Современные методы очистки стоков
Традиционные методы очистки стоков фармацевтических предприятий не всегда оказываются эффективными из-за специфических и трудноразлагаемых соединений, содержащихся в растворе.
В основе современных решений лежат окислительные процессы, включающие в себя совместное действие нескольких факторов. В качестве таких методов применяют:
- обработку реактивом Фентона;
- эффект кавитации;
- фотокаталитическое окисление;
- плазмохимическое окисление;
- совместное действие О₃ и Н₂О₂;
- окисление влажным воздухом;
- сверхкритическое окисление.
Применение реактива Фентона
В состав реактива Фентона входят пероксид водорода и Fe²⁺. Сущность метода заключается в восстановлении железа (III) до железа (II) при участии перекиси водорода. Образовавшиеся окислительные радикалы нейтрализуют загрязняющие вещества в растворе. Добавление ароматических соединений ускоряет процесс восстановления железа (III) и снижает его содержание в реакционной среде.
Реактив Фентона используется для:
- удаления бионеразлагаемых соединений после биологической очистки;
- очистки поверхностных вод от микрозагрязнений лекарственными препаратами;
- очистки стоков от антибиотиков, в частности, от амоксициллина, ампициллина и клоксациллина.
Эффект кавитации
Во время кавитации происходит образование, рост и разрушение пузырьков в жидкости с повышением температуры. Молекулы воды разрушаются и образуют гидроксильные и пергидроксильные радикалы, которые окисляют примеси в растворах сточных вод.
По способу возникновения кавитация делится на две группы:
- Акустическая.Возникает при прохождении через раствор сточных вод высокочастотных звуковых сигналов.
- Гидродинамическая. Наступает при перепаде давлений в потоке жидкости.
Каждый из способов по отдельности не дает достаточной степени очистки стоков, тогда как при применении обоих способов одновременно приводит к наилучшему эффекту. Еще больший эффект возникает при использовании дополнительного окислителя (озона, перекиси водорода или их совместного применения) вместе с кавитацией.
Фотокаталитическое окисление
Фотокаталитическое окисление заключается в окислении загрязняющих веществ при действии УФ-излучения с участием катализатора - диоксида титана. Применение данного катализатора имеет ряд преимуществ:
- невысокие материальные затраты;
- хорошая физико-химическая стойкость;
- высокая каталитическая активность.
Применение диоксида титана в качестве катализатора позволяет очистить стоки от большинства загрязняющих веществ фармацевтического производства.
Совместное действие О₃ и Н₂О₂
Использование только озона в качестве окислителя не дает ощутимых результатов при очистке сточных вод предприятий фармацевтики. Некоторые вещества устойчивы к воздействию озона, а для удаления других необходимы высокие концентрации О₃.
Добавление в реакционную среду перекиси водорода заметно повышает качество очистки стоков благодаря образованию гидроксильных радикалов, которые являются сильными окислителями органических соединений.
Количественные показатели озона и перекиси водорода подбираются экспериментальным путем и зависят от состава стоков и их концентрации.
Окисление влажным воздухом
Метод окисления влажным воздухом хорошо зарекомендовал себя при концентрации загрязняющих органических веществ до 20 % масс. Процесс окисления идет при температуре 200° - 400°С и давлении 3 - 30 МПа, продолжительностью от 15 мин до 2 часов.
Метод имеет ряд недостатков, в частности, образование летучих органических кислот, изменение цветности сточных вод и увеличение их токсичности. Поэтому данный метод применяют в совокупности с биологической очисткой.
Сверхкритическое окисление
Метод основан на свойствах сверхкритической воды оставаться в жидкой фазе и быть одновременно растворителем, реагентом и катализатором. Вода в сверхкритическом состоянии имеет температуру 374°С и находится под давлением 22 МПа. Эти условия позволяют интенсифицировать процесс очистки.
Преимуществом метода является образование экологически чистых продуктов, не требующих дополнительной доочистки. Это очищенная до высоких показателей ПДК вода, твердые вещества в виде оксидов металлов и солей и природные газы, такие как углекислый газ и азот.
Недостатками метода являются:
- необходимость повышать концентрацию загрязняющих веществ в растворе перед использованием метода;
- тщательный подбор материалов для оборудования, так как сверхкритическая вода представляет собой агрессивную среду;
- повышение затрат на обслуживание и очищение установок.
Недостатки метода создают трудности для использования его для очистки стоков предприятий фармацевтики в промышленных масштабах.
Совместное использование традиционных методов и современных решений в условиях специфики работы фармацевтических предприятий дает значительный эффект очистки и снижает затраты на доочистку и утилизацию образующихся промежуточных и конечных продуктов.
