Jak zredukować API i ponownie wykorzystać ścieki w farmaceutycznych procesach przemysłowych

Jak zredukować API i ponownie wykorzystać ścieki w farmaceutycznych procesach przemysłowych?

Cele menedżerów ds. BHP w przemysłowych oczyszczalniach ścieków

W przemyśle farmaceutycznym ścieki poddaje się oczyszczaniu, dzięki czemu w coraz większym stopniu nadają się one do odprowadzania do wód powierzchniowych.

W niektórych przypadkach są to związki organiczne, takie jak ChZT, azot, fosfor, a w ramach ChZT również resztkowe cząsteczki organiczne API (aktywnych substancji farmaceutycznych).

Od momentu uruchomienia pierwszej instalacji MBBR dla przemysłu farmaceutycznego w 1997 roku, technologie biologiczne AnoxKaldnes Veolia znacznie się rozwinęły, wykraczając daleko poza klasyczne systemy z osadem czynnym. Mówimy tu o technologii MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor), czyli reaktorze z ruchomym złożem biologicznym, w którym biomasa rozwija się na nośnikach unoszących się w mieszanym zbiorniku biologicznym. To rozwiązanie kompaktowe, szczególnie przydatne w zakładach z ograniczoną przestrzenią. Technologia MBBR doskonale sprawdza się w oczyszczaniu ścieków zawierających API (aktywne substancje farmaceutyczne) o średniej lub trudnej biodegradowalności. W wielu przypadkach modernizuje się istniejące instalacje z klasycznym osadem czynnym (CAS), przekształcając je w układy z sekcjami MBBR, co pozwala znacząco zwiększyć ich efektywność.

Oczyszczanie biologiczne oznacza, że to mikroorganizmy, a nie środki chemiczne, odpowiadają za degradację zanieczyszczeń. To jedna z najbardziej zrównoważonych metod zgodnych z BAT (Best Available Techniques) w zakresie usuwania substancji biodegradowalnych. W niektórych farmaceutycznych oczyszczalniach ścieków zastosowano technologię MBBR eXeno™ (łączącą ozonowanie i reaktor MBBR)  jako końcowy etap doczyszczania i redukcji toksyczności ścieków.

Przykładem zastosowania technologii MBBR jest instalacja w zakładzie Grindeks, przeznaczona do oczyszczania ścieków zawierających Meldonium. Oczyszczalnia obsługuje przepływ ścieków na poziomie 200–500 m³ na dobę. Są to ścieki o bardzo złożonym składzie — zarówno pod względem wysokiego ładunku ChZT (2000–7000 mg/l), jak i zawartości azotu (100–200 mg/l), fosforu całkowitego (8 mg/l), zawiesiny ogólnej (TSS 50 mg/l) oraz szerokiego zakresu pH (4–10).

W każdym nowym projekcie pierwszym krokiem jest analiza próbek kompozytowych pobranych na miejscu i przefiltrowanych przez filtr o porowatości 1,6 μm. Częstotliwość pobierania próbek zależy od harmonogramu produkcji, na przykład 2 próbki tygodniowo przez 4 tygodnie. Następnie w naszych laboratoriach budujemy pilotażową instalację MBBR w skali laboratoryjnej, która jest utrzymywana w pracy przez dwa miesiące. Po zakończeniu fazy testowej powstaje docelowa instalacja. W zakładzie Grindeks instalacja składa się z 5 sekcji MBBR połączonych szeregowo, zaprojektowanych do usuwania ChZT, azotu, fosforu i fenoli, tworząc kompletny system nitryfikacji i denitryfikacji. Różne komory, które w tradycyjnej oczyszczalni biologicznej z technologią biomasy zawieszonej funkcjonowałyby z tym samym typem mikroorganizmów, w technologii MBBR pozwalają bakteriom wyspecjalizować się w rozkładzie konkretnych zanieczyszczeń. Pierwsza sekcja usuwa łatwo biodegradowalny ChZT, a kolejne odpowiadają za rozkład trudniejszych frakcji organicznych. Istnieje wiele przykładów związków średnio biodegradowalnych, które zostały już skutecznie usunięte: Ketoprofen, którego usunięcie w MBBR osiągnęło 75% (w porównaniu do zaledwie 10% w technologii CAS), Gemfibrozil – usunięcie 73% (CAS 15%), a wśród trudno biodegradowalnych: kwas klofibrynowy – 25% (CAS 8%), oraz diklofenak – 22% (CAS 4%).

Wiedza firmy Veolia Water Technologies w zakresie przemysłowych oczyszczalni ścieków dla branży farmaceutycznej jest uzupełniana o technologie Evaled  przeznaczone do usuwania związków niskowrzących lub antybiotyków (takich jak klindamycyna, gabapentyna). W przypadku obecności pozostałości rozpuszczalników węglowodorowych stosowanych w procesach syntezy, wykorzystywana jest technologia Veolia MPPE (Macro Porous Polymer Extraction).