Xử lý nước thải sản xuất dược phẩm

Tổng quan về ngành sản xuất dược phẩm

Ngành dược thế giới

Mỹ, Nhật Bản và Canada là 3 nước co mức tiêu thụ dươc phẩm lơn nhất thế giới, khoảng 88USD/người/năm. Hiện đang có 17 quốc gia có ngành công nghiệp dược phát triển nhanh chóng đứng đầu là Trung Quốc, Ấn Độ, Nga, Brazil với tốc độ tăng trưởng 11-14%/năm.

Về mặt sản xuất dược phẩm thì Trung Quốc và Ấn Độ là 2 quốc gia sản xuất nguyên liệu và dược thành phẩm lớn nhất thế giới.

Ngành dược Việt Nam

Tại Việt Nam cứ mỗi năm trung bình một người sẽ chi tiêu khoảng 33USD tiền thuốc. Viêt Nam chỉ có thể sản xuất thuốc thành phẩm từ nguyên liệu nhập khẩu, chưa tự chế biến được nguyên liệu và cũng như chưa phát minh được thuốc.

Tốc độ tăng trưởng ngành dươc trong giai đoạn 2008 -2012 đạt khoảng 23%/năm, dự tính giai đoạn 2013-2018 đạt khoảng 17,5%/năm.

Hơn 51% nguyên liệu sản xuất nhập khẩu từ Trung Quốc, 18% từ Ấn Độ.

Quy trình công nghệ sản xuất dược phẩm

Hình 1: Quy trình sản xuất dược phẩm tại Việt Nam

Thành phần nước thải sản xuất dược phẩm

Nước thải sản xuất dược phẩm chủ yếu đến từ 3 nguồn:

• Nước thải sản xuất chung từ các phòng được thu gom và xả vào hệ thống xử lý chung của thành phố;
• Nước thải từ quá trình sản xuất dược phẩm: là nước thải từ rửa trang thiêt bị sản xuất dược phẩm, chứa các thành phần khó xử lý như các hợp chất chứa vòng β-lactam, các chất hoạt động bề mặt, thuốc thử, dung môi… ức chế hoạt động của vi sinh vật.
• Nước thải từ quá trình sản xuất vỏ nang: chứa hàm lượng dầu mở cao gây ảnh hưởng đến bơm và hoạt động của hệ vi sinh.

Nhìn chung, việc xử lý nươc thải sản xuất dược phẩm cần chú ý 2 vấn đề:

• Một là, nước thải chắ nhiều hợp chất β-lactam ức chế hoạt động của vi sinh vật và hàm lượng dầu mỡ cao ảnh hưởng đến quá trình vận hành bơm.
• Hai là, chất hoạt động bề mặt gây hiện tượng tạo bọt, cản trở quá trình lọc, tập phân tán vi khuẩn ngăn cản quá trình hòa tan oxy trong nước.Tác động môi trường của nước thải sản xuất dược phẩm

Ảnh hưởng của nước thải sản xuất dược phẩm đối với con người và môi trường

Việc nước thải dược phẩm không qua xử lý mà trực tiếp thải ra nguồn tiếp nhận tương đương với việc đưa một lượng dược phẩm vào nguồn nước. Lượng dược phẩm này được các nhà khoa học ví như một lượng thuốc trừ sâu. Vậy lượng dược phẩm này sẽ gây nguy hại thế nào đối với con người và môi trường sinh thái. Các nhà khoa học lo ngại nhiều loại trong số các loại thuốc này có nguy cơ gây ảnh hưởng đến việc sản xuất hormone, gây ra các rối loạn về nội tiết. Việc các kháng sinh có trong nước thải cũng đem lại nhiều tác hại nghiêm trọng vì có thể gây ra sự đề kháng kháng sinh. Sự đề kháng kháng sinh sẽ dẫn đến những bệnh truyền nhiễm mà không có thuốc trị.

Các sinh vật dưới nước cong gặp cảnh khốc liệt hơn so với con người vì đây chính là môi trường sinh sống chủ yếu của chúng. Những dược phẩm này gây xáo trộn các chu kỳ sinh học của sinh vật. Ví dụ như các loại thuốc kháng trầm cảm được cho rằng sẽ làm thay đổi số lượng tinh trùng và mô hình sinh sản của các loại động vật thủy sinh. Gần đây, các nhà khoa học Anh nghiên cứu cho thấy estrogen, hormone giới tính nữ có trong nước chịu trách nhiệm cho sự biến dạng hệ sinh sản của cá.

Do đo, việc xử lý nước thải sản xuất dược phẩm là vấn đề cần được quan tâm hiện nay.

Quy trình công nghệ xử lý nước thải sản xuất dược phẩm

Công ty Hòa Bình Xanh xin kiến nghị quy trình công nghệ xử lý nước thải sản xuất dược phẩm như sau:

Hình 2: Hệ thống xử lý nước thải sản xuất dược phẩm

Thuyết minh quy trình công nghệ xử lý nước thải sản xuất dược phẩm:

• Nước thải đầu vào trong quá trình xử lý nước thải sản xuất dược phẩm theo hệ thống thu gom được dẫn qua song chắn rác để chắn rác có kích thước lớn nhằm tránh gây tắc nghẽn đường ống và bơm trong quá trình vận hành, sau đó chảy về hố thu.
• Hố thu thường có kích thước sâu để thu gom nước thải, trong hố thu bố trí bơm để bơm nước thải sang bể điều hòa, bể điều hòa được xáo trộn liên tục nhờ máy thổi khí có tác dụng điều hòa tính chất và lưu lượng nước thải trong quá trình sản xuất.
• Sau đó nước thải được bơm lên bể tuyển nổi, có tác dụng tách hàm lượng dầu mỡ và các chất nổi trên mặt ra khỏi nước thải, dầu mỡ sẽ được dẫn sang bể chứa dầu mỡ.
• Nước thải tiếp tục được dẫn vào bể kỵ khí UASB, quá trình phân hủy kỵ khí trong bể UASB diễn ra theo phản ứng sau:

Chất hữu cơ + Vi sinh vật kỵ khí  => CO2 + CH4 + H2S + Sinh khối mới + …

• Quá trình phân hủy trải qua 4 giai đoạn:
  • GĐ 1: Thuỷ phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử.
  • GĐ 2: Axit hoá. Giai đoạn này, các chất hữu cơ đơn giản lại bị chuyển hoá thành axit acetic, H2 và CO2. Các axit hữu cơ dễ bay hơi chủ yếu là axit acetic, axit lactic và axit propionic. Ngoài ra, CO2 và H2O, các ancol đơn giản khác cũng được hình thành trong quá trình cắt mạch hydratcacbon. Vi sinh vật phân giải metan chỉ có thể phân huỷ một số loại cơ chất nhất định như CO2+ H2, format,acetat, metylic, CO. Sự hình thành các axit có thể làm pH giảm.
  • GĐ 3: Acetate hoá. Vi khuẩn acetic chuyển hóa các sản phẩm của giai đoạn axit hóa thành acetate, H2, CO2 và sinh khối mới.
  • GĐ 4: Methane hoá. Đây là giai đoạn cuối cùng của quá trình phân hủy kỵ khí. Acid axetic,CO2, H2, HCHO và methanol chuyển hóa thành methane, CO2 và sinh khối mới. Đây là giai đoạn mà COD giảm, trong các giai đoạn trước hầu như COD không giảm
• Sau khi qua bể UASB nước thải được dẫn sang bể thiếu khí Anoxic. Bể Anoxic kết hợp Aerotank có thể xử lý tổng hợp: khử BOD, khử NH4+ và khử NO3- thành N2. Với việc kết hợp bể bùn hoạt tính xử lý và quá trình xử lý thiếu khí, hiếu khí sẽ tận dụng được lượng cacbon khi khử BOD, do đó không phải cấp thêm lượng cacbon khi cần khử NO3-, tiết kiệm được một phần hai lượng oxy khi nitrat hóa khử NH4+ do tận dụng được lượng oxy từ quá trình khử NO3-. Nước thải trong bể Aerotank được tuần hoàn liên tục lại bể Anoxic để thực hiện quá trình khử NO3- có trong nước thải.
• Bể Aerotank: Vi sinh trong bể Aerotank sẽ được thêm vào định kỳ từ bùn tuần hoàn tại bể lắng. Các vi sinh vật này sẽ phân hủy các chất hữu cơ thành sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O làm giảm nồng độ bẩn trong nước thải. Trong bể Aerotank còn có thêm vật liệu tiếp xúc nhằm tăng cơ hội tiếp xúc giữa vi sinh vật với nước thải, đồng thời là môi trường để vi sinh vật phát triển và dính bám.
• Sau khi xử lý sinh học, nước thải tràn qua bể lắng để lắng bùn. Tại đây nước di chuyển trong ống trung tâm xuống đáy bể sau đó di chuyển từ dưới lên trên chảy vào máng thu nước để tràn sang bể khử trùng. Phần bùn lắng xuống đáy bể một phần được tuần hoàn lại bể sinh học thiếu khí và hiếu khí để duy trì nồng độ bùn, phần bùn thải sẽ được bơm vào bể chứa bùn.
• Trong bể khử trùng Javen: Nước Javen sẽ được bơm vào nước thải bằng bơm định lượng. Nhờ tác dụng của chất oxy hóa mạnh, các vi sinh vật nguy hiểm trong nước thải sẽ bị tiêu diệt, đảm bảo đạt tiêu chuẩn về mặt vi sinh.
• Cuối cùng nước thải được bơm vào bồn lọc áp lực giúp loại bỏ hàm lượng cặn còn sót lại mà quá trình lắng chưa làm được, đảm bảo độ trong trước khi đưa vào nguồn tiếp nhận
• Nước thải sau xử lý đảm bảo quy chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT sẽ xả ra nguồn tiếp nhận. Quá trình lọc áp lực sẽ tạo ra cặn trong bồn lọc, sau một thời gian làm việc bồn lọc áp lực được rửa lọc nhằm tách phần cặn ra khỏi bề mặt vật liệu lọc, nước rửa lọc sẽ được dẫn về hố thu.
• Bùn dư của bể lắng sinh học và các bùn rắn từ các quá trình lược rác và tách dầu mỡ sẽ được dẫn về bể chứa bùn. Quá trình ổn định bùn kỵ khí diễn ra trong một thời gian dài sẽ giúp cho bùn ổn định, dễ lắng và mất mùi hôi. Sau một thời gian, bùn được đưa vào máy ép bùn giúp giảm thể tích bùn, bùn ướt thành bùn khô và được đưa đi chôn lấp.

Công nghệ xử lý nước thải sản xuất dược phẩm trên có các ưu điểm

• Hiệu suất xử lý các chỉ tiêu BOD, Nitơ cao, COD.
• Đảm bảo chất lượng nước thải đầu ra theo tiêu chuẩn xử lý nước thải sản xuất dược phẩm
• Chi phí vận hành thấp chủ yếu bằng phương pháp sinh học, dễ vận hành (có thể đào tạo những người chưa có chuyên môn về xử lý nước thải vận hành hệ thống)
• Giảm thiểu  thể tích bùn thải tối đa, dễ dàng vận chuyển và có thể sử dụng để làm phân vi sinh bón cho cây trồng.