Applicazione del PAM nel trattamento delle acque reflue di produzione di API

Applicazione della poliacrilammide nel trattamento delle acque reflue della produzione API

Le caratteristiche delle acque reflue prodotte dalla produzione di API (ingrediente farmaceutico attivo) sono riassunte come "tre massimi, due scadenti e una fluttuazione": alta concentrazione, elevata tossicità, elevata salinità, scarsa biodegradabilità, componenti complessi e drastiche fluttuazioni nella qualità e quantità dell'acqua.

• Caratteristiche fondamentali della qualità dell'acqua

1. Concentrazione di sostanze inquinanti estremamente elevata: Il suo COD varia solitamente da migliaia a decine di migliaia di mg/L, e alcune acque madri ad alta concentrazione superano addirittura i 100.000 mg/L;
2. Componenti estremamente complessi‌: Contiene materie prime non reagite, intermedi, sottoprodotti, solventi residui, catalizzatori e ioni di metalli pesanti;
3. Forte tossicità biologica‌: Antibiotici residui, agenti batteriostatici, composti nitro e idrocarburi alogenati hanno forti effetti inibitori o letali sui microrganismi;
4. Scarsa biodegradabilità‌: Il rapporto BOD/COD è generalmente inferiore a 0,3, e alcune acque reflue di sintesi chimica sono addirittura inferiori a 0,2, contenenti un gran numero di strutture ad anello eterociclico e benzenico refrattario;
5. Alta salinità‌: La concentrazione di solidi disciolti totali (TDS) è spesso compresa tra l'1% e il 5% o anche superiore, e un'elevata pressione osmotica causerà la disidratazione e la disattivazione dei normali microrganismi;
6. Grandi fluttuazioni di pH e temperatura‌: Il pH dell'acqua scaricata varia ampiamente (da 2 a 12) e alcune acque reflue di processo hanno una temperatura relativamente elevata e vengono scaricate in modo intermittente in modalità a impulsi.

• Differenze nelle caratteristiche per categoria

1. Tipo di sintesi chimica‌: Ha la più alta tossicità e la proprietà refrattaria più importante, contenente una grande quantità di solventi organici e intermedi sintetici, con il rapporto B/C più basso e un'elevata salinità;
2. Tipo di fermentazione‌: Ha un elevato contenuto di azoto ammoniacale e solfato. Sebbene la sua biodegradabilità sia relativamente buona, un alto contenuto di solfato verrà ridotto a solfuro in condizioni anaerobiche, inibendo i metanogeni;
3. Tipo di estrazione‌: Ha elevati solidi sospesi (SS) e crominanza, contenente fibre vegetali, pigmenti, tannini, ecc., con concentrazione di SS fino a migliaia di mg/L e colore intenso.

• Ruolo di PAM nel trattamento delle acque reflue della produzione API

La poliacrilammide (PAM) viene utilizzata principalmente come ‌flocculante ad alta efficienza‌ e agente di disidratazione dei fanghi nel trattamento delle acque reflue derivanti dalla produzione di ingredienti farmaceutici attivi (API). Attraverso la neutralizzazione della carica e gli effetti ponte di adsorbimento, affronta le sfide poste dalle acque reflue farmaceutiche, come composizione complessa, colloidi stabili e scarsa biodegradabilità, migliorando significativamente l'efficienza di separazione solido-liquido e riducendo il contenuto di umidità dei fanghi.

Pretrattamento di coagulazione-sedimentazione‌: Combinato con flocculanti inorganici (es. policloruro di alluminio, solfato poliferrico), rimuove rapidamente i solidi sospesi, i colloidi e parte del COD nelle acque reflue, migliorando la biodegradabilità dei successivi trattamenti biochimici.

Disidratazione avanzata dei fanghi‌:Dosato durante la filtropressatura o la disidratazione centrifuga, riduce notevolmente il contenuto di umidità dei fanghi (fino all'80%-85%), riduce il volume dei fanghi ed i successivi costi di smaltimento.

Purificazione avanzata degli effluenti‌: applicato in vasche di sedimentazione secondaria o vasche di sedimentazione finale per rimuovere ulteriormente le particelle fini sospese, garantendo che la qualità dell'effluente soddisfi gli standard di scarico.

• Selezione e strategia di dosaggio

A causa della grande variazione nelle caratteristiche delle acque reflue API, il modello deve essere selezionato con precisione in base al valore pH, alla concentrazione di sostanza organica e alle proprietà di carica:

1. PAM cationico (CPAM)‌: Il ‌tipo‌più comunemente usato. Adatto per la disidratazione dei fanghi e delle acque reflue contenenti una grande quantità di colloidi organici. Si consiglia di scegliere prodotti con un grado ionico pari a ‌60%-70%‌ e un peso molecolare di circa ‌9 milioni‌, che possono neutralizzare efficacemente le particelle di fanghi organici caricati negativamente.
2. PAM anionico (APAM)‌: Applicabile alle acque reflue con pH ‌neutro o alcalino‌, particelle sospese caricate positivamente o alto contenuto inorganico. La sua struttura a catena lunga accelera la sedimentazione.
3. PAM non ionico (NPAM)‌: Adatto per ambienti ‌acidi‌ (pH <7) o acque reflue refrattarie a bassa temperatura, evitando interferenze di carica.

Principio di dosaggio‌: Seguire sempre il principio della "prova al banco prima dell'applicazione sul campo". Di solito, aggiungere prima i flocculanti inorganici per destabilizzare i colloidi, quindi aggiungere PAM per la flocculazione. Il dosaggio del PAM è generalmente 1/50 di quello dei flocculanti inorganici; un dosaggio eccessivo causerà la ristabilizzazione dei colloidi.

• Principali precauzioni operative

Specifiche di dissoluzione‌: Preparare una soluzione acquosa allo ‌0,1%-0,2%‌, controllare la velocità di agitazione a 70-100 giri/min e il tempo di dissoluzione a 40-60 minuti. Non versare mai la polvere tutta in una volta per evitare incrostazioni.

Adattamento della qualità dell'acqua‌: Per le acque reflue antibiotiche con elevata salinità ed elevata tossicità, selezionare prodotti tolleranti al sale e di elevata purezza, con contenuto di monomero residuo inferiore allo 0,1% per prevenire l'inquinamento secondario.

Regolazione dinamica‌: Regolare regolarmente il dosaggio in base alla fluttuazione della qualità dell'acqua in ingresso, evitando un dosaggio fisso che causa rifiuti chimici o uno scarso effetto del trattamento.

Nelle applicazioni pratiche, si consiglia di condurre prima i test in beaker per determinare il modello e il punto di dosaggio ottimali, in modo da bilanciare l'effetto del trattamento e i costi operativi.