Analisis Komprehensif Teknologi Pengolahan Air Limbah Farmasi

Limbah cair industri farmasi terutama meliputi limbah cair produksi antibiotik dan limbah cair produksi obat sintetis. Limbah cair industri farmasi terutama mencakup empat kategori: limbah cair produksi antibiotik, limbah cair produksi obat sintetis, limbah cair produksi obat paten Tiongkok, air cucian, dan air limbah pencucian dari berbagai proses pembuatan. Limbah cair ini dicirikan oleh komposisi yang kompleks, kandungan organik yang tinggi, toksisitas tinggi, warna yang pekat, kandungan garam yang tinggi, terutama sifat biokimia yang buruk dan pembuangan yang tidak teratur. Ini adalah limbah cair industri yang sulit diolah. Dengan perkembangan industri farmasi di negara kita, limbah cair farmasi secara bertahap menjadi salah satu sumber polusi penting.

1. Metode pengolahan air limbah farmasi

Metode pengolahan air limbah farmasi dapat diringkas sebagai berikut: pengolahan fisikokimia, pengolahan kimia, pengolahan biokimia, dan pengolahan kombinasi dari berbagai metode, di mana setiap metode pengolahan memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing.

Perlakuan fisik dan kimia

Berdasarkan karakteristik kualitas air limbah farmasi, pengolahan fisikokimia perlu digunakan sebagai proses pra-pengolahan atau pasca-pengolahan untuk pengolahan biokimia. Metode pengolahan fisik dan kimia yang saat ini digunakan terutama meliputi koagulasi, flotasi udara, adsorpsi, pengupasan amonia, elektrolisis, pertukaran ion, dan pemisahan membran.

pembekuan

Teknologi ini merupakan metode pengolahan air yang banyak digunakan di dalam dan luar negeri. Teknologi ini banyak digunakan dalam pra-pengolahan dan pasca-pengolahan air limbah medis, seperti aluminium sulfat dan poliferik sulfat dalam air limbah obat tradisional Tiongkok. Kunci keberhasilan pengolahan koagulasi adalah pemilihan dan penambahan koagulan yang tepat dengan kinerja yang sangat baik. Dalam beberapa tahun terakhir, arah pengembangan koagulan telah berubah dari polimer bermolekul rendah menjadi polimer bermolekul tinggi, dan dari komponen tunggal menjadi fungsionalisasi komposit [3]. Liu Minghua dkk. [4] mengolah COD, SS, dan kromatisitas cairan limbah dengan pH 6,5 dan dosis flokulan 300 mg/L dengan flokulan komposit efisiensi tinggi F-1. Tingkat penghilangan masing-masing adalah 69,7%, 96,4%, dan 87,5%.

pengapungan udara

Flotasi udara umumnya mencakup berbagai bentuk seperti flotasi udara aerasi, flotasi udara terlarut, flotasi udara kimia, dan flotasi udara elektrolitik. Pabrik Farmasi Xinchang menggunakan perangkat flotasi udara pusaran CAF untuk pra-perlakuan limbah farmasi. Tingkat penghilangan COD rata-rata sekitar 25% dengan bahan kimia yang sesuai.

metode adsorpsi

Adsorben yang umum digunakan adalah karbon aktif, batubara aktif, asam humat, resin adsorpsi, dll. Pabrik Farmasi Wuhan Jianmin menggunakan adsorpsi abu batubara – proses pengolahan biologis aerobik sekunder untuk mengolah air limbah. Hasil penelitian menunjukkan bahwa tingkat pengurangan COD dari pra-perlakuan adsorpsi adalah 41,1%, dan rasio BOD5/COD meningkat.

Pemisahan membran

Teknologi membran meliputi osmosis terbalik, nanofiltrasi, dan membran serat untuk memulihkan bahan-bahan bermanfaat dan mengurangi emisi organik secara keseluruhan. Fitur utama teknologi ini adalah peralatan yang sederhana, pengoperasian yang mudah, tidak ada perubahan fase dan perubahan kimia, efisiensi pemrosesan yang tinggi, dan penghematan energi. Juanna dkk. menggunakan membran nanofiltrasi untuk memisahkan air limbah yang mengandung sinamisin. Ditemukan bahwa efek penghambatan lincomycin terhadap mikroorganisme dalam air limbah berkurang, dan sinamisin dapat dipulihkan.

elektrolisa

Metode ini memiliki keunggulan efisiensi tinggi, pengoperasian sederhana, dan efek dekolorisasi elektrolitik yang baik. Li Ying [8] melakukan praperlakuan elektrolitik pada supernatan riboflavin, dan tingkat penghilangan COD, SS, dan kroma masing-masing mencapai 71%, 83%, dan 67%.

perawatan kimia

Ketika metode kimia digunakan, penggunaan reagen tertentu secara berlebihan cenderung menyebabkan pencemaran sekunder pada badan air. Oleh karena itu, penelitian eksperimental yang relevan harus dilakukan sebelum perancangan. Metode kimia meliputi metode besi-karbon, metode redoks kimia (reagen Fenton, H2O2, O3), teknologi oksidasi mendalam, dan lain-lain.

Metode besi karbon

Operasi industri menunjukkan bahwa penggunaan Fe-C sebagai langkah pra-perlakuan untuk air limbah farmasi dapat sangat meningkatkan biodegradabilitas limbah. Lou Maoxing menggunakan pengolahan gabungan elektrolisis mikro besi-anaerobik-aerobik-flotasi udara untuk mengolah air limbah perantara farmasi seperti eritromisin dan siprofloksasin. Tingkat pengurangan COD setelah pengolahan dengan besi dan karbon adalah 20%, dan limbah akhir memenuhi standar kelas satu nasional "Standar Pembuangan Air Limbah Terpadu" (GB8978-1996).

Pemrosesan reagen Fenton

Kombinasi garam besi dan H2O2 disebut reagen Fenton, yang secara efektif dapat menghilangkan zat organik refraktori yang tidak dapat dihilangkan oleh teknologi pengolahan air limbah tradisional. Dengan semakin mendalamnya penelitian, sinar ultraviolet (UV), oksalat (C2O42-), dan lain-lain dimasukkan ke dalam reagen Fenton, yang sangat meningkatkan kemampuan oksidasi. Dengan menggunakan TiO2 sebagai katalis dan lampu merkuri bertekanan rendah 9W sebagai sumber cahaya, air limbah farmasi diolah dengan reagen Fenton, tingkat dekolorisasi mencapai 100%, tingkat penghilangan COD mencapai 92,3%, dan senyawa nitrobenzena menurun dari 8,05 mg/L menjadi 0,41 mg/L.

Oksidasi

Metode ini dapat meningkatkan biodegradabilitas air limbah dan memiliki tingkat penghilangan COD yang lebih baik. Misalnya, tiga air limbah antibiotik seperti Balcioglu diolah dengan oksidasi ozon. Hasilnya menunjukkan bahwa ozonasi air limbah tidak hanya meningkatkan rasio BOD5/COD, tetapi juga tingkat penghilangan COD di atas 75%.

Teknologi oksidasi

Juga dikenal sebagai teknologi oksidasi tingkat lanjut, teknologi ini menggabungkan hasil penelitian terbaru dari disiplin ilmu modern seperti cahaya, listrik, suara, magnetisme, material, dan disiplin ilmu serupa lainnya, termasuk oksidasi elektrokimia, oksidasi basah, oksidasi air superkritis, oksidasi fotokatalitik, dan degradasi ultrasonik. Di antara teknologi tersebut, teknologi oksidasi fotokatalitik ultraviolet memiliki keunggulan berupa kebaruan, efisiensi tinggi, dan tidak selektif terhadap air limbah, dan sangat cocok untuk degradasi hidrokarbon tak jenuh. Dibandingkan dengan metode pengolahan seperti sinar ultraviolet, pemanasan, dan tekanan, pengolahan bahan organik dengan ultrasonik lebih langsung dan membutuhkan lebih sedikit peralatan. Sebagai jenis pengolahan baru, semakin banyak perhatian yang diberikan. Xiao Guangquan dkk. [13] menggunakan metode kontak biologis aerobik ultrasonik untuk mengolah air limbah farmasi. Pengolahan ultrasonik dilakukan selama 60 detik dengan daya 200 W, dan tingkat penghilangan COD total air limbah adalah 96%.

Pengobatan biokimia

Teknologi pengolahan biokimia adalah teknologi pengolahan air limbah farmasi yang banyak digunakan, termasuk metode biologis aerobik, metode biologis anaerobik, dan metode gabungan aerobik-anaerobik.

Pengolahan biologis aerobik

Karena sebagian besar air limbah farmasi adalah air limbah organik dengan konsentrasi tinggi, umumnya diperlukan pengenceran larutan stok selama pengolahan biologis aerobik. Oleh karena itu, konsumsi daya besar, air limbah dapat diolah secara biokimia, dan sulit untuk langsung dibuang hingga memenuhi standar setelah pengolahan biokimia. Karena itu, penggunaan aerobik saja sudah cukup. Hanya sedikit pengolahan yang tersedia dan umumnya diperlukan pra-pengolahan. Metode pengolahan biologis aerobik yang umum digunakan meliputi metode lumpur aktif, metode aerasi sumur dalam, metode biodegradasi adsorpsi (metode AB), metode oksidasi kontak, metode lumpur aktif batch berurutan (metode SBR), metode lumpur aktif sirkulasi, dll. (metode CASS) dan sebagainya.

Metode aerasi sumur dalam

Aerasi sumur dalam merupakan sistem lumpur aktif berkecepatan tinggi. Metode ini memiliki tingkat pemanfaatan oksigen yang tinggi, luas lantai yang kecil, efek pengolahan yang baik, investasi rendah, biaya operasional rendah, tidak terjadi penggumpalan lumpur, dan produksi lumpur yang sedikit. Selain itu, efek isolasi termalnya baik, dan pengolahan tidak dipengaruhi oleh kondisi iklim, yang dapat memastikan efektivitas pengolahan air limbah musim dingin di wilayah utara. Setelah air limbah organik konsentrasi tinggi dari Pabrik Farmasi Timur Laut diolah secara biokimia menggunakan tangki aerasi sumur dalam, tingkat penghilangan COD mencapai 92,7%. Terlihat bahwa efisiensi pengolahan sangat tinggi, yang sangat bermanfaat untuk pengolahan selanjutnya dan memainkan peran penting.

Metode AB

Metode AB adalah metode lumpur aktif beban ultra-tinggi. Tingkat penghilangan BOD5, COD, SS, fosfor, dan nitrogen amonia dengan proses AB umumnya lebih tinggi daripada proses lumpur aktif konvensional. Keunggulan utamanya adalah beban tinggi pada bagian A, kapasitas beban kejut yang kuat, dan efek penyangga yang besar terhadap nilai pH dan zat beracun. Metode ini sangat cocok untuk mengolah air limbah dengan konsentrasi tinggi dan perubahan besar dalam kualitas dan kuantitas air. Metode Yang Junshi dkk. menggunakan metode biologis AB-asam hidrolisis untuk mengolah air limbah antibiotik, yang memiliki alur proses yang singkat, hemat energi, dan biaya pengolahan lebih rendah daripada metode pengolahan biologis flokulasi kimia untuk air limbah serupa.

oksidasi kontak biologis

Teknologi ini menggabungkan keunggulan metode lumpur aktif dan metode biofilm, serta memiliki keunggulan berupa beban volume tinggi, produksi lumpur rendah, ketahanan benturan yang kuat, operasi proses yang stabil, dan pengelolaan yang mudah. ​​Banyak proyek mengadopsi metode dua tahap, bertujuan untuk mendomestikasi strain dominan pada berbagai tahap, memaksimalkan efek sinergis antara populasi mikroba yang berbeda, dan meningkatkan efek biokimia serta ketahanan terhadap guncangan. Dalam bidang teknik, pencernaan anaerobik dan pengasaman sering digunakan sebagai langkah pra-perlakuan, dan proses oksidasi kontak digunakan untuk mengolah air limbah farmasi. Pabrik Farmasi Harbin Utara mengadopsi proses pengasaman hidrolisis-oksidasi kontak biologis dua tahap untuk mengolah air limbah farmasi. Hasil operasi menunjukkan bahwa efek pengolahan stabil dan kombinasi prosesnya masuk akal. Dengan semakin matangnya teknologi proses, bidang aplikasinya pun semakin luas.

Metode SBR

Metode SBR memiliki keunggulan berupa ketahanan beban kejut yang kuat, aktivitas lumpur yang tinggi, struktur sederhana, tidak memerlukan aliran balik, pengoperasian yang fleksibel, jejak lahan yang kecil, investasi rendah, pengoperasian yang stabil, tingkat penghilangan substrat yang tinggi, serta denitrifikasi dan penghilangan fosfor yang baik. Percobaan pengolahan air limbah farmasi dengan proses SBR menunjukkan bahwa waktu aerasi sangat berpengaruh terhadap efek pengolahan proses; pengaturan bagian anoksik, terutama desain anaerobik dan aerobik yang berulang, dapat secara signifikan meningkatkan efek pengolahan; pengolahan PAC yang ditingkatkan dengan SBR dapat secara signifikan meningkatkan efek penghilangan sistem. Dalam beberapa tahun terakhir, proses ini semakin sempurna dan banyak digunakan dalam pengolahan air limbah farmasi.

Pengolahan Biologis Anaerobik

Saat ini, pengolahan air limbah organik konsentrasi tinggi di dalam dan luar negeri sebagian besar didasarkan pada metode anaerobik, tetapi COD efluen masih relatif tinggi setelah pengolahan dengan metode anaerobik terpisah, dan pengolahan lanjutan (seperti pengolahan biologis aerobik) umumnya diperlukan. Saat ini, masih perlu untuk memperkuat pengembangan dan desain reaktor anaerobik efisiensi tinggi, dan penelitian mendalam tentang kondisi operasinya. Aplikasi yang paling sukses dalam pengolahan air limbah farmasi adalah Upflow Anaerobic Sludge Bed (UASB), Anaerobic Composite Bed (UBF), Anaerobic Baffle Reactor (ABR), hidrolisis, dll.

Undang-Undang UASB

Reaktor UASB memiliki keunggulan efisiensi pencernaan anaerobik yang tinggi, struktur sederhana, waktu retensi hidrolik yang singkat, dan tidak memerlukan perangkat pengembalian lumpur terpisah. Ketika UASB digunakan dalam pengolahan air limbah produksi farmasi yang mengandung kanamisin, klorin, VC, SD, glukosa, dan lainnya, kandungan SS biasanya tidak terlalu tinggi untuk memastikan tingkat penghilangan COD di atas 85% hingga 90%. Tingkat penghilangan COD dari UASB seri dua tahap dapat mencapai lebih dari 90%.

Metode UBF

Penelitian oleh Wenning dkk. melakukan uji perbandingan pada UASB dan UBF. Hasilnya menunjukkan bahwa UBF memiliki karakteristik transfer massa dan efek pemisahan yang baik, mampu menangani berbagai biomassa dan spesies biologis, efisiensi pengolahan yang tinggi, dan stabilitas operasi yang kuat. Bioreaktor oksigen.

Hidrolisis dan pengasaman

Tangki hidrolisis disebut Hydrolyzed Upstream Sludge Bed (HUSB) dan merupakan modifikasi dari UASB. Dibandingkan dengan tangki anaerobik proses penuh, tangki hidrolisis memiliki keunggulan sebagai berikut: tidak memerlukan penyegelan, tidak perlu pengadukan, tidak memerlukan pemisah tiga fase, yang mengurangi biaya dan memudahkan perawatan; dapat mendegradasi makromolekul dan zat organik yang tidak dapat terurai secara hayati dalam air limbah menjadi molekul kecil. Bahan organik yang mudah terurai secara hayati meningkatkan kemampuan penguraian air baku; reaksinya cepat, volume tangki kecil, investasi konstruksi modal kecil, dan volume lumpur berkurang. Dalam beberapa tahun terakhir, proses hidrolisis-aerobik telah banyak digunakan dalam pengolahan air limbah farmasi. Misalnya, sebuah pabrik biofarmasi menggunakan proses pengasaman hidrolitik-oksidasi kontak biologis dua tahap untuk mengolah air limbah farmasi. Operasinya stabil dan efek penghilangan bahan organik sangat baik. Tingkat penghilangan COD, BOD5, SS, dan SS masing-masing adalah 90,7%, 92,4%, dan 87,6%.

Proses pengolahan gabungan anaerobik-aerobik

Karena pengolahan aerobik atau anaerobik saja tidak dapat memenuhi persyaratan, proses gabungan seperti pengolahan anaerobik-aerobik, pengasaman hidrolitik-aerobik meningkatkan biodegradabilitas, ketahanan terhadap dampak, biaya investasi, dan efek pengolahan air limbah. Hal ini banyak digunakan dalam praktik teknik karena kinerja metode pengolahan tunggalnya. Misalnya, sebuah pabrik farmasi menggunakan proses anaerobik-aerobik untuk mengolah air limbah farmasi, tingkat penghilangan BOD5 mencapai 98%, tingkat penghilangan COD mencapai 95%, dan efek pengolahannya stabil. Proses mikro-elektrolisis-hidrolisis anaerobik-pengasaman-SBR digunakan untuk mengolah air limbah farmasi sintetis kimia. Hasilnya menunjukkan bahwa seluruh rangkaian proses memiliki ketahanan yang kuat terhadap perubahan kualitas dan kuantitas air limbah, dan tingkat penghilangan COD dapat mencapai 86% hingga 92%, yang merupakan pilihan proses ideal untuk pengolahan air limbah farmasi. – Oksidasi Katalitik – Proses Oksidasi Kontak. Ketika COD air limbah masuk sekitar 12.000 mg/L, dan COD air limbah keluar kurang dari 300 mg/L, tingkat penghilangan COD dalam air limbah farmasi yang sulit diolah secara biologis dengan metode biofilm-SBR dapat mencapai 87,5%~98,31%, yang jauh lebih tinggi daripada efek pengolahan tunggal metode biofilm dan metode SBR.

Selain itu, dengan perkembangan teknologi membran yang berkelanjutan, penelitian aplikasi bioreaktor membran (MBR) dalam pengolahan air limbah farmasi semakin mendalam. MBR menggabungkan karakteristik teknologi pemisahan membran dan pengolahan biologis, serta memiliki keunggulan beban volume tinggi, ketahanan benturan yang kuat, jejak yang kecil, dan lumpur residu yang lebih sedikit. Proses bioreaktor membran anaerobik digunakan untuk mengolah air limbah klorida asam perantara farmasi dengan COD 25.000 mg/L. Tingkat penghilangan COD sistem tetap di atas 90%. Untuk pertama kalinya, kemampuan bakteri obligat untuk mendegradasi bahan organik spesifik digunakan. Bioreaktor membran ekstraktif digunakan untuk mengolah air limbah industri yang mengandung 3,4-dikloroanilin. HRT adalah 2 jam, tingkat penghilangan mencapai 99%, dan efek pengolahan yang ideal diperoleh. Terlepas dari masalah pengotoran membran, dengan perkembangan teknologi membran yang berkelanjutan, MBR akan lebih banyak digunakan di bidang pengolahan air limbah farmasi.

2. Proses pengolahan dan pemilihan air limbah farmasi

Karakteristik kualitas air limbah farmasi membuat sebagian besar limbah farmasi tidak dapat menjalani pengolahan biokimia saja, sehingga diperlukan pra-pengolahan sebelum pengolahan biokimia. Umumnya, tangki pengatur harus dipasang untuk menyesuaikan kualitas air dan nilai pH, dan metode fisikokimia atau kimia harus digunakan sebagai proses pra-pengolahan sesuai dengan situasi aktual untuk mengurangi SS, salinitas, dan sebagian COD dalam air, mengurangi zat penghambat biologis dalam air limbah, dan meningkatkan kemampuan degradasi air limbah untuk mempermudah pengolahan biokimia air limbah selanjutnya.

Air limbah yang telah diolah sebelumnya dapat diolah dengan proses anaerobik dan aerobik sesuai dengan karakteristik kualitas airnya. Jika persyaratan kualitas air limbah tinggi, proses pengolahan aerobik harus dilanjutkan setelah proses pengolahan anaerobik. Pemilihan proses spesifik harus mempertimbangkan secara komprehensif faktor-faktor seperti sifat air limbah, efek pengolahan proses, investasi infrastruktur, serta operasi dan pemeliharaan agar teknologi tersebut layak dan ekonomis. Seluruh jalur proses merupakan proses gabungan pra-pengolahan-anaerobik-aerobik-(pasca-pengolahan). Proses gabungan hidrolisis adsorpsi-oksidasi kontak-filtrasi digunakan untuk mengolah air limbah farmasi komprehensif yang mengandung insulin buatan.

3. Daur ulang dan pemanfaatan zat-zat bermanfaat dalam air limbah farmasi

Mendorong produksi bersih di industri farmasi, meningkatkan tingkat pemanfaatan bahan baku, tingkat pemulihan komprehensif produk antara dan produk sampingan, serta mengurangi atau menghilangkan polusi dalam proses produksi melalui transformasi teknologi. Karena kekhususan beberapa proses produksi farmasi, air limbah mengandung sejumlah besar bahan yang dapat didaur ulang. Untuk pengolahan air limbah farmasi tersebut, langkah pertama adalah memperkuat pemulihan material dan pemanfaatan komprehensif. Untuk air limbah antara farmasi dengan kandungan garam amonium setinggi 5% hingga 10%, film penyapu tetap digunakan untuk penguapan, konsentrasi, dan kristalisasi untuk memulihkan (NH4)2SO4 dan NH4NO3 dengan fraksi massa sekitar 30%. Digunakan sebagai pupuk atau digunakan kembali. Manfaat ekonominya jelas; sebuah perusahaan farmasi berteknologi tinggi menggunakan metode pembersihan untuk mengolah air limbah produksi dengan kandungan formaldehida yang sangat tinggi. Setelah gas formaldehida dipulihkan, gas tersebut dapat diformulasikan menjadi reagen formalin atau dibakar sebagai sumber panas boiler. Melalui pemulihan formaldehida, pemanfaatan sumber daya secara berkelanjutan dapat diwujudkan, dan biaya investasi stasiun pengolahan dapat dipulihkan dalam waktu 4 hingga 5 tahun, sehingga mewujudkan penyatuan manfaat lingkungan dan manfaat ekonomi. Namun, komposisi air limbah farmasi pada umumnya kompleks, sulit didaur ulang, proses pemulihannya rumit, dan biayanya tinggi. Oleh karena itu, teknologi pengolahan air limbah komprehensif yang canggih dan efisien merupakan kunci untuk menyelesaikan masalah air limbah secara menyeluruh.

4 Kesimpulan

Telah banyak laporan mengenai pengolahan air limbah farmasi. Namun, karena keragaman bahan baku dan proses dalam industri farmasi, kualitas air limbah sangat bervariasi. Oleh karena itu, belum ada metode pengolahan yang matang dan terpadu untuk air limbah farmasi. Jalur proses mana yang harus dipilih bergantung pada sifat air limbah tersebut. Sesuai dengan karakteristik air limbah, pengolahan awal umumnya diperlukan untuk meningkatkan biodegradabilitas air limbah, menghilangkan polutan terlebih dahulu, dan kemudian dikombinasikan dengan pengolahan biokimia. Saat ini, pengembangan perangkat pengolahan air komposit yang ekonomis dan efektif merupakan masalah mendesak yang perlu dipecahkan.

PabrikKimia CinaAnionic PAM Polyacrylamide Cationic Polymer Flocculant, Chitosan, Chitosan Powder, pengolahan air minum, zat penghilang warna air, dadmac, diallyl dimethyl ammonium chloride, dicyandiamide, dcda, penghilang busa, antifoam, pac, poly aluminium chloride, polyaluminium, polyelectrolyte, pam, polyacrylamide, polydadmac, pdadmac, polyamine. Kami tidak hanya memberikan kualitas tinggi kepada pelanggan kami, tetapi yang lebih penting lagi adalah layanan terbaik kami dengan harga yang kompetitif.

Pabrik ODM China PAM, Poliakrilamida Anionik, HPAM, PHPA. Perusahaan kami beroperasi berdasarkan prinsip “integritas, kerja sama yang inovatif, berorientasi pada manusia, dan kerja sama yang saling menguntungkan”. Kami berharap dapat menjalin hubungan persahabatan dengan para pebisnis dari seluruh dunia.

Dikutip dari Baidu.