تصفیه بیولوژیکی پساب در صنایع داروسازی

انواع مختلفی از فرآیندهای تخمیر وجود دارد که بسته به اهداف و ویژگی های خاص فاضلاب می تواند برای تصفیه فاضلاب استفاده شود. تخمیر بی هوازی که در غیاب اکسیژن رخ می دهد، به دلیل توانایی آن در کاهش بارهای آلی در فاضلاب در حالی که بیوگاز به عنوان یک محصول جانبی ارزشمند تولید می کند، برجسته است. این عملکرد دوگانه با اصول اقتصاد دایره ای مطابقت دارد و تخمیر بی هوازی را به یک رویکرد پایدار برای تصفیه فاضلاب تبدیل می کند.
فرآیند تخمیر مزایای متعددی را برای تصفیه فاضلاب در مقایسه با روش های دیگر ارائه می دهد. اولاً، می‌تواند به طور موثر آلاینده‌های آلی در فاضلاب را تجزیه کند و نیاز اکسیژن بیولوژیکی (BOD) و نیاز شیمیایی اکسیژن (COD) را کاهش دهد. این منجر به پساب‌های پاک‌تر می‌شود و تأثیر آن بر آب‌های دریافتی را کاهش می‌دهد و در عین حال هزینه‌های سرمایه‌گذاری و عملیاتی را نسبتاً پایین نگه می‌دارد. علاوه بر این، کارخانه‌های بی‌هوازی و تأسیسات مرتبط با آنها کمترین فضا را اشغال می‌کنند و لجن اضافی بی‌هوازی کمی تولید می‌کنند که جذابیت این فناوری را بیشتر می‌کند. ثانیاً، تخمیر می تواند تحت شرایط بی هوازی عمل کند و انرژی مورد نیاز مربوط به هوادهی در فرآیندهای تصفیه هوازی را کاهش دهد. علاوه بر این، فرآیند تخمیر محصولات جانبی ارزشمندی مانند اسیدهای آلی، الکل‌ها و بیوگاز تولید می‌کند که می‌توانند برای تولید انرژی، سنتز شیمیایی یا به عنوان کودهای زیستی مورد استفاده قرار گیرند. پتانسیل بازیابی منابع تخمیر، آن را به گزینه ای پایدار و اقتصادی برای تصفیه فاضلاب تبدیل می کند. در حالی که تخمیر یک روش امیدوارکننده برای تصفیه فاضلاب است، اما محدودیت‌هایی دارد که باید در نظر گرفته شود. یک محدودیت قابل توجه این است که این فرآیندها می توانند به نوسانات در شرایط محیطی حساس باشند. عواملی مانند دما، pH و ترکیب سوبسترا می توانند بر فعالیت میکروبی تأثیر بگذارند و به طور بالقوه بر کارایی درمان تأثیر بگذارند. مدیریت این حساسیت ها چالش هایی را ایجاد می کند که نیازمند کنترل دقیق فرآیند و بهینه سازی است. همچنین، برخی از انواع تخمیر، مانند فرآیندهای بی هوازی، به دلیل شرایط سخت بی‌هوازی محدود شده‌اند، که ممکن است نیاز به اقدامات اضافی برای جلوگیری از ورود اکسیژن داشته باشد. حفظ شرایط بی هوازی می تواند در سیستم های مقیاس بزرگ یا هنگام برخورد با ترکیبات پیچیده فاضلاب چالش برانگیز باشد. محدودیت دیگر طولانی‌تر بودن مدت درمان در مقایسه با برخی فرآیندهای فیزیکی یا شیمیایی است، زیرا تخمیر شامل رشد میکروبی و فعالیت‌های متابولیکی می‌شود. زمان ماند طولانی‌تر هیدرولیکی مرتبط با تخمیر ممکن است به حجم‌های راکتور بزرگ‌تر و سیکل‌های تصفیه طولانی‌تر نیاز داشته باشد.
تصفیه فیزیکی صنایع دارویی شامل آشغالگیری و متعادل سازی می باشد. به دلیل میزان تنوع بالای آلاینده ها و میزان جریان متفاوت استفاده از حوض متعادل ساز جهت یکنواخت سازی جریان و جلوگیری از ایجاد شوک به سیستم الزامی می باشد. جهت حذف ناخالصی ها، مواد کلوئیدی و مواد معلق موجود در فاضلاب داروسازی بایستی از فرآیند انعقاد و لخته سازی استفاده نمود. در این روش مواد منعقد کننده که توسط آزمایش جارتست تعیین می گردد، به فاضلاب اضافه می شود. اضافه کردن مواد منعقد کننده سبب کاهش بار آلی فاضلاب و COD فاضلاب داروسازی می شود. ترکیبات سمی و و ترکیبات آلی مانند فنل، تری کلرومتیل و نیتروفنل که نسبت به تصفیه بیولوژیکی مقاوم هستند می توان با استفاده از ازن و پراکسید هیدروژن تصفیه کرد. در مقابل، تخمیر هوازی در حضور اکسیژن عمل می کند و به طور موثر آلاینده های آلی را حذف می کند و در عین حال تولید لجن را به حداقل می رساند. این رویکرد کارایی درمان را افزایش می‌دهد و یک جایگزین سازگار با محیط زیست ارائه می‌کند که اثرات زیست‌محیطی را به حداقل می‌رساند.

کیفیت فاضلاب تولیدی صنایع دارویی به دلیل تنوع بالا در محصولات تولیدی متنوع می باشد. به طور کلی فاضلاب صنایع دارویی دارای میزان آلایندگی بالایی هستند و میزان BOD و COD در فاضلاب صنایع دارویی بالا می باشد. میزان COD محلول در صنایع دارویی معمولا بسیار زیاد بوده و اکثرا از نوع دیرتجزیه پذیر به لحاظ زیستی می باشند. در صنایع تولید الکل، با توجه به اینکه از موادی مانند ملاس جهت تولید الکل استفاده می شود، میزان COD حتی به 100000 میلی گرم در لیتر هم می رسد.همچنین در مراکز تولید واکسن با توجه به استفاده از عوامل بیماری زا جهت تولید محصولات، بایستی حتماً پساب خروجی قبل از دفع به خوبی ضدعفونی گردد.
فاضلاب صنایع دارویی دارای میزان بار آلی بالایی هستند که مقدار قابل توجهی از این بار آلی را مواد غیر قابل تجزیه زیستی تشکیل می دهند، بنابراین استفاده از تصفیه بیولوژیکی فاضلاب صنایع دارویی روش مناسب برای تصفیه فاضلاب دارویی نمی باشد و بایستی تلفیقی از روش های شیمیایی و بیولوژیکی در کنار هم جهت تصفیه این فاضلاب صنایع دارویی مورد استفاده قرار گیرد.
صنایع دارویی به دلیل تنوع فعالیت و محصولات تولیدی که دارند دارای فاضلاب هایی با مشخصات متفاوتی هستند، بنابراین تصفیه هر یک از آنها با روش خاصی انجام می گیرد وانتخاب یک روش واحد جهت تصفیه فاضلاب صنایع دارویی امکان پذیر نمی باشد. در تصفیه بیولوژیکی فاضلاب از روش های تصفیه هوازی و بی هوازی فاضلاب در ترکیب با یکدیگر مورد استفاده قرار می گیرد. زیرا به دلیل بالا بودن میزان مواد آلی و آلاینده های فاضلاب امکان تصفیه فاضلاب صنایع دارویی به روش هوازی به تنهایی امکان پذیر نمی باشد و بایستی جهت کاهش آلاینده های فاضلاب و بار آلی فاضلاب و دستیبابی به استانداردهای خروجی پساب از روش های تصفیه بیولوژیکی بی هوازی توام با روشهای بیولوژیکی هوازی استفاده نمود.
روشهای تصفیه فاضلاب لجن فعالMBR ،SBR ،UAFB ، UASB و دیگر روش های بیولوژیکی تصفیه فاضلاب را می توان جهت تصفیه فاضلاب صنایع داروسازی به کار برد.

روش الکتروشیمیایی روش نوین در تصفیه فاضلاب صنایع دارویی می باشد. در این تکنولوژی با استفاده از الکترود های آهن و آلمینیوم و ایجاد یک جریان الکتریکی، یون های آهن و آلمینیوم در فاضلاب ایجاد می شوند که با آلاینده های موجود در فاضلاب ایجاد پیوند می کنند و سبب حذف آلاینده ها می شوند. در این روش عملیات تصفیه فاضلاب بدون اضافه کردن مواد شیمیایی انجام می شود و یک روش مقرون به صرفه می باشد.

تصفیه خانه های فاضلاب شهری برای حذف آلاینده های آلی محلول، جامدات معلق و مواد لخته شده و تولید پساب با کیفیت بالا قبل از تخلیه محیطی در نظر گرفته شده است. این یک تکنیک قدیمی است و در سراسر جهان برای تصفیه فاضلاب استفاده می شود. با این حال، سیستم تصفیه به دلیل ماهیت و کمیت کمتر، برای حذف ریزآلاینده های پایدار در تصفیه خانه فاضلاب کافی نیست. یکی از روش های بیولوژیکی مورد استفاده در این زمینه لجن فعال (Activated Sludge) می باشد که باعث میشود باکتری ها و میکروارگانیسم ها از مواد آلی موجود در فاضلاب تغذیه نموده و منجر به حذف این مواد مضر گردند. باکتری های هوازی برای رشد و تکثیر به غذا، آب و اکسیژن نیاز دارند که مواد آلی موجود در فاضلاب به عنوان غذا عمل نموده و با تزریق هوا به پساب های موجود در تصفیه خانه ها اکسیژن مورد نیاز برای آنها تامین می گردد. به عبارت دیگر، با فراهم کردن بستری از میکروارگانیسم ها و لجن در تصفیه خانه ها و تزریق هوا به داخل فاضلاب شرایط برای ایجاد فرآیندهای بیولوژیکی بین باکتری ها و مواد آلی فراهم میشود. با تغذیه مواد آلی توسط باکتری ها، تا حد زیادی عمل تصفیه فاضلاب انجام میشود. یکی از بزرگترین چالش ها در روش های مختلف تصفیه با لجن فعال، بالا بودن مقدار ترکیبات نیتروژن دار می باشد به همین منظور لازم است عملیات دنیتریفیکاسیون صورت میگیرد که در آن مقدار نیتروژن تخلیه شده را محدود می کند.

فناوری بیوراکتور غشایی (MBR) به عنوان یک فناوری انتخابی تصفیه فاضلاب نسبت به فرآیند لجن فعال (ASP)، که فناوری مرسوم فاضلاب شهری در قرن گذشته بوده است، ظهور کرده است. MBR در واقع یکی از مهم ترین نوآوری ها در تصفیه فاضلاب است. نوآوری MBR فرآیند جداسازی غشایی مانعی فیزیکی برای نگهداری میکروارگانیسم ها ایجاد کرد. سیستم MBR به دلیل کاهش تولید لجن، حضور بسیار کم یا ناچیز جامدات معلق در تراوش، حذف زیاد پاتوژن ها و ویروس ها و تولید زیاد آلاینده ها، اغلب در مقایسه با فرآیند لجن فعال معمولی کارآمدتر در حذف میکرو آلاینده ها تلقی می شود. بیوراکتور غشایی (MBR) به عنوان یک فناوری فشرده کارآمد برای تصفیه فاضلاب شهری و صنعتی ظهور کرده است. اشکال عمده ای که مانع کاربرد گسترده تر MBR ها می شود رسوب غشایی است که به طور قابل توجهی عملکرد و طول عمر غشا را کاهش می دهد و در نتیجه هزینه های نگهداری و عملیاتی را افزایش می دهد.