الوضع الحالي: تركز صناعة الأدوية بشكل أساسي على الأدوية المصنعة كيميائياً، والأدوية البيولوجية، والأدوية التقليدية الصينية، ويتميز الإنتاج بتنوع المنتجات، والعمليات المعقدة، وأحجام الإنتاج المختلفة.
تتميز مياه الصرف الناتجة عن العمليات الصيدلانية بتركيز عالٍ من الملوثات، ومكونات معقدة، وقابلية ضعيفة للتحلل البيولوجي، وسمية بيولوجية عالية.
تُعدّ مياه الصرف الناتجة عن عمليات التخليق الكيميائي والتخمير في إنتاج الأدوية من أصعب النقاط وأهمها في مكافحة التلوث في صناعة الأدوية.
تعتبر مياه الصرف الناتجة عن التخليق الكيميائي من الملوثات الرئيسية التي يتم تصريفها أثناء إنتاج الأدوية [2].
يمكن تقسيم مياه الصرف الصحي الصيدلانية تقريبًا إلى أربع فئات [3]، أي السائل النفايات والسائل الأم في عملية الإنتاج؛
تشمل السوائل المتبقية في عملية الاستخلاص المذيبات، والسائل المطلوب، والمنتجات الثانوية، وما إلى ذلك.
تصريف العمليات المساعدة مثل مياه التبريد، إلخ.
مياه الصرف الناتجة عن تنظيف المعدات والأرضيات؛
مياه الصرف الصحي المنزلية.
تقنية معالجة مياه الصرف الصحي الوسيطة للصناعات الدوائية
بالنظر إلى خصائص مياه الصرف الوسيطة الصيدلانية مثل ارتفاع COD، وارتفاع النيتروجين، وارتفاع الفوسفور، وارتفاع محتوى الملح، واللون الداكن، والتركيب المعقد، وضعف قابلية التحلل البيولوجي، فإن طرق المعالجة الشائعة الاستخدام تشمل المعالجة الفيزيائية والكيميائية وعملية المعالجة البيوكيميائية [6].
وفقًا لأنواع جودة مياه الصرف الصحي المختلفة، سيتم أيضًا تطبيق سلسلة من الطرق مثل الجمع بين العملية الفيزيائية والكيميائية والعملية البيولوجية [7].
الصورة
1. تكنولوجيا المعالجة الفيزيائية والكيميائية
في الوقت الحاضر، تشمل طرق المعالجة الفيزيائية والكيميائية الرئيسية لمياه الصرف الناتجة عن إنتاج الأدوية ما يلي: طريقة التعويم بالغاز، وطريقة الترسيب بالتخثر، وطريقة الامتزاز، وطريقة التناضح العكسي، وطريقة الحرق، وعملية الأكسدة المتقدمة [8].
بالإضافة إلى ذلك، فإن طرق التحليل الكهربائي والترسيب الكيميائي، مثل التحليل الكهربائي الدقيق FE-C وطرق الترسيب MAP لإزالة النيتروجين والفوسفور، تستخدم بشكل شائع في معالجة مياه الصرف الصحي الوسيطة الصيدلانية.
1.1 طريقة التخثر والترسيب
عملية التخثر هي عملية يتم فيها تحويل الجزيئات العالقة والجزيئات الغروية في الماء إلى حالة غير مستقرة عن طريق إضافة عوامل كيميائية ثم تتجمع في شكل كتل أو كتل يسهل فصلها.
في الوقت الحاضر، تستخدم هذه التقنية عادة في المعالجة الأولية والمعالجة الوسيطة والمعالجة المتقدمة لمياه الصرف الصيدلانية [10].
تتميز تقنية التخثر والترسيب بمزايا التكنولوجيا الناضجة، والمعدات البسيطة، والتشغيل المستقر، والصيانة المريحة.
ومع ذلك، سيتم إنتاج كمية كبيرة من الحمأة الكيميائية في عملية تطبيق هذه التقنية، مما سيؤدي إلى انخفاض درجة حموضة النفايات السائلة وارتفاع نسبة الملح في مياه الصرف الصحي.
بالإضافة إلى ذلك، لا تستطيع تقنية التخثير والترسيب إزالة الملوثات الذائبة في مياه الصرف الصحي بشكل فعال، كما أنها لا تستطيع إزالة الملوثات السامة والضارة الموجودة في مياه الصرف الصحي بشكل كامل.
1.2 طريقة الترسيب الكيميائي
طريقة الترسيب الكيميائي هي طريقة كيميائية لإزالة الملوثات في مياه الصرف الصحي عن طريق التفاعل الكيميائي بين العوامل الكيميائية القابلة للذوبان والملوثات الموجودة في مياه الصرف الصحي لتكوين أملاح غير قابلة للذوبان أو هيدروكسيدات أو مركبات معقدة.
غالباً ما تحتوي مياه الصرف الوسيطة الصيدلانية على تركيز عالٍ من نيتروجين الأمونيا وأيونات الفوسفات والكبريتات، وما إلى ذلك. بالنسبة لهذا النوع من مياه الصرف، غالباً ما تُستخدم طريقة الترسيب الكيميائي للمعالجة الفيزيائية والكيميائية المسبقة لضمان التشغيل الطبيعي لعملية المعالجة البيوكيميائية اللاحقة.
تُستخدم تقنية الترسيب الكيميائي، كتقنية تقليدية لمعالجة المياه، في كثير من الأحيان لتليين مياه الصرف الصحي.
نظراً لاستخدام مواد خام كيميائية عالية النقاء في عملية إنتاج مياه الصرف الصحي الوسيطة للأدوية، فإن مياه الصرف الصحي غالباً ما تحتوي على تركيز عالٍ من نيتروجين الأمونيا والفوسفور وملوثات أخرى، ويمكن استخدام طريقة الترسيب الكيميائي لفوسفات المغنيسيوم والأمونيوم لإزالة الملوثين بشكل فعال في نفس الوقت، ويمكن إعادة تدوير ملح فوسفات المغنيسيوم والأمونيوم الناتج.
تُعرف طريقة الترسيب الكيميائي لفوسفات المغنيسيوم والأمونيوم أيضاً باسم طريقة الستروفيت.
في عملية إنتاج المواد الصيدلانية الوسيطة، تُستخدم كميات كبيرة من حمض الكبريتيك في بعض المصانع، وقد يكون الرقم الهيدروجيني (pH) لهذا الجزء من مياه الصرف منخفضًا. ولتحسين الرقم الهيدروجيني لمياه الصرف وإزالة بعض أيونات الكبريتات في الوقت نفسه، تُستخدم طريقة إضافة أكسيد الكالسيوم (CaO)، وهي طريقة تُعرف باسم الترسيب الكيميائي لإزالة الكبريت بالجير الحي.
1.3 الامتزاز
يشير مبدأ إزالة الملوثات في مياه الصرف الصحي عن طريق طريقة الامتزاز إلى استخدام مواد صلبة مسامية لامتصاص ملوثات معينة أو مجموعة متنوعة من الملوثات في مياه الصرف الصحي، بحيث يمكن إزالة الملوثات الموجودة في مياه الصرف الصحي أو إعادة تدويرها.
تشمل المواد الماصة الشائعة الاستخدام الرماد المتطاير والخبث والكربون المنشط وراتنج الامتصاص، ومن بينها الكربون المنشط هو الأكثر استخدامًا.
1.4 الطفو الهوائي
تُعدّ طريقة التعويم الهوائي إحدى عمليات معالجة مياه الصرف الصحي، حيث تُستخدم فقاعات صغيرة متفرقة للغاية كحوامل لربط الملوثات الموجودة في مياه الصرف. ولأن كثافة هذه الفقاعات الصغيرة الملتصقة بالملوثات أقل من كثافة الماء، فإنها تطفو، مما يُتيح فصل المواد الصلبة عن السائلة أو السائلة عن بعضها.
تشمل أشكال التعويم الهوائي التعويم الهوائي المذاب، والتعويم الهوائي المهوى، والتعويم الهوائي بالتحليل الكهربائي، والتعويم الهوائي الكيميائي، وما إلى ذلك [18]، ومن بينها التعويم الهوائي الكيميائي مناسب لمعالجة مياه الصرف الصحي ذات المحتوى العالي من المواد العالقة.
تتميز طريقة التعويم الهوائي بمزايا انخفاض الاستثمار، وبساطة العملية، وسهولة الصيانة، وانخفاض استهلاك الطاقة، ولكنها لا تستطيع إزالة الملوثات الذائبة في مياه الصرف الصحي بشكل فعال.
1.5 التحليل الكهربائي
تعتمد عملية التحليل الكهربائي على استخدام التيار الكهربائي المفروض لإنتاج سلسلة من التفاعلات الكيميائية، وتحويل الملوثات الضارة في مياه الصرف الصحي وإزالتها. ويحدث مبدأ التفاعل في عملية التحليل الكهربائي في محلول الإلكتروليت من خلال تفاعل مادة القطب الكهربائي مع القطب، مما ينتج عنه أكسجين وهيدروجين جديدان، كما يؤدي تفاعل الأكسدة والاختزال إلى إزالة الملوثات من مياه الصرف الصحي.
تتميز طريقة التحليل الكهربائي بكفاءة عالية وسهولة في التشغيل في معالجة مياه الصرف الصحي. كما أنها قادرة على إزالة المواد الملونة من مياه الصرف الصحي بفعالية، وتحسين قابليتها للتحلل البيولوجي بشكل ملحوظ.
الصورة
2. تقنية الأكسدة المتقدمة
تتمتع تقنية الأكسدة المتقدمة، باعتبارها تقنية جديدة لمعالجة المياه، بالعديد من المزايا، مثل الكفاءة العالية في تحلل الملوثات، والتحلل والأكسدة الأكثر شمولاً للملوثات وعدم وجود تلوث ثانوي.
تقنية الأكسدة المتقدمة، والمعروفة أيضًا باسم تقنية الأكسدة العميقة، هي تقنية معالجة فيزيائية وكيميائية تستخدم المؤكسد والضوء والكهرباء والصوت والمغناطيس والمحفز لتوليد جذور حرة نشطة للغاية (مثل ·OH) لتحليل الملوثات العضوية المقاومة.
في مجال معالجة مياه الصرف الصحي الصيدلانية، أصبحت تقنية الأكسدة المتقدمة محورًا للبحث والاهتمام المكثف.
تشمل تقنية الأكسدة المتقدمة بشكل رئيسي الأكسدة الكهروكيميائية، والأكسدة الكيميائية، والأكسدة بالموجات فوق الصوتية، والأكسدة التحفيزية الرطبة، والأكسدة التحفيزية الضوئية، والأكسدة التحفيزية المركبة، والأكسدة بالماء فوق الحرج، وتقنية الأكسدة المتقدمة المدمجة.
تعتمد طريقة الأكسدة الكيميائية على استخدام العوامل الكيميائية نفسها أو في ظل ظروف معينة مع أكسدة قوية لأكسدة الملوثات العضوية في مياه الصرف الصحي لتحقيق الغرض من إزالة الملوثات، وتشمل طرق الأكسدة الكيميائية أكسدة الأوزون، وطريقة أكسدة فنتون، وطريقة الأكسدة التحفيزية الرطبة.
2.1 عملية أكسدة فنتون
تُعدّ طريقة أكسدة فنتون إحدى طرق الأكسدة المتقدمة واسعة الانتشار حاليًا. تعتمد هذه الطريقة على استخدام ملح الحديديك (Fe2+ أو Fe3+) كمحفز لإنتاج جذور الهيدروكسيل (·OH) ذات القدرة العالية على الأكسدة، وذلك بإضافة بيروكسيد الهيدروجين (H2O2). تُحدث هذه الجذور تفاعل أكسدة مع الملوثات العضوية دون انتقائية، مما يؤدي إلى تحللها وتحويلها إلى معادن.
تتميز هذه الطريقة بالعديد من المزايا، بما في ذلك سرعة التفاعل، وعدم وجود تلوث ثانوي، وقوة الأكسدة العالية، وما إلى ذلك. تُستخدم طريقة أكسدة فنتون بشكل شائع في معالجة مياه الصرف الصحي الصيدلانية نظرًا لتفاعل الأكسدة غير الانتقائي في عملية الأكسدة الكيميائية، ويمكن لهذه الطريقة أن تقلل من سمية مياه الصرف الصحي، بالإضافة إلى خصائص أخرى.
2.2 طريقة الأكسدة الكهروكيميائية
تعتمد طريقة الأكسدة الكهروكيميائية على استخدام مواد الأقطاب الكهربائية لإنتاج جذور الأكسجين الحرة ·O2 وجذور الهيدروكسيل الحرة ·OH، وكلاهما يتمتع بنشاط أكسدة عالٍ، ويمكنهما أكسدة المواد العضوية في مياه الصرف الصحي، ومن ثم تحقيق الغرض من إزالة الملوثات.
ومع ذلك، تتميز هذه الطريقة باستهلاكها العالي للطاقة وتكلفتها العالية.
2.3 الأكسدة التحفيزية الضوئية
تُعد الأكسدة التحفيزية الضوئية تقنية معالجة فعالة نسبياً في مجال معالجة المياه، حيث تستخدم مواد محفزة (مثل TiO2 وSrO2 وWO3 وSnO2 وما إلى ذلك) كحوامل محفزة لإجراء الأكسدة التحفيزية لمعظم الملوثات المختزلة في مياه الصرف الصحي، وذلك لتحقيق هدف إزالة الملوثات.
لأن معظم المركبات الموجودة في مياه الصرف الصحي الصيدلانية هي مواد قطبية ذات مجموعات حمضية أو مواد قطبية ذات مجموعات قلوية، فإن هذه المواد يمكن أن تتحلل بشكل مباشر أو غير مباشر بواسطة الضوء.
2.4 أكسدة الماء فوق الحرج
الأكسدة بالماء فوق الحرج (SCWO) هي نوع من تقنيات معالجة المياه التي تستخدم الماء كوسيط وتستخدم الخصائص الخاصة للماء في الحالة فوق الحرجة لتحسين معدل التفاعل وتحقيق الأكسدة الكاملة للمواد العضوية.
2.5 تقنية الأكسدة المتقدمة المدمجة
لكل تقنية من تقنيات الأكسدة المتقدمة قيودها الخاصة، ولتحسين كفاءة معالجة مياه الصرف الصحي، يتم تجميع سلسلة من تقنيات الأكسدة المتقدمة معًا، لتشكيل مزيج من تقنيات الأكسدة المتقدمة، أو دمج تقنية أكسدة متقدمة واحدة مع تقنيات أخرى في تقنية جديدة لتحسين قدرة الأكسدة وتأثير المعالجة، ولمواكبة تغيرات جودة المياه في معالجة مياه الصرف الصحي الصيدلانية ذات الحجم الأكبر.
الأشعة فوق البنفسجية-فينتون، والأشعة فوق البنفسجية-بيروكسيد الهيدروجين، والأشعة فوق البنفسجية-الأوزون، والتحفيز الضوئي بالموجات فوق الصوتية، والتحفيز الضوئي بالكربون المنشط، والتحفيز الضوئي بالميكروويف، والتحفيز الضوئي، إلخ. في الوقت الحاضر، تعد تقنيات دمج الأوزون الأكثر دراسة على نطاق واسع هي [36]:
عملية الكربون المنشط بالأوزون، O3-H2O2 و UV-O3، من حيث تأثير معالجة مياه الصرف الصحي المقاومة والتطبيق الهندسي، فإن O3-H2O2 و UV-O3 لديهما إمكانات تطوير أكبر.
تشمل عملية الجمع الشائعة لفنتون طريقة التحليل الكهربائي الدقيق لفنتون، وطريقة بيروكسيد الهيدروجين ببرادة الحديد، وطريقة فنتون الكيميائية الضوئية (مثل طريقة فنتون الشمسية، وطريقة فنتون بالأشعة فوق البنفسجية، وما إلى ذلك)، ولكن طريقة فنتون الكهربائية تستخدم على نطاق واسع.
الصورة
3. تقنية المعالجة البيوكيميائية
تُعد تقنية المعالجة البيوكيميائية التقنية الرئيسية في معالجة مياه الصرف الصحي، حيث تعمل من خلال نمو الميكروبات وعمليات الأيض والتكاثر وغيرها من العمليات على تحليل المواد العضوية في مياه الصرف الصحي، والحصول على الطاقة اللازمة لها، وتحقيق هدف إزالة المواد العضوية.
3.1 تقنية المعالجة البيولوجية اللاهوائية
تعتمد تقنية المعالجة البيولوجية اللاهوائية على استخدام عملية التمثيل الغذائي للبكتيريا اللاهوائية، من خلال عملية التحلل المائي الحمضي، وإنتاج الهيدروجين، وإنتاج حمض الأسيتيك، وإنتاج الميثان، وغيرها من العمليات لتحويل الجزيئات الكبيرة، والمواد العضوية التي يصعب تحللها إلى CH4 و CO2 و H2O ومواد عضوية ذات جزيئات صغيرة.
غالباً ما تحتوي مياه الصرف الصيدلانية الاصطناعية على عدد كبير من المواد العضوية الحلقية المقاومة للتحلل، والتي لا يمكن تحللها واستخدامها مباشرة بواسطة البكتيريا الهوائية، لذلك أصبحت تقنية المعالجة اللاهوائية الحالية هي الوسيلة الرئيسية في مجال معالجة مياه الصرف الصيدلانية في الداخل والخارج [43].
تتمتع تقنية المعالجة البيولوجية اللاهوائية بالعديد من المزايا: لا تحتاج عملية تشغيل المفاعل اللاهوائي إلى توفير التهوية، واستهلاك الطاقة منخفض؛
يكون الحمل العضوي للمياه الداخلة اللاهوائية مرتفعًا بشكل عام.
متطلبات غذائية منخفضة؛
إن إنتاج الحمأة في المفاعل اللاهوائي منخفض، كما أن الحمأة سهلة التجفيف.
يمكن إعادة تدوير غاز الميثان الناتج في العملية اللاهوائية كطاقة.
مع ذلك، لا يمكن تصريف النفايات السائلة الناتجة عن المعالجة اللاهوائية وفقًا للمعايير المطلوبة، وتحتاج إلى معالجة إضافية من خلال دمجها مع عمليات أخرى. إلا أن تقنية المعالجة البيولوجية اللاهوائية حساسة لدرجة الحموضة ودرجة الحرارة وعوامل أخرى. فإذا كان التذبذب كبيرًا، سيتأثر التفاعل اللاهوائي بشكل مباشر، وبالتالي ستتأثر جودة النفايات السائلة.
3.2 تقنية المعالجة البيولوجية الهوائية
تُعدّ تقنية المعالجة البيولوجية الهوائية إحدى تقنيات المعالجة البيولوجية التي تستخدم التحلل التأكسدي والتخليق الاستيعابي للبكتيريا الهوائية لإزالة المواد العضوية المتحللة. خلال نمو الكائنات الحية الهوائية وعملياتها الأيضية، يحدث تكاثر واسع النطاق، مما يُنتج حمأة منشطة جديدة. تُصرّف الحمأة المنشطة الزائدة على شكل حمأة متبقية، وفي الوقت نفسه تُنقّى مياه الصرف الصحي.

معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا - صناعة الكيماويات في جامعة آيفي مع4 مصانعلمدة 19 عامًا، الأصباغمتوسطs & المواد الصيدلانية الوسيطة &المواد الكيميائية الدقيقة والمتخصصة .رقم الهاتف (واتساب): 008613805212761 أثينا