현재 상황: 제약 산업은 주로 화학 합성 의약품, 생물 의약품 및 한약재에 집중되어 있으며, 생산은 다양한 제품, 복잡한 공정 및 다양한 생산 규모의 특징을 가지고 있습니다.
제약 공정에서 발생하는 폐수는 오염물질 농도가 높고, 구성 성분이 복잡하며, 생분해성이 낮고, 생물학적 독성이 높다는 특징을 가지고 있습니다.
화학 합성 및 발효를 통한 의약품 생산 폐수는 제약 산업 오염 제어에 있어 어려운 과제이자 핵심적인 문제입니다.
화학 합성 폐수는 제약 생산 중에 배출되는 주요 오염 물질입니다[2].
제약 폐수는 대략 4가지 범주로 나눌 수 있습니다[3]. 즉, 생산 공정의 폐액과 모액입니다.
회수 과정에서 남는 액체에는 용매, 필수 액체, 부산물 등이 포함됩니다.
냉각수 등 보조 공정 배수
장비 및 지반 세척 폐수;
가정 하수.
제약 중간체 폐수 처리 기술
높은 COD, 높은 질소, 높은 인, 높은 염분 함량, 짙은 색, 복잡한 구성 및 낮은 생분해성 등의 제약 중간 폐수의 특성을 고려할 때, 일반적으로 사용되는 처리 방법에는 물리화학적 처리와 생화학적 처리 공정이 포함됩니다[6].
폐수 수질의 종류에 따라 물리화학적 공정과 생물학적 공정의 조합과 같은 일련의 방법도 적용될 것이다[7].
사진
1. 물리적 및 화학적 처리 기술
현재 제약 생산 폐수의 주요 물리적 및 화학적 처리 방법에는 가스 부유법, 응집 침전법, 흡착법, 역삼투법, 소각법 및 고급 산화 공정이 포함됩니다[8].
또한, 질소와 인 제거를 위한 FE-C 미세 전기분해법 및 MAP 침전법과 같은 전기분해 및 화학적 침전법도 제약 중간체 폐수 처리에 일반적으로 사용됩니다.
1.1 응집 및 침전 방법
응집 공정은 물에 부유하는 입자와 콜로이드 입자를 화학 약품을 첨가하여 불안정한 상태로 만든 다음, 쉽게 분리되는 응집물(플록) 또는 덩어리로 뭉치게 하는 공정입니다.
현재 이 기술은 일반적으로 제약 폐수의 전처리, 중간처리 및 고급처리에 사용됩니다[10].
응집 및 침전 기술은 기술이 성숙되었고, 장비가 간단하며, 작동이 안정적이고 유지 보수가 편리하다는 장점을 가지고 있습니다.
하지만 이 기술을 적용하는 과정에서 다량의 화학 슬러지가 발생하여 처리수의 pH가 낮아지고 염분 함량이 상대적으로 높아질 것입니다.
또한, 응집 및 침전 기술은 폐수 내 용해성 오염 물질을 효과적으로 제거할 수 없으며, 폐수 내 독성 및 유해 미량 오염 물질을 완전히 제거할 수도 없습니다.
1.2 화학적 침전법
화학적 침전법은 폐수 내 오염물질과 용해성 화학 물질이 화학 반응을 일으켜 불용성 염, 수산화물 또는 복합 화합물을 형성함으로써 폐수 내 오염물질을 제거하는 화학적 방법입니다.
제약 중간체 폐수에는 암모니아 질소, 인산염 및 황산염 이온 등이 고농도로 함유되어 있는 경우가 많습니다. 이러한 폐수의 경우, 후속 생화학적 처리 공정의 정상적인 진행을 보장하기 위해 물리적 및 화학적 전처리 방법으로 화학적 침전법이 흔히 사용됩니다.
전통적인 수처리 기술로서 화학적 침전은 폐수 연수화에 자주 사용됩니다.
고순도 화학 원료를 사용하는 제약 중간체 폐수에는 암모니아, 질소, 인 등의 오염 물질이 고농도로 함유되어 있는 경우가 많습니다. 마그네슘 암모늄 인산염 화학 침전법을 사용하면 이 두 가지 오염 물질을 동시에 효과적으로 제거할 수 있으며, 생성된 마그네슘 암모늄 인산염 침전물은 재활용할 수 있습니다.
마그네슘 암모늄 인산염 화학적 침전법은 스트루바이트법이라고도 알려져 있습니다.
의약품 중간체 생산 공정에서 많은 양의 황산이 사용되는 경우가 많으며, 이로 인해 발생하는 폐수의 pH가 낮아질 수 있습니다. 폐수의 pH를 개선하고 황산염 이온을 제거하기 위해 산화칼슘(CaO)을 첨가하는 방법이 흔히 사용되는데, 이를 생석회 탈황법이라고 합니다.
1.3 흡착
흡착법을 이용한 폐수 오염물질 제거 원리는 다공성 고체 물질을 사용하여 폐수 내 특정 또는 다양한 오염물질을 흡착함으로써 폐수 내 오염물질을 제거하거나 재활용하는 것을 말합니다.
일반적으로 사용되는 흡착제로는 비산재, 슬래그, 활성탄 및 흡착수지 등이 있으며, 그중 활성탄이 가장 널리 사용됩니다.
1.4 공기 부양
공기부상법은 고도로 분산된 미세 기포를 담체로 사용하여 폐수 중 오염물질에 대한 부착성을 유도하는 폐수 처리 공정입니다. 오염물질에 부착된 미세 기포의 밀도는 물의 밀도보다 낮아 떠오르기 때문에 고체-액체 또는 액체-액체 분리가 가능합니다.
공기부상 방식에는 용존공기부상, 폭기공기부상, 전기분해공기부상, 화학공기부상 등이 있으며[18], 그중 화학공기부상은 부유물질 함량이 높은 폐수 처리에 적합하다.
공기부상법은 투자 비용이 적고, 공정이 간단하며, 유지 보수가 편리하고, 에너지 소비가 적다는 장점이 있지만, 폐수 내 용존 오염 물질을 효과적으로 제거할 수는 없습니다.
1.5 전기분해
전해 공정은 강제 전류를 이용하여 일련의 화학 반응을 일으켜 폐수 속 유해 오염 물질을 변환시켜 제거하는 공정입니다. 전해 공정의 반응 원리는 전해액 내에서 전극 물질과 전극 사이의 반응을 통해 새로운 생태적 산소와 수소[H]를 생성하고, 산화환원 반응을 통해 폐수 오염 물질을 제거하는 것입니다.
전기분해법은 폐수 처리에서 높은 효율과 간단한 조작이라는 장점을 가지고 있습니다. 또한, 전기분해법은 폐수 내 유색 물질을 효과적으로 제거하고 폐수의 생분해성을 크게 향상시킬 수 있습니다.
사진
2. 고급 산화 기술
새로운 수처리 기술인 고급 산화 기술은 오염물질 분해 효율이 높고, 오염물질을 더욱 철저하게 분해 및 산화시키며, 2차 오염이 발생하지 않는다는 등 여러 장점을 가지고 있습니다.
심층 산화 기술이라고도 하는 고급 산화 기술은 산화제, 빛, 전기, 소리, 자기 및 촉매를 사용하여 고활성 자유 라디칼(예: ·OH)을 생성함으로써 난분해성 유기 오염 물질을 분해하는 물리적 및 화학적 처리 기술입니다.
제약 폐수 처리 분야에서 고급 산화 기술은 광범위한 연구와 관심의 초점이 되었습니다.
고급 산화 기술은 주로 전기화학적 산화, 화학적 산화, 초음파 산화, 습식 촉매 산화, 광촉매 산화, 복합 촉매 산화, 초임계수 산화 및 고급 산화 복합 기술을 포함합니다.
화학적 산화법은 화학 물질 자체를 사용하거나 특정 조건 하에서 강력한 산화력을 가진 화학 물질을 사용하여 폐수 내 유기 오염 물질을 산화시켜 오염 물질을 제거하는 방법으로, 오존 산화법, 펜톤 산화법, 습식 촉매 산화법 등이 있다.
2.1 펜톤 산화 공정
펜톤 산화법은 현재 널리 사용되는 첨단 산화법의 일종입니다. 이 방법은 촉매로 철염(Fe2+ 또는 Fe3+)을 사용하여 과산화수소(H2O2)를 첨가하는 조건에서 강력한 산화력을 가진 ·OH 라디칼을 생성하며, 이는 유기 오염물질과 선택성 없이 산화 반응을 일으켜 오염물질의 분해 및 무기화를 달성할 수 있습니다.
이 방법은 빠른 반응 속도, 2차 오염 없음, 강력한 산화력 등 여러 장점을 가지고 있습니다. 펜톤 산화법은 화학적 산화 과정에서 비선택적 산화 반응을 일으키고 폐수의 독성을 감소시키는 등의 특성 때문에 제약 폐수 처리에 널리 사용됩니다.
2.2 전기화학적 산화 방법
전기화학적 산화법은 전극 재료를 이용하여 산화 활성이 높은 초산화물 자유 라디칼(·O₂)과 수산화 자유 라디칼(·OH)을 생성하는 방법으로, 이 두 라디칼은 폐수 내 유기물을 산화시켜 오염물질을 제거하는 목적을 달성할 수 있다.
하지만 이 방법은 에너지 소비량이 많고 비용이 많이 든다는 특징이 있습니다.
2.3 광촉매 산화
광촉매 산화는 수처리 기술에서 비교적 효율적인 처리 기술로, 촉매 물질(예: TiO2, SrO2, WO3, SnO2 등)을 촉매 담체로 사용하여 폐수 내 대부분의 환원성 오염 물질을 촉매 산화시켜 오염 물질을 제거하는 것을 목표로 합니다.
제약 폐수에 포함된 화합물의 대부분은 산성기를 가진 극성 물질이거나 알칼리성기를 가진 극성 물질이기 때문에, 이러한 물질들은 빛에 의해 직간접적으로 분해될 수 있습니다.
2.4 초임계수 산화
초임계수 산화(SCWO)는 물을 매개체로 하여 초임계 상태의 물의 특성을 활용해 반응 속도를 높이고 유기물의 완전 산화를 실현하는 수처리 기술의 일종입니다.
2.5 고급 산화 복합 기술
각각의 고급 산화 기술은 고유한 한계를 가지고 있습니다. 폐수 처리 효율을 향상시키기 위해 여러 고급 산화 기술을 조합하거나, 단일 고급 산화 기술을 다른 기술과 결합하여 새로운 기술을 개발함으로써 산화 능력과 처리 효과를 개선하고, 대규모 제약 폐수 처리에서 발생하는 수질 변화에 대응할 수 있습니다.
UV-Fenton, UV-H2O2, UV-O3, 초음파 광촉매, 활성탄 광촉매, 마이크로파 광촉매 및 광촉매 등. 현재 가장 널리 연구되고 있는 오존 복합 기술은 [36]입니다.
오존 활성탄 공정, O3-H2O2 및 UV-O3 공정은 난분해성 폐수 처리 효과 및 공학적 응용 측면에서 O3-H2O2 및 UV-O3 공정이 더 큰 개발 잠재력을 가지고 있다.
일반적인 펜톤 공정에는 미세 전기분해 펜톤법, 철가루 H2O2법, 광화학 펜톤법(태양광 펜톤법, UV 펜톤법 등)이 포함되지만, 전기 펜톤법이 널리 사용됩니다.
사진
3. 생화학적 처리 기술
생화학적 처리 기술은 폐수 처리의 핵심 기술로서, 미생물의 성장, 대사, 번식 등의 과정을 통해 폐수 속 유기물을 분해하고, 필요한 에너지를 얻어 유기물 제거라는 목적을 달성합니다.
3.1 혐기성 생물학적 처리 기술
혐기성 생물학적 처리 기술은 분자 산소가 없는 환경에서 혐기성 박테리아의 대사 작용을 이용하여 가수분해, 산성화, 수소 생성, 아세트산 및 메탄 생성 등의 과정을 통해 거대 분자 및 분해하기 어려운 유기물을 CH4, CO2, H2O 및 저분자 유기물로 전환하는 기술입니다.
합성 의약품 폐수에는 호기성 박테리아에 의해 직접 분해 및 이용될 수 없는 다수의 고리형 난분해성 유기 물질이 포함되어 있는 경우가 많으므로 현재 혐기성 처리 기술은 국내외 의약품 폐수 처리 분야에서 주요 수단이 되었습니다[43].
혐기성 생물학적 처리 기술은 다음과 같은 많은 장점을 가지고 있습니다. 혐기성 반응기 작동 과정에서는 폭기가 필요하지 않으며 에너지 소비가 낮습니다.
혐기성 유입수의 유기물 부하량은 일반적으로 높습니다.
영양소 요구량이 낮음;
혐기성 반응기의 슬러지 발생량은 적고, 슬러지는 쉽게 탈수된다.
혐기성 공정에서 생성된 메탄은 에너지로 재활용될 수 있습니다.
하지만 혐기성 처리수는 기준에 부합하는 방류가 불가능하여 다른 공정과 결합하여 추가 처리가 필요합니다. 그러나 혐기성 생물학적 처리 기술은 pH, 온도 등의 요인에 민감하여 이러한 요소들의 변동이 클 경우 혐기성 반응에 직접적인 영향을 미치고 결과적으로 처리수 수질에 악영향을 줄 수 있습니다.
3.2 호기성 생물학적 처리 기술
호기성 생물학적 처리 기술은 호기성 박테리아의 산화 분해 및 동화 합성 작용을 이용하여 분해된 유기물을 제거하는 생물학적 처리 기술입니다. 호기성 미생물은 성장 및 대사 과정에서 왕성하게 번식하여 새로운 활성 슬러지를 생성합니다. 과잉 활성 슬러지는 잔류 슬러지 형태로 배출되며, 이 과정에서 폐수도 동시에 정화됩니다.

MIT-IVY 화학 산업 ~와 함께4개의 공장19년 동안， 염료중급s & 의약품 중간체 &정밀 및 특수 화학 제품 .전화(왓츠앱): 008613805212761 아테나