Soluzione per il trattamento delle acque reflue di prodotti farmaceutici intermedi
Il mercato farmaceutico intermedio globale, in quanto anello cruciale della catena dell’industria farmaceutica, è stato continuamente guidato da fattori quali l’invecchiamento della popolazione, la crescente incidenza di malattie croniche, la crescente domanda di farmaci generici e maggiori investimenti in farmaci innovativi negli ultimi anni. La Cina è uno dei maggiori produttori ed esportatori di intermedi farmaceutici a livello globale e l’industria ha formato un sistema completo dalla ricerca e sviluppo alla produzione. Diversi istituti di ricerca presentano alcune differenze nelle previsioni sulle dimensioni del mercato a causa di variazioni nei metodi statistici (ad esempio se includere prodotti conformi alle GMP-, divisioni regionali, ecc.).
Si prevede che la dimensione del mercato intermedio farmaceutico globale raggiungerà circa 294,74 miliardi di dollari entro il 2031 (circa 37,4 miliardi di dollari è la differenza nella previsione di alcune istituzioni), circa 187,73 miliardi di dollari nel 2024, e avrà un tasso di crescita annuo composto di circa il 6,8% nei prossimi sei anni.
I. Panoramica dei clienti del trattamento intermedio delle acque reflue farmaceutiche
Gli intermedi farmaceutici sono materie prime fondamentali per la sintesi dei farmaci. Il loro processo di produzione coinvolge vari solventi organici e reazioni chimiche, risultando in acque reflue con le caratteristiche di "tre massimi e una difficoltà": elevato COD (domanda chimica di ossigeno), elevato contenuto di sale, elevata tossicità e difficoltà di biodegradazione. Se tali acque reflue non verranno trattate in modo efficace, rappresenteranno una seria minaccia per l’ambiente. Pertanto, le imprese interessate devono costruire sistemi professionali di trattamento delle acque reflue per soddisfare gli standard nazionali sugli scarichi.
I clienti del trattamento intermedio delle acque reflue farmaceutiche sono per lo più imprese farmaceutiche e chimiche che devono affrontare severi requisiti di protezione ambientale. Le loro esigenze principali sono garantire effluenti stabili e conformi, ottimizzando al contempo gli investimenti e i costi operativi. Una soluzione di trattamento di successo deve essere personalizzata in base ai principi di "separazione e deviazione per qualità, pre-trattamento potenziato, sinergia biochimica e garanzia approfondita", con particolare enfasi sul miglioramento della biodegradabilità delle acque reflue difficili-da-degradare e sulla capacità anti-shock del sistema.
Immagini della produzione farmaceutica
II. Trattamento della fonte di acque reflue intermedie delle acque reflue farmaceutiche
Gli intermedi farmaceutici sono prodotti di chimica fine indispensabili nel processo di sintesi dei farmaci. Durante la loro produzione vengono utilizzate grandi quantità di solventi organici, reagenti acido-base e catalizzatori, che danno luogo alla generazione di una grande quantità di acque reflue industriali altamente inquinanti. A causa dei processi di produzione complessi e variabili, le acque reflue prodotte da diverse varietà di intermedi variano notevolmente in termini di qualità e quantità dell’acqua, ponendo una grave sfida alla governance ambientale.
Fonti e classificazione delle acque reflue
Secondo il flusso del processo produttivo, le principali fonti di acque reflue intermedie farmaceutiche includono:
1. Acque reflue della reazione di sintesi chimica: acqua di risciacquo dai recipienti di reazione, materie prime non reagite e acque reflue dai sottoprodotti.
2. Acque reflue di estrazione e depurazione: liquidi di scarto generati da operazioni unitarie quali estrazione, cristallizzazione, distillazione e filtrazione, spesso contenenti elevate concentrazioni di sostanze organiche e solventi residui.
3. Acque di risciacquo di attrezzature e pavimenti: acque reflue ausiliarie derivanti dal processo di pulizia di attrezzature, tubazioni e contenitori, a bassa concentrazione ma di grande volume.
4. Acqua di raffreddamento e acqua di condensa: alcuni scarichi di raffreddamento indiretto possono contenere tracce di inquinanti.
5. Scarico o perdita accidentale di acque reflue: scarico di liquidi di scarto ad alta-concentrazione in situazioni di emergenza.
Questi flussi di acque reflue contengono spesso composti della serie benzene, fenoli, cianuri, composti eterociclici e sali inorganici come il cloruro di sodio e sono tipicamente acque reflue organiche ad alta-concentrazione difficili-degradabili.
Confronto tra immagini di acqua inquinata e immagini di acqua trattata
III. Flusso di processo per il trattamento delle acque reflue di prodotti farmaceutici intermedi
Gli intermedi farmaceutici sono le materie prime chiave per la sintesi dei farmaci. Le acque reflue generate durante la loro produzione hanno le seguenti caratteristiche tipiche:
Elevato contenuto organico: il COD (Chemical Oxygen Demand) raggiunge spesso decine di migliaia di mg/L.
Composizione complessa: contiene vari solventi organici, sotto-prodotti, metalli pesanti, ecc.
Elevata tossicità biologica: inibisce l'attività microbica e influisce sull'efficacia del trattamento biochimico.
Elevata salinità e colore intenso: aumenta la difficoltà del trattamento.
Pertanto, è difficile che un'unica tecnologia di trattamento soddisfi gli standard ed è necessario adottare un processo collaborativo in più fasi.
Il trattamento delle acque reflue intermedie farmaceutiche prevede tipicamente le seguenti fasi:
1. Pretrattamento
Obiettivo: rimuovere i solidi sospesi, regolare la qualità dell'acqua, ridurre la tossicità e migliorare la biodegradabilità.
Grata/Serbatoio di equalizzazione: rimuove le particelle di grandi dimensioni e ottiene omogeneizzazione ed equalizzazione.
Sedimentazione/flottazione con aria della coagulazione: rimuovere i colloidi e una parte di COD attraverso l'aggiunta di sostanze chimiche (come PAC, PAM).
Ossidazione avanzata:
Microelettrolisi del ferro-carbonio: in un ambiente acido, ferro e carbonio formano micro-cellule, scomponendo grandi molecole organiche e degradandole, generando Fe²⁺ come catalizzatore per la successiva reazione di Fenton.
Metodo di ossidazione Fenton: utilizza la reazione tra Fe²⁺ e H₂O₂ per generare radicali idrossilici altamente reattivi (·OH), degradando in modo efficiente i composti organici recalcitranti.
2. Trattamento biochimico
Il processo principale per la degradazione profonda dei composti organici.
Acidificazione tramite idrolisi: converte i composti organici di grandi dimensioni-a-degradabili in piccole molecole facilmente degradabili, aumentando il rapporto B/C (biodegradabilità).
Trattamento anaerobico: comunemente utilizzando UASB (Upflow Anaerobic Sludge Bed), EGSB (Extended Grate Sludge Bed) o la sezione anaerobica di A/O (Anoxic-Oxic) per convertire i composti organici in metano (CH₄), adatto per acque reflue ad alta-concentrazione.
Trattamento aerobico: degrada ulteriormente i piccoli composti organici e rimuove l'azoto ammoniacale attraverso il metodo dei fanghi attivi, il metodo dell'ossidazione a contatto o MBR (bioreattore a membrana).
3. Trattamento avanzato
Per garantire che l'effluente soddisfi gli standard di scarico o venga riutilizzato.
Ossidazione avanzata: ossidazione con ozono, ossidazione fotocatalitica, ecc., per rimuovere ulteriormente i composti organici recalcitranti residui.
Separazione a membrana: ultrafiltrazione (UF), osmosi inversa (RO) per la desalinizzazione e ulteriore purificazione, consentendo il riutilizzo dell'acqua recuperata.
Adsorbimento con carbone attivo: assorbe tracce di composti organici e colore.
Disinfezione: disinfezione UV o cloro per uccidere i microrganismi patogeni.
Acque reflue industriali → Vaglio a barre → Coagulazione e sedimentazione → Ossidazione avanzata → Trattamento biochimico → Serbatoio di sedimentazione secondaria → Trattamento avanzato → Disinfezione e scarico
Può essere dotato di un diagramma di flusso per il trattamento delle acque reflue
IV. Casi di studio specifici sul trattamento intermedio delle acque reflue nel settore farmaceutico
Progetto di trattamento di Gansu Tiancheng Xingyuan Pharmaceutical Co., Ltd.
I. Panoramica del progetto
Nome del progetto: Progetto di trattamento delle acque reflue di Gansu Tiancheng Xingyuan Pharmaceutical Co., Ltd.
Ambito del progetto: l'ambito del presente contratto di progetto copre tutte le quantità di ingegneria ad eccezione dell'ingegneria civile nei materiali di cui agli allegati da uno a tre del presente contratto. Comprende le quantità tecniche elencate nel computo metrico e nei disegni costruttivi (ad eccezione dell'ingegneria civile), nonché le opere nascoste non riflesse nel computo metrico e nei disegni costruttivi (ad eccezione dell'ingegneria civile).
Danno delle acque reflue farmaceutiche:
A causa delle differenze nei tipi di farmaci, nei processi e nelle quantità di materie prime durante il processo di produzione farmaceutica, le acque reflue prodotte dall'industria farmaceutica presentano differenze significative nella composizione, grandi quantità di inquinanti, elevata domanda chimica di ossigeno, scarsa biodegradabilità, forte tossicità e grandi fluttuazioni nel volume, nella qualità e negli inquinanti dell'acqua. Pertanto, il trattamento di tali acque reflue è relativamente difficile. Le acque reflue farmaceutiche sono una sostanza tossica, un inquinante organico, una sostanza difficile-da-degradare e acque reflue industriali ad alta-salinità. Se scaricato in modo casuale, causerà gravi danni all'ambiente.
Spiegazione del processo di trattamento di protezione ambientale di Guangbo:
I metodi generali di trattamento delle acque reflue farmaceutiche includono metodi fisici-chimici, metodi chimici, metodi biochimici e altri processi di supporto. La tecnologia di produzione comprende principalmente il pre-trattamento delle materie prime e l'estrazione dei preparati.
Saxix Bioscience Technology Co., Ltd. Progetto del sistema fognario
I. Panoramica del progetto:
Nome del progetto: Progetto di trattamento delle acque di Sacex Bioscience Technology Co., Ltd.
Processo di trattamento: adozione del processo di trattamento biochimico
Livello di trattamento: la qualità dell'acqua trattata raggiunge il grado A-1
II. Pericoli delle acque reflue mediche:
Le acque reflue generate dall’industria medica sono costituite principalmente da acque reflue di tipi quali medicina tradizionale cinese, antibiotici e prodotti chimici farmaceutici. Questo tipo di acque reflue hanno un elevato contenuto di CODcr e sostanze nocive complesse e il loro scarico è più difficile rispetto ad altri tipi di acque reflue.
III. Introduzione al progetto (fonte di acque reflue):
Il volume totale delle acque reflue di questa azienda è di 1200 m3/giorno, inclusi 60 m3/giorno di acque reflue domestiche e 1140 m3/giorno di acque reflue di produzione. In base all'esperienza dell'azienda nel trattamento di acque reflue simili e in conformità con i requisiti dell'unità di costruzione, gli effluenti trattati devono soddisfare lo standard di scarico di livello A- delle acque reflue che entrano nei sistemi di drenaggio urbano per essere scaricate.
IV. Descrizione del processo di trattamento:
La tecnologia di denitrificazione biologica ad alta efficienza-GBDN è la tecnologia principale sviluppata dall'azienda per la denitrificazione biologica delle acque reflue. Questa tecnologia è stata applicata con successo in vari casi di progetti di trattamento delle acque reflue con elevato contenuto di azoto ammoniacale. Funziona in modo stabile e affidabile.
V. Descrizione della denitrificazione biologica ad alta-efficienza GBDN:
1. Elevata efficienza di rimozione di COD, azoto totale e azoto ammoniacale;
2. Utilizzando i principi della nitrificazione e denitrificazione a ciclo breve-e dell'ossidazione dell'ammoniaca, adottando la distribuzione dell'acqua multi-punto e il controllo del gradiente della tecnologia dell'ossigeno disciolto, sfruttando appieno il basso consumo della fonte di carbonio COD e l'alcalinità nell'acqua non depurata, riducendo il dosaggio delle sostanze chimiche;
3. Funzionamento in serie multi-livello, riduzione del volume del flusso di ritorno e basso consumo energetico;
4. Distribuzione dell'acqua multi-livello e multi-punto, con forte resistenza agli urti del sistema e forte adattabilità dei batteri dei fanghi;
5. Utilizzo dell'ossidazione dell'ammoniaca e della tecnologia di denitrificazione della digestione a ciclo breve-, riducendo la quantità di fanghi residui e abbassando il costo del trattamento dei rifiuti solidi dei fanghi;
6. Rispetto alle tradizionali tecnologie di denitrificazione, il serbatoio di denitrificazione biologica ad alta-efficienza GBDN ha un volume del serbatoio più piccolo.
