Передовые способы очистки стоков производств фармацевтических компаний
Стандартные способы очистки сточных вод фармпредприятий не редко показывают низкую эффективность из-за нахождения в них специфических и устойчивых к разложению соединений
Современные методы, базирующиеся на процессах окисления, включают в себя использование нескольких факторов сразу. Могут применяться:
- обработка стоков реагентом Фентона;
- использование эффекта кавитации;
- фотокатализ;
- плазмохимическое окисление;
- сочетание озона (О₃) и перекиси водорода (Н₂О₂);
- мокрое окисление (WAO);
- сверхкритическое окисление.
Использование реагента Фентона
Реагент Фентона представляет собой раствор перекиси водорода и железа. Суть способа состоит в восстановлении железа (III) до железа (II) при использовании перекиси водорода. Образующиеся во время этого процесса активные формы кислорода нейтрализуют загрязняющие вещества в стоках. Введение ароматических соединений повышает скорость протекания процессов восстановления железа и понижает его концентрацию в реакционной среде.
Данный метод применяется в следующих случаях:
- необходимо удалить трудноразлагаемые соединения после биоочистки;
- требуется очистить поверхностные воды от микро-загрязнений фармпрепаратами;
- необходимо очистить стоки от антибиотиков, в том числе от амоксициллина, ампициллина и клоксациллина.
Метод кавитации
В ходе кавитационной обработки стоков происходит появление, рост и разрушение полостей (пузырьков) в жидкости с ростом температуры. Молекулы воды разрушаются и образуют гидроксильные (ОН) и пергидроксильные (НО2) радикалы, окисляющие загрязнения в растворах стоков фармпроизводства.
Различают гидродинамическую и акустическую кавитацию:
- Акустическая - появляется под воздействием акустических волн, проходящих через стоки.
- Гидродинамическая - возникает при локальном снижении давления в растворе.
Каждый из методов сам по себе не даст требуемой степени очистки сточных вод, но одновременное использование сразу обоих способов дает наилучший эффект. При этом, эффект повышается при подключении еще одного окислителя (озона, перекиси водорода или обоих сразу) совместно с кавитацией.
Фотокатализ
Метод фотокатализа состоит в окислении загрязнителей под воздействием УФ-излучения с применением катализатора - диоксида титана. Использование диоксида титана дает такие преимущества, как:
- низкие материальные затраты;
- хорошая физико-химическая стойкость;
- высокая активность катализатора.
Использование данного соединения в качестве катализатора дает возможность провести очищение стоков от большей части загрязнений, свойственным фармпроизводству.
Сочетание озона и перекиси водорода
Применение одного озона (О₃) в качестве окислителя не даст необходимого результата при очистке стоков фармкомпаний. Отдельные соединения не реагируют на воздействие озона, а для очистки от других требуются его большое количество.
Введение в реакционную среду перекиси водорода (Н₂О₂) увеличивает степень очистки сточных вод из-за появления гидроксильных радикалов, являющихся сильными окислителями органических соединений.
Количественные показатели О₃ и Н₂О₂ определяются с помощью эксперимента и обусловлены составом сточных вод и их концентрацией.
Мокрое окисление или окисление влажным воздухом
Мокрое окисление прекрасно показывает себя при степени загрязнения органическими соединениями до 20 % масс. Процесс окисления проходит при нагревании в 200° - 400°С и давлении 3 - 30 МПа, которое проходит от 15 мин до 2 часов.
В данном способе имеются свои недостатки, например, появление летучих органических кислот, изменение цветности стоков и повышение их токсичности. Из-за этого, окисление влажным воздухом используют совместно с биологической очисткой.
Сверхкритическое окисление
Способ основывается на свойствах сверхкритической воды находиться в жидком состоянии и быть одновременно растворителем, реагентом и катализатором. В сверхкритическом состоянии вода имеет температуру 374°С и находится под давлением 22 МПа. Все это в совокупности помогают повысить интенсивность процесса очистки стоков.
К плюсам способа можно отнести образование экологически чистых продуктов, которым не требуется еще доочистка. Это очищенная до высоких показателей ПДК вода, твердые вещества в виде оксидов металлов и солей и природные газы, такие как СО₂ и N.
Минусы способа:
- необходимость увеличивать количество загрязняющих веществ в стоках перед применением;
- необходимо проводить внимательный отбор материалов для оборудования, т.к. сверхкритическая вода является агрессивной средой;
- увеличение затрат на обслуживание и очистку установок.
Данные минусы создают сложности для применения метода в промышленных масштабах на фармацевтических производства.
Соединение традиционных решений и современных методов с учетом специфичности работы фармпредприятий даст значительный эффект очистки и снизит расходы на доочистку и утилизацию появляющихся промежуточных и конечных продуктов.