تصفیه فاضلاب دارویی

نگرانی‌های زیادی در مورد تصفیه و استفاده مجدد از آب وجود داشته و به سخت‌ترین استانداردها نیاز دارد. آب یک ماده خام حیاتی در عملیات تولید دارو و مواد شیمیایی است.

منابع آب ثابت و با کیفیت بالا برای طیف وسیعی از عملیات از جمله تولید، پردازش مواد و خنک‌سازی مورد نیاز است. دسته های مختلفی از آب که به عنوان بخشی از مدیریت آب نیاز به تصفیه دارند عبارتند از: آب آشامیدنی، آب فرآیند، بازیافت آب، فاضلاب، آب حاصل از تصفیه محصولات جانبی، آب مورد استفاده برای تصفیه بو، آب حاصل از نمک زدایی و آب برای آبیاری.

داروها گروه بزرگ و متنوعی از ترکیبات مصنوعی و طبیعی هستند که برای پیشگیری و درمان بیماری‌های حاد و مزمن به منظور بهبود چشم‌انداز سلامتی طراحی شده‌اند. سالانه مقدار زیادی از ضایعات صنایع داروسازی در سراسر جهان توزیع و مصرف می شود. استفاده و مصرف به دلیل کشف داروهای جدید به طور مداوم در حال افزایش است.

پس از مصرف، این مواد فعال تحت فرآیندهای متابولیکی در ارگانیسم ها قرار می گیرند. بخش قابل توجهی از ترکیب اصلی به شکل متابولیزه نشده در سیستم های تصفیه فاضلاب دفع می شود. بنابراین، متابولیسم بدن و دفع و به دنبال آن تصفیه فاضلاب به عنوان مسیر اولیه تخلیه مواد دارویی در محیط در نظر گرفته می شود. به طور کلی، این فاضلاب ها حاوی موارد زیر می باشند:

محتوای بالای مواد آلی که بخش زیادی از آن به راحتی قابل تجزیه زیستی است (الکل، استون و غیره)
ترکیبات آلی و مواد نسوز به آهستگی زیست تخریب پذیر (ترکیبات معطر، هیدروکربن های کلردار و غیره).
ترکیبات بازدارنده و سمی (آنتی بیوتیک ها).
صابون ها و مواد شوینده با سورفکتانت

بیشتر فاضلاب با شستشوی تجهیزات در پایان فرآیند تولید تولید می شود. مقادیر کوچکتر آلاینده های دیگری نیز از تصفیه آب مصرفی (ضایعات ناشی از اسمز معکوس و بازسازی رزین های تبادل یونی)، تمیز کردن تاسیسات، پساب های آزمایشگاهی و غیره وجود دارد. بهترین تکنیک ها برای تصفیه پساب های تولید شده توسط این نوع صنعت با توجه به تنوع قابل توجه آنها و طیف گسترده ای از ترکیبات ممکن به هر مورد خاص بستگی دارد.

در واقع، پساب خروجی از واحدهای دارویی از نظر مشخصات و غلظت آلاینده ها متفاوت است و بنابراین یک روش تصفی مشخص را نمی توان به تمام پساب های دارویی تجویز کرد. شرکت آرکا گستر با تکیه بر دانش تخصصی کارشناسان خود، بسته به نیاز کارفرمای محترم، پکیج تصفیه فاضلاب دارویی را طراحی و ارائه می دهد.

مشخصات کیفی فاضلاب صنایع تولید دارو به شرح جدول زیر است:

میانگین	محدوده	پارامتر
8854	32500 – 375	COD (میلی گرم بر لیتر)
2344	6000 – 200	BOD (میلی گرم بر لیتر)
2344	6000 – 200	BOD (میلی گرم بر لیتر)
32/0	6/0 – 1/0	BOD₅/COD نسبت
2467	4940 – 860	TOC (میلی گرم بر لیتر)
383	770 – 165	TKN (میلی گرم بر لیتر)
244	363 – 148	NH₃ (میلی گرم بر لیتر)
9/6	9320 – 675	TDS (میلی گرم بر لیتر)
-	2/9 – 9/3	pH
2820	4200 - 760	Cl^- (میلی گرم بر لیتر)

منشا فاضلاب دارویی:

فاضلاب در صنایع دارویی و آرایشی و بهداشتی از فرآیندهای مختلفی سرچشمه می گیرد، مانند:

فرآیندهای تولید: این فرآیندها شامل سنتز، فرمولاسیون و بسته بندی داروها و محصولات آرایشی و بهداشتی، از جمله تولید مواد فعال دارویی (API) و سایر ترکیبات شیمیایی است.

تمیز کردن تجهیزات: هنگامی که تجهیزات تولید، ظروف و کف تمیز می شوند، فاضلاب تولید می شود که اغلب حاوی آثاری از API ها و سایر آلاینده ها هستند.

تحقیق و توسعه: آزمایشگاه ها فاضلاب را از آزمایش، آزمایش و تجزیه و تحلیل محصولات مختلف تولید می کنند که اغلب حاوی طیف وسیعی از مواد شیمیایی و میکروارگانیسم ها هستند.

کنترل کیفیت: ضایعات تولید شده در طول آزمایش و تجزیه و تحلیل برای اطمینان از ایمنی و کارایی محصول ممکن است حاوی API، مواد جانبی و سایر ترکیبات باشد.

انواع پساب های دارویی

پساب صنایع دارویی و آرایشی و بهداشتی را می توان به دسته های زیر دسته بندی کرد:

فاضلاب فرآیند: این شامل فاضلاب تولید شده در طی فرآیندهای تولید، مانند واکنش های شیمیایی، فرمولاسیون و بسته بندی محصول، حاوی API و سایر ترکیبات شیمیایی است. این نوع جزء اصلی تصفیه فاضلاب دارویی است.

فاضلاب شهری: فاضلاب حاصل از تمیز کردن تجهیزات، سیستم های خنک کننده و خرابی دیگ بخار که اغلب حاوی سورفکتانت ها و سایر عوامل تمیز کننده است.

فاضلاب بهداشتی: فاضلاب تولید شده از دستشویی ها، آشپزخانه ها و سایر امکانات رفاهی که معمولاً حاوی ترکیبات آلی و معدنی است.

رواناب طوفان: آب بارانی که با مناطق تولید، تأسیسات ذخیره سازی و تجهیزات مواجه می شود و به طور بالقوه حاوی آلاینده های این سطوح است.

تاثیرات نامطلوب فاضلاب دارویی بر موجودات و محیط زیست

طیف گسترده ای از منابع می توانند مواد شیمیایی دارویی، ترکیبات فعال دارویی و داروها را به رودخانه ها، منابع آب زیرزمینی و سفره های زیرزمینی وارد نمایند. در آب و هوای خشک، چنین منابعی ممکن است شامل خرابی مخازن سپتیک یا سایر سیستم‌های تصفیه فاضلاب در محل، خطوط فاضلاب شکسته، تخلیه‌های غیرمجاز و تصادفی، اتصالات متقاطع فاضلاب/طوفان، و پسماندهای حیوانات خانگی و دامی مدیریت نشده باشد.

مواد شیمیایی که هر روز در خانه ها، صنعت و کشاورزی استفاده می شوند، می توانند در فاضلاب وارد محیط زیست شوند. این مواد شیمیایی شامل داروهای انسانی و دامپزشکی (از جمله آنتی بیوتیک ها)، هورمون ها، مواد شوینده، ضدعفونی کننده ها، نرم کننده ها، ضد حریق، حشره کش ها و آنتی اکسیدان ها هستند.طیف گسترده ای از منابع می توانند مواد شیمیایی دارویی، ترکیبات فعال دارویی و داروها را به رودخانه ها، منابع آب زیرزمینی و سفره های زیرزمینی وارد نمایند.

در آب و هوای خشک، چنین منابعی ممکن است شامل خرابی مخازن سپتیک یا سایر سیستم‌های تصفیه فاضلاب در محل، خطوط فاضلاب شکسته، تخلیه‌های غیرمجاز و تصادفی، اتصالات متقاطع فاضلاب/طوفان، و پسماندهای حیوانات خانگی و دامی مدیریت نشده باشد. مواد شیمیایی که هر روز در خانه ها، صنعت و کشاورزی استفاده می شوند، می توانند در فاضلاب وارد محیط زیست شوند. این مواد شیمیایی شامل داروهای انسانی و دامپزشکی (از جمله آنتی بیوتیک ها)، هورمون ها، مواد شوینده، ضدعفونی کننده ها، نرم کننده ها، ضد حریق، حشره کش ها و آنتی اکسیدان ها هستند.

ترکیبات فعال دارویی، به دلیل فعالیت بیولوژیکی ذاتی آنها، که می تواند منجر به عواقب کشنده شود، نگران کننده هستند. تخمین زده می شود که تقریباً نیمی از فاضلاب دارویی تولید شده در سراسر جهان بدون تصفیه خاصی دور ریخته می شود. وجود ترکیبات مختل کننده غدد درون ریز در سیستم های آبی باعث ایجاد ترس قابل توجهی شده است زیرا این ترکیبات سیستم غدد درون ریز انسان را مختل می کنند.

وجود فرآورده های دارویی در محیط اثراتی مانند ایجاد میکروب های مقاوم به آنتی بیوتیک در محیط آبی، تاخیر در اکسیداسیون نیتریت و افزایش پتانسیل سمیت ترکیبات شیمیایی و متابولیت ها را به همراه دارد. مطالعات اخیر نشان داده است که محصولات دارویی در جریان‌های آب می‌توانند اثرات نامطلوبی بر روی موجودات دریایی مانند ماهی‌ها و تمساح‌ها ایجاد کنند.

مواد دارویی از انسان یا حیوان از طریق ادرار یا مدفوع، از طریق سیستم فاضلاب، و به عنوان متابولیت‌های نیمه فعال یا به شکل متابولیزه نشده وارد تصفیه فاضلاب می‌شوند. علاوه بر ضایعات مصرف انسانی، دفع مواد دارویی که در کشاورزی، صنعت و درمان پزشکی مورد استفاده قرار می گیرند نیز به ورود داروها به آب شیرین کمک می کند.

از طرف دیگر داروهای دامپزشکی مستقیماً خاک را از طریق کود و آب های سطحی و زیرزمینی را توسط رواناب مزارع، آلوده می کنند. اما اخیراً ثابت شده است که تأسیسات مختلف تولید دارویی، غلظت بسیار بالاتری از داروها را به محیط زیست تخلیه می نمایند. مسیر اصلی ورود ترکیبات فعال دارویی به محیط زیست از طریق تخلیه فاضلاب صنایع دارویی به تصفیه خانه های فاضلاب و سپس از پساب شهری است.

فاضلاب در یک صنعت تولید دارو معمولاً از سنتز و فرمولاسیون داروها سرچشمه می گیرد. اکثر ترکیبات فعال دارویی توزیع شده در سراسر جهان با سنتز شیمیایی با استفاده از واکنش های آلی، معدنی و بیولوژیکی تولید می شوند. فاضلاب های حاصل از عملیات سنتز شیمیایی به دلیل عملیات و واکنش های زیادی که در راکتور و همچنین در مراحل مختلف انجام می شود، متنوع است.

تقریباً هر مرحله، پسابی تولید می شود که حاوی واکنش دهنده ها، محصولات، فرآورده های کمکی/ فرعی و محصولات باقیمانده در پایه حلال آلی است. اسیدها، بازها، نیترات ها، سولفات ها، سیانیدها و فلزات نیز ممکن است تولید شوند. معمولاً بازیافت حلال مصرف شده منجر به فاضلاب حلال در مرحله اسکرابر پس از تبخیر می شود. فاضلاب حاصل از فرآیندهای سنتز معمولاً دارای غلظت BOD، COD و TSS بالا و محدوده pH از 1 تا 11 است.

تصفیه فاضلاب دارویی

صنعت داروسازی از طیف وسیعی از روش‌های تصفیه و دفع فاضلاب استفاده می‌کند. فاضلاب تولید شده از این صنایع نه تنها از نظر ترکیب، بلکه از نظر کمیت، بسته به کارخانه، فصل و حتی زمان، بسته به مواد خام و فرآیندهای مورد استفاده در صنعت، متفاوت است. از جمله مهم ترین فرآیندهای تصفیه می توان به موارد زیر اشاره نمود.

تصفیه فیزیکیوشیمیایی مانند ته نشینی و شناورسازی
تصفیه بیولوژیکی بی هوازی/هوازی
گندزدایی از طری افزودن کلر، ازن و غیره

روش های تصفیه بیولوژیکی به طور سنتی برای مقابله با فاضلاب های دارویی استفاده می شود. تصفیه بیولوژیکی پساب های دارویی شامل سیستم های تصفیه هوازی و بی هوازی می باشد. تصفیه هوازی یکی از فناوری‌های رایج مورد استفاده است که شامل فرآیند لجن فعال، فرآیند لجن فعال با هوادهی گسترده، لجن فعال با کربن فعال دانه‌ای و بیوراکتورهای غشایی است.

نیاز اصلی تصفیه اغلب، حذف COD است. گاهی اوقات لازم است مواد مغذی نیز قبل از تخلیه، تا سطح خاصی از حذف شوند. دستیابی به سطح مطلوب حذف مواد مغذی گاهی اوقات به دلیل ماهیت سمی برخی از فاضلاب ها می تواند یک چالش باشد.

فرآیند لجن فعال

فرآیند لجن فعال رایج ترین روش تصفیه هوازی است که برای دسته های مختلف پساب های دارویی کارآمد است. روش تصفیه لجن فعال متداول، یک روش کم هزینه است که عمدتاً به دو پارامتر، دما و زمان ماند هیدرولیکی (HRT) بستگی دارد. جدای از اینها وجود مواد آلی، COD، BOD، pH و وجود مواد غیرقابل تجزیه زیستی از دیگر عواملی هستند که بر کارایی این روش تأثیر می‌گذارند.

فرآیند بیوراکتور غشایی (MBR)

در دهه گذشته، استفاده از بیوراکتورهای غشایی (MBRs) برای تصفیه فاضلاب دارویی توجه زیادی را به خود جلب کرده است، زیرا از نظر فنی و اقتصادی یک جایگزین مناسب برای تصفیه آب و فاضلاب است، به ویژه به دلیل زمان ماندن لجن بالا (SRT) که در حجم‌های راکتور فشرده به دست می‌آید. در MBR غلظت میکروارگانیسم ها را می توان تا 20 میلی گرم در لیتر افزایش داد. این غلظت بالای زیست توده ظرفیت تخریب مولکول های آلی بزرگتر را افزایش می دهد. یکی دیگر از مزایای عملیات غشایی جداسازی جامدات معلق توسط غشاها است.

فرآیند راکتور بیوفیلم بستر متحرک (MBBR) ساخت شرکت آرکا گستر

هنگامی که فاضلاب با یک تصفیه بیولوژیکی سازگار است و محتوای مواد آلی بالا است، MBBR بدون شک کارآمدترین گزینه است. این فناوری شامل رشد زیست توده به عنوان یک بیوفیلم بر روی تکیه گاه های پلاستیکی (مدیا) است که به طور مداوم در راکتور بیولوژیکی در حال حرکت هستند. این تکیه گاه ها دارای سطح ویژه بالایی در واحد حجم هستند که اجازه می دهد زیست توده بیشتری در واحد حجم نسبت به راکتورهای معمولی جریان یابد. MBBR ها مشکلات گرفتگی بستر را به دلیل رشد بیش از حد بیومس ندارند که در سیستم های بستر ثابت رخ می دهد.

این سیستم در مقایسه با یک سیستم معمولی کارآمدتر است زیرا بیوفیلمی که روی مدیا تشکیل می شود موثرتر از لخته سازهای بیولوژیکی است. با توجه به اینکه ذرات ساپورت دارای سطح ویژه بالایی هستند، راکتورهای MBBR نیز بسیار کوچکتر از آنهایی هستند که در لجن فعال استفاده می کنند. مزیت دیگر این است که فرآیند را می توان به مراحل مختلفی تقسیم کرد که در هر یک از آن ها زیست توده خاصی رشد می کند که با بار آلاینده در جریان تغذیه سازگار است.

این انعطاف پذیری باعث می شود که ترکیبات پایدارتر تجزیه شوند. این تکنیک تنها زمانی قابل دوام است که آلودگی زیست تخریب پذیر باشد. یک فرآیند بیوفیلم در مقایسه با راه حل های فرآیندی حساس تر مانند فرآیند لجن فعال مزایای زیادی دارد. یک فرآیند MBBR چند مرحله ای توسعه میکرو فلور منحصر به فرد را در مراحل مختلف فرآیند امکان پذیر می کند. با تقسیم فرآیند به دو یا چند مرحله، می توان آن را برای حذف مواد آلی به راحتی تجزیه پذیر و سخت تر بهینه کرد.

فرآیند بی هوازی

تصفیه بی هوازی شرکت آرکا گستر با استفاده از راکتورهای بی هوازی (هضم بی هوازی)، راکتورهای بستر سیال (FBR) و راکتورهای لجن بی هوازی با جریان بالا (UASB) و غیره انجام شده است. راکتورهای هیبریدی بی هوازی که ترکیبی از رشد معلق و سیستم های رشد چسبیده هستند، اخیرا توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. اهمیت تصفیه بی هوازی نسبت به فرآیندهای هوازی توانایی مقابله با فاضلاب با غلظت بالا، با ورودی انرژی کمتر، تولید لجن کمتر، هزینه عملیاتی کم، و بازیابی محصول جانبی اقتصادی متان زیستی به عنوان یک منبع انرژی ارزشمند است.

هنگامی که فاضلاب حاوی غلظت بالایی از مواد آلی زیست تخریب پذیر بدون مواد سمی یا بازدارنده باشد، تصفیه آن با فرآیند هضم بی هوازی می تواند کارآمد و اقتصادی باشد. از آنجایی که بی هوازی است، نه تنها در هوادهی فرآیند، انرژی صرفه جویی می شود، بلکه بیوگاز نیز تولید شده که می تواند به راحتی به گرما و برق تبدیل شود

نتیجه گیری

تولیدکنندگان دارو باید تحت مقررات سختگیرانه آژانس های غذا و دارو در کشورهای مختلف کار کنند و باید استانداردهای قابل قبول کیفیت آب را برای استفاده، تخلیه یا استفاده مجدد در سایر نقاط کارخانه حفظ کنند. داروها عمدتاً از طریق استفاده و دفع نامناسب از واحدهای تولیدی به محیط زیست می رسند.