Pharmaceutical and cosmetic industries generate complex wastewater streams that necessitate an advanced pharmaceutical wastewater treatment plant to comply with stringent environmental regulations and safeguard public health. Dieser Text richtet sich an diejenigen, die ein tiefes Verständnis für die Zusammensetzung von pharmazeutischen und kosmetischen Abwässern haben und detaillierte Kenntnisse über die verfügbaren Behandlungstechnologien und -verfahren suchen.
Vorbehandlung und Erstbehandlung
Die Vorbehandlung ist ein absolut notwendiger Schritt in einer pharmazeutischen Abwasseraufbereitungsanlage. Diese besteht aus:
- Siebung und Sedimentation: Bei der Siebung werden große Partikel und Ablagerungen mit Hilfe von Rosten, Sieben oder Siebböden entfernt. Die Sedimentation nutzt die Schwerkraft, um Schwebstoffe aus dem Abwasser abzuscheiden. Diese setzen sich am Boden des Sedimentationsbeckens ab, während das geklärte Wasser von oben abfließt. Bei der Druckentspannungsflotation (Dissolved Air Flotation, DAF) lagern sich Luftblasen an die Schwebstoffe an und treiben sie an die Oberfläche, wo sie durch einen Abschöpfungsmechanismus entfernt werden können.
- pH-Anpassung und Neutralisierung: Abwasserströme benötigen möglicherweise eine pH-Anpassung, damit die nachfolgenden Behandlungsschritte wirksam sind oder um Schäden an der pharmazeutischen Kläranlage zu vermeiden. Chemikalien wie Natriumhydroxid, Kalk oder Schwefelsäure werden dosiert, um den pH-Wert einzustellen, und Neutralisierungstanks werden verwendet, um den pH-Wert vor der weiteren Behandlung zu mischen und zu stabilisieren.
Sekundäre Behandlung
1. Biologische Behandlung: Mikroorganismen bauen organische Stoffe im Abwasser ab und reduzieren so die BSB- und CSB-Werte. Dieser Prozess ist besonders effektiv für den Abbau von biologisch abbaubaren Tensiden, einigen Wirkstoffen und anderen organischen Verbindungen, die häufig in pharmazeutischen und kosmetischen Abwässern vorkommen.
a) Aerobe Prozesse, wie Belebtschlamm, Tropfkörper und Biofilmreaktoren mit beweglichem Bett (MBBR), sind auf Sauerstoff angewiesen, um den mikrobiellen Stoffwechsel zu unterstützen. Diese Verfahren sind effizient beim Abbau organischer Schadstoffe, einschließlich biologisch abbaubarer Tenside, und bei der Reduzierung des BSB- und CSB-Werts.
b) Anaerobe Prozesse, wie die anaerobe Vergärung, nutzen Mikroorganismen, die organische Stoffe in Abwesenheit von Sauerstoff abbauen und dabei oft Biogas als Nebenprodukt erzeugen. Anaerobe Prozesse können auch wirksam komplexe organische Verbindungen abbauen und den BSB- und CSB-Wert senken.
2. Flotation mit gelöster Luft (DAF): Bei der DAF wird Luft unter Druck im Abwasser gelöst und dann freigesetzt. Dabei entstehen Mikrobläschen, die sich an Schwebstoffe, Öle und Fette anlagern. Die schwimmfähigen Partikel steigen an die Oberfläche und bilden eine schwimmende Schlammschicht, die durch einen Abschöpfungsmechanismus entfernt wird.
a) Flockung: Vor der DAF kann ein Flockungsprozess eingesetzt werden, um die Entfernung von suspendierten Feststoffen und anderen Schadstoffen zu verbessern. Flockungsmittel, wie Aluminium- oder Eisensalze, werden dem Abwasser zugesetzt, um die Aggregation von Partikeln zu größeren Flocken zu fördern. Diese Flocken können dann mit DAF leichter vom Wasser getrennt werden.
b) Pharmazeutische und kosmetische Schadstoffe: DAF ist besonders effektiv bei der Entfernung von Schwebstoffen, Ölen und Fetten aus pharmazeutischen und kosmetischen Abwässern. Sie kann auch zur Reduzierung der BSB- und CSB-Werte sowie zur Entfernung einiger biologisch abbaubarer Tenside und anderer organischer Verbindungen beitragen. DAF ist jedoch nicht so effektiv bei der Entfernung von gelösten Schadstoffen wie Schwermetallen oder bestimmten Wirkstoffen, was zusätzliche Schritte in der pharmazeutischen Kläranlage erforderlich machen kann.
Fortschrittliche Behandlungstechnologien
1. Membran-Filtration
a) Ultrafiltration (UF): Bei der UF werden halbdurchlässige Membranen mit einer Porengröße von 0,01 bis 0,1 Mikrometern verwendet, um Schwebstoffe, Kolloide und organische Verbindungen mit hohem Molekulargewicht abzutrennen. Der Prozess beruht auf Druck, um Wasser durch die Membran zu drücken, während die Verunreinigungen zurückgehalten werden.
b) Nanofiltration (NF): Bei der NF werden Membranen mit kleineren Porengrößen (0,001 bis 0,01 Mikrometer) verwendet, um mehrwertige Ionen, organische Verbindungen und Spurenverunreinigungen zu entfernen. Das Verfahren funktioniert ähnlich wie die UF, hält aber kleinere Moleküle und Ionen zurück.
c) Umkehrosmose (RO): Bei der Umkehrosmose werden die dichtesten Membranen (0,0001 bis 0,001 Mikrometer) und höhere Drücke verwendet, um gelöste Ionen, organische Verbindungen und Spurenverunreinigungen zu entfernen. Dieses Verfahren erzeugt ein hochwertiges Permeatwasser, das zur Wiederverwendung oder Einleitung geeignet ist.
2. Adsorption
a) Aktivkohle: Aktivkohle, die in Form von Granulat (GAC) oder Pulver (PAC) erhältlich ist, hat eine hochporöse Struktur und eine große Oberfläche, die organische Verbindungen, einschließlich Wirkstoffe, Hormone und endokrin wirksame Verbindungen, adsorbiert. Die Kohle wird regelmäßig regeneriert oder ersetzt, wenn sie gesättigt ist.
b) Ionenaustausch: Ionenaustauscherharze sind poröse Polymerperlen, die selektiv Ionen aus dem Abwasser entfernen können. Kationenharze ersetzen positiv geladene Ionen (wie Kalzium und Magnesium) durch Wasserstoff- oder Natriumionen, während Anionenaustauschharze negativ geladene Ionen (wie Nitrate und Phosphate) durch Hydroxid- oder Chloridionen ersetzen. Die Harze werden je nach Art des Harzes mit einer konzentrierten Salzlösung oder einer Säure/Base-Lösung regeneriert.
3. Fortgeschrittene Oxidationsprozesse (AOPs)
a) Ozon (O3): Ozon ist ein starkes Oxidationsmittel, das mit einer Vielzahl von organischen Verbindungen reagiert, ihre Molekularstrukturen aufbricht und sie in einfachere, weniger schädliche Verbindungen umwandelt. Ozon wird vor Ort erzeugt, indem Sauerstoff durch eine elektrische Entladung geleitet wird. Das ozonreiche Gas wird dann mit dem Abwasser vermischt, um Oxidationsreaktionen auszulösen.
b) UV/H2O2: Ultraviolet (UV) light combined with hydrogen peroxide (H2O2) generates highly reactive hydroxyl radicals that can degrade various organic contaminants. UV light activates H2O2 to form hydroxyl radicals, which react with APIs, hormones, and other pollutants, breaking down their molecular structures and reducing their environmental impact.
c) Fenton’s Reaction: Fenton’s reaction uses a mixture of ferrous iron (Fe2+) and hydrogen peroxide (H2O2) to generate hydroxyl radicals, which react with and degrade organic pollutants. The process requires acidic conditions and an optimal Fe2+ to H2O2 ratio to maximize the generation of hydroxyl radicals and pollutant removal.
d) Photo-Fenton: Beim Photo-Fenton-Verfahren wird UV-Licht mit der Fenton-Reaktion kombiniert, um die Bildung von Hydroxylradikalen zu verstärken und den Abbau von organischen Verunreinigungen zu verbessern. Die Zugabe von UV-Licht beschleunigt die Bildung von Hydroxylradikalen und erhöht die Gesamtreaktionseffizienz.
e) Fortgeschrittene elektrochemische Oxidation: Bor-dotierte Diamantelektroden (BDD) werden in fortschrittlichen pharmazeutischen Kläranlagen eingesetzt, um vor Ort Hydroxylradikale zu erzeugen. Diese Radikale können verschiedene organische Verunreinigungen, einschließlich persistenter und toxischer Schadstoffe, die in pharmazeutischen und kosmetischen Abwässern vorkommen, effektiv abbauen und zersetzen. BDD-Elektroden bieten eine hohe chemische Stabilität und Resistenz gegen Verschmutzung, was sie ideal für den langfristigen Einsatz in fortschrittlichen Oxidationsprozessen macht.
Entwurf einer individuellen pharmazeutischen Abwasserbehandlungsanlage
Durch die Kenntnis der spezifischen Schadstoffe und Verunreinigungen in Abwasserströmen können pharmazeutische Abwasseraufbereitungsanlagen und -technologien maßgeschneidert werden, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Die Kombination von Vorbehandlung, primärer, sekundärer und fortschrittlicher Klärtechnik gewährleistet eine effiziente Schadstoffentfernung und die Einhaltung von Umweltvorschriften zum Schutz der öffentlichen Gesundheit und der Umwelt.
1. Herstellungsprozesse: Abwässer aus Produktionsprozessen enthalten in der Regel eine Vielzahl von Schadstoffen, darunter BSB, CSB, Wirkstoffe, Schwermetalle und Schwebstoffe. Eine Kombination aus primären, sekundären und fortschrittlichen Behandlungstechnologien wie Sedimentation, biologische Behandlung, Membranfiltration und AOPs wird eingesetzt, um diese verschiedenen Schadstoffe zu behandeln.
2. Reinigung von Geräten: Abwasser, das bei der Reinigung von Anlagen anfällt, enthält oft hohe Mengen an Tensiden, Wirkstoffen und Schwebstoffen. Gezielte Behandlungstechnologien wie DAF, Membranfiltration und Adsorption sind notwendig, um diese Schadstoffe zu entfernen und die Einhaltung der Einleitungsgrenzwerte zu gewährleisten.
3. Forschung und Entwicklung: Abwässer aus Forschungs- und Entwicklungslabors können verschiedene Schadstoffe enthalten, darunter BSB, CSB, Wirkstoffe, anorganische Verbindungen und Mikroorganismen. Ein maßgeschneiderter Ansatz mit biologischer Behandlung, fortschrittlicher Oxidation und Membranfiltration ist erforderlich, um diese komplexen Abwasserströme effektiv zu behandeln.
Wie Sie die richtige pharmazeutische Kläranlage für Ihr Projekt auswählen
Unser Hauptziel ist es, das Risiko für unsere Kunden zu beseitigen. Wir machen den Entwurf und die Beschaffung einer pharmazeutischen Abwasserbehandlungsanlage einfach.
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Dieser Prozess kann in weniger als einer Woche abgeschlossen werden und ist für Kunden überall auf der Welt verfügbar.
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Wenn Sie eine neue Kläranlage für pharmazeutische Abwässer planen und kein Abwasser zum Testen haben, machen Sie sich keine Sorgen. Setzen Sie sich noch heute mit uns in Verbindung, um herauszufinden, wie wir Ihnen helfen können, Ihr System auf der Grundlage früherer Projekte zu konzipieren, die wir in demselben Sektor erfolgreich abgeschlossen haben.
