de 90 %. La capacité de dégrader des matières organiques spécifiques par des bactéries obligatoires a été adoptée pour la première fois. Le bioréacteur à membrane d'extraction a été utilisé pour traiter les eaux usées industrielles contenant de la 3,4-dichloroaniline. Le THS était de 2 h, et le taux d'élimination a atteint 99 %, et l'effet de traitement idéal a été obtenu. Malgré les problèmes d'encrassement des membranes, avec le développement continu de la technologie des membranes, le MBR sera plus largement utilisé dans le domaine du traitement des eaux usées pharmaceutiques.