از نقطه نظر سلامت انسان ها، حیوانات و گیاهان، صنعت داروسازی یکی از مهمترین و متنوع‌ترین صنایع در سراسر جهان می باشد. اصلی ترین شاخصه این صنعت، تنوع بسیار گسترده ی محصولات تولیدی، فرآیندهای مورد استفاده و از همه مهمتر، کیفیت و کمیت آب مصرفی و فاضلاب تولیدی است. آلاینده های موجود در تصفیه فاضلاب صنایع داروسازی بسیار پیچیده و عمدتا سخت یا غیر قابل تجزیه بیولوژیکی هستند و ورود آن ها به محیط زیست، اثرات جبران ناپذیری را بر جای می گذارد.
طراحی و ساخت سیستم ها و پکیج تصفیه فاضلاب صنایع داروسازی توسط شرکت تصفیه هوشمند آویسا بر مبنای اصول دقیق علمی و تجارب گسترده این شرکت در تصفیه فاضلاب های پیچیده صنایع مختلف صورت می پذیرد، لذا بر حسب نیازهای اختصاصی صنایع دارویی در مراحل طراحی و ساخت به منظور دستیابی به حداکثر کارایی، بهینه سازی انجام می شود.
وجه تمایز سیستم های تصفیه فاضلاب صنایع داروسازی تصفیه هوشمند آویسا چیست؟
حداکثر راندمان تصفیه فاضلاب صنایع داروسازی
گستره تنوع آلاینده های موجود در روند تصفیه فاضلاب صنایع داروسازی ، واحدهای فرایندی و عملیاتی مختلفی را طلب می کند. بهینه سازی این فرایند ها توسط تیم طراحی این شرکت، دستیابی به حداکثر راندمان به منظور کاهش هزینه های سرمایه گذاری و حفاظت از محیط زیست را تضمین می‌نماید.
نیاز به حداقل انرژی
کارایی بالای سیستم های تصفیه فاضلاب صنایع داروسازی این شرکت مزایای متنوعی را ایجاد می نماید که یکی از اساسی ترین موارد آن، بهینه سازی فرایند به منظور دستیابی به حداکثر نسبت آلاینده حذفی به انرژی مصرفی است.
حداقل مصرف مواد شیمیایی
رویکرد این شرکت در تصفیه فاضلاب های سخت از جمله تصفیه فاضلاب صنایع داروسازی ، جایگزینی فرایندهای متداول با فرایندهایی است که حداقل مصرف مواد شیمیایی را دارند. مبرهن است که مواد شیمیایی و لجن حاصل از آن نیز از عوامل آسیب رسان به محیط زیست هستند و هزینه‌های گزافی را نیز بر صاحبان صنایع تحمیل می کند.
سهولت راهبری و نگهداری
تلاش تصفیه هوشمند آویسا همواره رفع نگرانی ها و معضلات صاحبان صنایع در حوزه آب و فاضلاب است، لذا اتوماسیون و ساده سازی راهبری و نگهداری را در تمامی سیستم های تصفیه خود از جمله سیستم های تصفیه فاضلاب صنایع داروسازی مد نظر قرار داده است.
استفاده مجدد از پساب تصفیه فاضلاب صنایع داروسازی
صنایع داروسازی از منظر مصارف آب دارای نیازمندی های ویژه ای هستند و بازگردش آب در پروسه های مختلف و استفاده در بخش های عمومی کارخانه برای این صنایع بعضاً بسیار حیاتی است. لذا این شرکت در طراحی سیستم های تصفیه فاضلاب صنایع داروسازی ، این مهم را در کنار کاهش هزینه های ساخت در نظر دارد.
حداقل فضای مورد نیاز
از دیگر مزایایی حاصل از بهینه سازی سیستم های تصفیه فاضلاب صنایع داروسازی توسط دپارتمان طراحی این شرکت، کاهش فضای مورد نیاز برای تصفیه خانه است که آن را از سیستم های متداول متمایز می سازد.
مروری بر فاضلاب صنایع داروسازی و دارویی و روش های تصفیه آن
داروسازی نماینده صنایعی است که تنوع فرآیندها و عملیات آن به اندازه ی تنوع موجود در محصولات تولیدی آن است. به همین دلیل ارائه مدلی جامع برای تصفیه فاضلاب صنایع داروسازی تقریباً غیرممکن است.
جرقه های انقلاب عظیم، پیشرفت و گسترش روز افزون این صنعت را می توان همزمان با جنگ جهانی دوم و نیاز مبرم ارتش و مردم به محصولات دارویی دانست. تولید داروهای جدید، به خصوص آنتی بیوتیک ها در خلال جنگ جهانی دوم و پس از آن، منجر به تشدید مشکلات مربوط به تصفیه فاضلاب صنایع داروسازی گردید. از طرف دیگر موج صنعتی سازی در چند دهه ی گذشته منجر به افزایش تخلیه زائدات جامد، فرآورده های گازی و فاضلاب به محیط زیست و آلودگی آن گشت که همین امر باعث به خطر افتادن سلامت مردم، حیوانات و گیاهان و شیوع بیماری های مختلف شد. نتیجه ی این اتفاق افزایش نیاز جوامع به محصولات دارویی و تشدید بیشتر معضل تصفیه فاضلاب صنایع داروسازی است.
اولین اقدام جدی در ارتباط با این مشکل در سال 1999 توسط ایالات متحده آمریکا صورت گرفت. بین سال های 1999 و 2000 به دستور سازمان زمین شناسی دولت امریکا تحقیقات گسترده ای در 30 ایالت این کشور برای شناسایی میزان و تاثیر آلاینده های فاضلاب های آلی (OWC) بر روی 139 رودخانه صورت گرفت. نتایج نشان دهنده ی وجود این آلاینده ها (OWC) در 80 درصد از نمونه ها بود. بخش عمده ای از این آلاینده ها ترکیباتی با پایه دارویی مانند کوپروستانول، کلسترول، نیتروژن، کافئین، تری کلوسان و … بودند.
دسته بندی صنایع داروسازی
بخش عمده ای از تولیدکنندگان دارو و صنایع دارویی از فرآیندهای متفاوتی نظیر ترکیب مواد شیمیایی، تخمیر، عصاره گیری و استخراج و سایر فرآیندهای پیچیده استفاده می کنند. علاوه بر این، صنایع داروسازی از مواد خام مختلفی برای تولید محصولات خود استفاده می کنند، لذا طبقه بندی این صنایع، کار بسیار دشواری می باشد. علیرغم تعدد فرآیندها، مواد خام مورد استفاده، محصول نهایی و منحصر به فرد بودن هر کارخانه، دسته بندی برای این صنایع بر اساس شباهت در فرآیندهای مورد استفاده، مشکلات مربوط به دفع فاضلاب و زائدات و روش های تصفیه صورت گرفته است. بسته به نوع فرآیندهای تولید، صنایع داروسازی را می توان به 5 زیر گروه اصلی زیر تقسیم نمود:
- کارخانه های تخمیری
- کارخانه های سنتز مواد شیمیایی آلی
- کارخانه های سنتز مواد آلی/تخمیری (معمولا مخصوص کارخانه های بزرگ)
- کارخانه های تولید محصولات بیولوژیکی
- کارخانه های آماده سازی، فرمولاسیون و ترکیب مواد دارویی
کارخانجات تخمیری با استفاده از فرآیندهای تخمیری اقدام به تولید مواد دارویی شیمیایی می‌نمایند. در مقابل کارخانجات سنتز مواد شیمیایی آلی، مواد دارویی شیمیایی را با استفاده از فرآیندهای سنتزی آلی تولید می کنند. اما اغلب کارخانه ها با استفاده از زیر گروه سوم و تلفیقی از دو روش قبل محصولات خود را عرضه می کنند. بیشترین تولیدات گروه چهارم که از روش‌های بیولوژیکی استفاده می کنند، واکسن ها و پادزهرها هستند. آخرین دسته نیز با به کارگیری فرآیندهای آماده سازی، فرمولاسیون و ترکیب، محصولات دارویی به شکل قرص، کپسول، شربت، پماد و … تولید می نمایند.
طبقه بندی های متفاوت دیگری نیز برای تولید کنندگان دارو وجود که از معروف ترین آنها می‌توان به دسته بندی که در سال 1974 بر اساس محصول نهایی تولیدی صورت گرفت، اشاره نمود. بر اساس این دسته بندی، صنایع داروسازی به سه طبقه اصلی تقسیم می شوند.
جزئیات ویژگی های فاضلاب و فرآیند تصفیه فاضلاب صنایع داروسازی
فاضلاب صنایع دارویی یکی از سمی ترین و پیچیده ترین فاضلاب های صنعتی می باشند. همانطور که گفته شده داروسازی ها برای مرتفع نمودن نیازهای دارویی جوامع از فرآیندهای و مواد خام متنوعی استفاده می کنند. درنتیجه حجم بالایی از فاضلاب با خصوصیات متفاوت وارد شبکه های فاضلاب، آبهای سطحی، چاه های جذبی، آب های زیرزمینی و محیط زیست می شود. در بسیاری از مواقع نیز به دلیل نیاز به برخی از فرآورده های دارویی در فصول مختلف، فاضلاب تولید شده توسط این واحدها در فصل های مختلف خصوصیات متفاوتی دارند.
کارخانجات تخمیری: در حالت کلی فاضلاب تولیدی توسط این دسته از کارخانه ها به شدت قوی و حاوی مقادیر بالایی از زائدات آلی می باشد. فرآیندهای اصلی مورد استفاده در واحدها شامل فرآیندهای تخمیری، تنظیمات شیمیایی، تبخیر، فیلتراسیون و خشک کردن است. فاضلاب تولید شده در این فرآیند را اصطلاحا شیرابه تخمیری می نامند که شامل پسماند مخزن تخمیر بعد از خارج نمودن عناصر دارویی می باشد. این فاضلاب ها می توانند دارای میزان قابل توجهی از حلال ها و میسیلیوم ها به صورت توده های قارچی (عامل تخمیر) یا باکتری باشند. BOD موجود در این فاضلاب ها می تواند 9000 برابر قوی تر از فاضلاب های شهری و خانگی باشد.
کارخانجات سنتز مواد شیمیایی آلی : فاضلاب این گروه قوی ، تصفیه پذیری مشکل و غالبا مقاوم در برابر سیستم های بیولوژیکی می باشند. این کارخانجات برای تولید محصولات دارویی خود از مواد شیمیایی آلی مختلفی (مواد خام) استفاده می کنند که فرآیندهای اصلی آن شامل واکنش‌های شیمیایی، استخراج حلال ها، تبلور، فیلتراسیون و خشک سازی است. فاضلاب حاصل از فرآیندها شامل آب های خنک کن، بخار چگالیده، مایع مخلوط مادر، آب شستشوی کریستال‌های نهایی و حلال ها هستند که می توانند شامل ترکیبات شیمیایی متنوع و پیچیده ای با غلظت بالا باشند.
کارخانه های سنتز مواد آلی/تخمیری: این کارخانجات از فرآیندهای تخمیر و سنتز مواد شیمیایی به صورت ناپیوسته و متناسب با محصول تولیدی استفاده می کنند. خصوصیات فاضلاب این واحدها وابسته به فرآیندهای فرآوری و مواد خام مورد استفاده می باشد.
کارخانه های تولید محصولات بیولوژیکی: تولید واکسن، پادتن، سرم، آنتی ژن و پادزهر توسط این کارخانجات منجر به تولید فاضلابی با BOD، COD، TS، جامدات کلوئیدی، سمیت و بوی زیاد می شود. همچنین این دسته از فاضلاب ها حاوی آلاینده های دیگری نظیر کود حیوانی، اندام‌های حیوانات، خون، چربی، محتویات و پوسته تخم ها، غلات، میکروب کشت شده، پر، حلال ها، ضدعفونی کننده ها، آفت کش ها، بار بهداشتی، آب حاصل از شستشو و … هستند. حجم فاضلاب تولیدی توسط این بخش بسیار بالا بوده و اساسا شامل موارد زیر است:
- فاضلاب ناشی از آزمایش حیوانات
- فاضلاب بیماری زا و عفونی آزمایشگاه ها
- زائدات شیمیایی سمی
- فاضلاب بهداشتی
- زائدات محصولات پادتن ها و پادزهرها
کارخانه های آماده سازی، فرمولاسیون و ترکیب مواد دارویی: فاضلاب تولید شده در این دسته از کارخانجات بسیار کمتر از فاضلاب های دیگر بخش ها است. فرآیندهای مورد استفاده در این واحدها شامل اختلاط (جامدات یا مایعات)، کپسول گذاری، پالت سازی وبسته بندی می باشد.
مواد خام مورد استفاده نیز عبارتند از شکرها، شربت ذرت، کاکائو، لاکتوز، کلسیم، ژلاتین، تالک، دیاتومیت، خاک، الکل، گلیسیرین، آسپرین، پنیسیلین و … . تولیدات این کارخانه ها عموما مربوط به داروهای غیرتجویزی مانند داروهای آرتریت، سرفه، سرماخوردگی، زکام بهاره، سینوس ها و عفونت های باکتریایی، آرام بخش ها، گوارشی و کرم ضد آفتاب می باشد. خصوصیات فاضلاب این واحدها عمدتا فصلی بوده و مقدار آن نیز رابطه ی مستقیمی با نیاز به داروها در فصول مختلف دارد.
با این حال می توان گفت فاضلاب این کارخانجات کمی اسیدی، مواد آلی نسبتا بالا (mg/L 2000 – 750 BOD)، جامدات معلق نسبتا پایین (mg/L 400 – 200) و مقدار بسیار کمی سمی است. در زمان هایی که تولید داروهای سرفه و سرماخوردگی مقدار بیشتری دارند، فاضلاب تولیدی ممکن است غلظت بالایی از مونو دی ساکاریدها و مقدار کمی نیتروژن داشته باشد.
مهمترین پارامترهای موجود در فاضلاب صنایع داروسازی
جدول زیر نشان دهنده ی مهمترین عواملی می باشد که در زمان طراحی سیستم ها و فرآیندهای تصفیه و همچنین انتخاب تجهیزات مناسب باید مورد توجه قرار گیرند.
روش های تصفیه فاضلاب صنایع داروسازی و دارویی
همانطور که گفته شد فاضلاب تولیدی توسط این کارخانه ها از تنوع بسیار زیادی برخوردار بوده و طراحی هر نوع سیستم تصفیه می بایست متناسب با خصوصیات همان واحد (مانند مواد خام مورد استفاده، فرآیندهای بکار رفته، حجم محصولات تولیدی، فصل و …) باشد. از این رو، فرآیندهای مختلفی برای تصفیه این نوع فاضلاب ها مورد استفاده قرار می گیرند که در ادامه به برخی از مهمترین آنها می پردازیم.
روش های تصفیه فیزیکوشیمیایی
این روش تصفیه شامل مراحل آشغال گیری، متعادل سازی، خنثی سازی/تنظیم pH، انعقاد/لخته‌سازی، ته نشینی، جذب و تصفیه توسط ازن و هیدروژن پروکسید می باشد. در این روش تصفیه فاضلاب صنایع داروسازی پس از جداسازی زائدات بزرگ وارد مخازن متعادل ساز می گردد. اهمیت این مخازن به دلیل نتوع بالای میزان بارگذاری آلاینده ها و پیشگیری از وارد شدن شوک به سیستم تصفیه می باشد.
مدت زمان ماند فاضلاب دراین مخازن کاملا وابسته به حجم، میزان آلودگی و ترکیبات فاضلاب است. قبل از انجام هرگونه فرآیند تصفیه بیولوژیکی، مقدار pH فاضلاب خام باید نتظیم شود، چرا که اغلب فاضلاب های تولید شده توسط این صنایع خاصیت اسیدی یا بازی دارند. انتخاب مواد تنظیم کننده pH نیز تابع خصوصیات منحصر به فرد فاضلاب است. سپس برای جداسازی ناخالصی های معلق و کلوئیدی، فرآیند انعقاد/لخته سازی وارد عمل می شود.
این فرآیند که شامل استفاده از مواد شیمیایی (متناسب با ترکیبات موجود در فاضلاب) می‌باشد، موجب کاهش COD نیز می گردد. به دلیل وجود برخی مواد آلی مانند فنل ها، نیتروفنل ها، تری کلرومتیل پروپانول (TCMP) و … که در مقابل تجزیه بیولوژیکی مقاوم می باشند و ناتوانی اکثر فرآیندهای بیولوژیکی در حذف آن، از هیدروژن پروکسید/ازن برای تصفیه آن استفاده می شود.
فرآیند بیولوژیکی لجن فعال
یکی از پرکاربردترین روش های تصفیه فاضلاب صنایع داروسازی ، فرآیند لجن فعال می‌باشد. کاربرد اصلی این سیستم برای حذف ترت بوتانول، حلال مورد استفاده در صنایع داروسازی که توسط فرآیندهای تصفیه بی هوازی حذف نمی شوند، و مواردی که آلاینده های موجود در فاضلاب زیست تخریب پذیر هستند، می باشد. در حالت کلی به جز مورد ذکر شده، این روش بازدهی مناسبی برای تصفیه فاضلاب صنایع داروسازی نداشته و معمولا به صورت واحد کمکی و ترکیبی مورد استفاده قرار می گیرد. شکل زیر نمونه ای از کاربرد این فرآیند می باشد.
فرآیند MBBR
در مواردی که فاضلاب با روش های تصفیه بیولوژیکی سازگار بوده و محتوای مواد آلی بالا باشد، فرآیند MBBR بدون شک گزینه ای مناسب و پربازده خواهد بود. این فرآیند شامل رشد توده‌های بیومس (به عنوان بیوفیلم) بر روی مدیاهای پلاستیکی می باشد که دائما در داخل راکتور بیولوژیکی در حال حرکت هستند. این مدیا ها دارای سطح ویژه بالایی می باشند که موجب رشد بیشتر بیومس ها در مقایسه با راکتورهای معمول می شوند.
این سیستم ها در مقایسه با سیستم های معمول راندمان بیشتری دارند چرا که میزان گرفتگی در آنها کم بوده و بیوفیلم های تشکیل شده روی دیواره های مدیاها بسیار موثرتر از لخته های بیولوژیکی می‌باشند. مزیت دیگر این سیستم انعطاف پذیری بالای آن و تجزیه ترکیبات مقاوم تر است. همانطور که گفته شد نقطه ضعف این سیستم، کارآیی آن (تنها در مواردی که آلاینده ها زیست تخریب پذیر باشند) در شرایط به خصوص است.
فشرده سازی مکانیکی بخار در اواپراتورهای خلا
در مواردی که آلاینده های فاضلاب بسیار پیچیده می باشند و فرآیند های بیولوژیکی نیز عاجز از تصفیه هستند (زیست تخریب پذیری پایین، ترکیبات سمی و …)، تبخیر آب در شرایط خلا توسط فشرده سازی مکانیکی بخار بسیار پربازده و موثر می باشد. در این روش بخار به صورت مکانیکی فشرده شده و بخاری سوپرهیت تولید می کند. این بخار انرژی خود را به مبدل حرارتی داده و موجب تبخیر آب و چگالش خود می گردد. به دلیل کارکرد این سیستم در شرایط خلا نقطه جوش و دمای بخار بین 60 تا 90 سانتیگراد خواهد بود. این روش بازدهی مناسبی دارد و موجب کاهش تولید لجن (کیک مازاد) نیز می گردد.
فرآیند هضم بی هوازی
زمانی که غلظت مواد آلی زیست تخریب پذیر موجود در فاضلاب بالا باشد و مواد سمی ای نیز وجود نداشته باشد، استفاده از روش تصفیه هضم بی هوازی بسیار موثر و اقتصادی است. به دلیل بی هوازی بودن این سیستم، علاوه بر صرفه جویی در مصرف انرژی (عدم نیاز به هوادهی)، تولید گاز متان و انرژی بالای موجود در آن، این سیستم را از نظر اقتصادی بسیار شاخص می کند.
فرآیند اکسیداسیون پیشرفته
در مواردی که فاضلاب حاوی غلظت بالایی از مواد شیمیایی پایدار یا مواد سمی باشد یا مواردی که غلظت مواد زیست تخریب پذیر بسیار کم است، نیاز به استفاده از فرآیندهایی است که قدرت تخریب بالاتری (آلاینده ها) دارند. اکسیداسیون پیشرفته اشاره به فرآیندها و تکنولوژی هایی دارد که تمرکز اصلی آنها بر روی تولید رادیکال های هیدروکسید یا تولید انرژی مورد نیاز برای تخریب آلاینده ها است. یکی از کاربردهای این روش ها حذف هیدروکربن های هالوژنی (فنل، تولوئن، بنزن و …)، دترجنت ها، رنگ ها و … می باشد.
پرکاربرترین تکنولوژی‌ها در این زمینه اکسیداسیون الکتروشیمیایی، ازن زنی کاتالیتی، اکسیداسیون آندی، ترکیب هیدروژن پروکسید و اشعه فرابنفش، فتوکاتالیست و … هستند. تمام این روش ها قابلیت حذف دامنه بالایی از آلاینده ها را دارند. با این حال روش ها بسیار گران بوده و بیشتر در مواردی مورد استفاده قرار می گیرند که راه دیگری برای حذف آلاینده ها وجود نداشته باشد.
الکتروکواگولاسیون
این روش یکی از موثرین و اقتصادی ترین فرآیندها برای تصفیه فاضلاب صنایع داروسازی می‌باشد. انعطاف پذیری و قدرت بالای این فرآیند موجب شده است تا این تکنولوژی توانایی تصفیه اکثر قریب به اتفاق انواع فاضلاب های بخش داروسازی را با راندمانی مناسب دارا باشد. این روش که یکی از اصلی ترین مزایای آن عدم نیاز به استفاده از مواد شیمیایی و کمترین نیاز به راهبری می باشد، با انعقاد الکتریکی آلاینده های موجود در فاضلاب و واکنش آنها با الکترودهای موجود در سیستم، عمل تصفیه فاضلاب را از طریق انعقاد انجام می دهد.
روش های متنوع و فراوان دیگری مانند هوادهی گسترده، حوض های اکسیداسیون، PAC-ASP، لاگون های هوادهی، فیلترهای چکنده، فیلترهای بی هوازی، سیستم های بیولوژیکی دو مرحله ای، راکتور هیبریدی بی هوازی و … برای تصفیه این دسته فاضلاب ها وجود دارد. بیشتر این روش ها به تنهایی پاسخگوی نیازهای این صنعت نبوده و برای دستیابی به استانداردهای مورد نیاز می بایست از آنها به صورت ترکیبی استفاده نمود.
همانطور که گفته شد مهمترین نکته در رابطه با تصفیه فاضلاب صنایع داروسازی توجه به منحصر بودن آنها و نیاز به طراحی و به کارگیری سیستم تصفیه فاضلابی اختصاصی می باشد.
منبع : www.ncbi.nlm.nih.gov
