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Comment est traitée les eaux usées des entreprises pharmaceutiques ?

2022-06-22

Texte original

Marya

La décharge des eaux usées provenant des entreprises pharmaceutiques constitue un enjeu majeur de la prévention et du contrôle de la pollution. L'étude d'impact environnemental déterminera un processus raisonnable de traitement des eaux usées, en fonction du processus de production de l'entreprise, du type, de la qualité et de la quantité des eaux usées, entre autres facteurs.

La décharge des eaux usées provenant des entreprises pharmaceutiques constitue un enjeu majeur de la prévention et du contrôle de la pollution. L'étude d'impact environnemental déterminera un processus raisonnable de traitement des eaux usées, en fonction du processus de production de l'entreprise, du type, de la qualité et de la quantité des eaux usées, entre autres facteurs.

  1. Source des eaux usées et qualité de l'eau ............................................................................................................................................................

1.1. Processus de production

L'usine prépare d'abord de l'eau pure et de l'eau pour injection. L'extraction du safran utilise un procédé d'extraction combiné, associant extraction à l'eau et extraction à l'alcool. Ensuite, l'extrait de safran est utilisé comme matière première pour différentes formulations et emballages, permettant ainsi la production d'injections en petites doses, de liquides oraux, ainsi que d'autres produits tels que des injections en poudre lyophilisée.

1.2. Source des eaux usées et qualité de l'eau

1.2.1. Types de eaux usées

Il existe de nombreux types d'eaux usées de production générées dans ce projet, notamment l'eau de rinçage des équipements, l'eau de rinçage des sachets de décoction, l'eau de rinçage issue de l'électrodialyse, les eaux résiduelles de l'électrodialyse, les eaux usées provenant du nettoyage des processus, les eaux usées issues de la stérilisation par bain d'eau, une petite quantité de liquide résiduel alcoolique, ainsi que les eaux propres et concentrées produites par la préparation d'eau, l'eau usée de la chaudière, l'eau usée provenant du refroidissement des équipements, l'eau usée circulante du système de climatisation, et d'autres eaux usées propres. En outre, des eaux usées domestiques sont également générées.
Dans les eaux usées mentionnées ci-dessus, à l'exception des eaux propres pouvant être directement rejetées, les autres types d'eaux usées doivent être acheminés vers la station de traitement des eaux usées située dans l'usine pour y être traités.

1.2.2. Caractéristiques des eaux usées

a) Les polluants sont tous des polluants conventionnels, à savoir la DCO, la DBO5, les MES, l'azote ammoniacal, etc., sans métaux lourds ni autres substances toxiques ;

b) La qualité et la quantité des différents types d'eaux usées varient considérablement. Parmi celles-ci, la quantité de liquide résiduel alcoolique est très faible (rejet intermittent, environ 60 L/j en moyenne), mais sa concentration en polluants est extrêmement élevée, avec une DCOCr pouvant atteindre jusqu'à environ 18 000 mg/L ; la DCOCr peut également atteindre entre 2 000 mg/L et 4 000 mg/L. En revanche, les eaux de drainage issues de l'électrodialyse, les eaux usées provenant du nettoyage des procédés et les eaux de drainage issues de la stérilisation par bain-marie présentent une concentration en polluants relativement faible. Enfin, les eaux concentrées utilisées pour la préparation de l'eau pure et de l'eau pour injection sont relativement propres, bien que leur teneur en sels soit élevée, entraînant toutefois un volume important de rejets.

c) Selon les caractéristiques de la production, les différents types d'eaux usées sont généralement rejetés de manière intermittente et leur débit est irrégulier, entraînant ainsi de fortes fluctuations tant en qualité qu'en quantité, ce qui rend le flux extrêmement instable.

d) Les eaux usées présentent une bonne biodégradabilité.

1.2.3. Qualité des eaux usées

Selon les résultats des multiples contrôles de la qualité des eaux usées effectués aux différents points du réseau d'assainissement du projet existant, ainsi que selon le volume des différents types d'eaux usées et compte tenu des fluctuations éventuelles de la qualité de l'eau, la qualité des effluents à traiter à la station d'épuration est déterminée comme suit : couleur 200 à 300 fois, DCO 800 mg/L à 1 200 mg/L, DBO5 de 300 mg/L à 500 mg/L, MES de 200 mg/L à 350 mg/L, azote ammoniacal inférieur à 40 mg/L.
 

2. Sélection du processus de traitement des eaux usées ...................................................................................................................................................

2.1. Process existant de traitement des eaux usées issues de la médecine traditionnelle chinoise

Le processus traditionnel de traitement des eaux usées issues de la médecine chinoise comprend : la méthode physico-chimique, la méthode biologique et la méthode physico-chimique-biologique. Parmi celles-ci, la méthode physico-chimique peut être utilisée soit comme procédé de traitement isolé, soit comme prétraitement ou post-traitement associé à la méthode biologique.

a) Méthodes physiques et chimiques : notamment la coagulation, la sédimentation, la filtration, la flottation à l'air, l'adsorption, l'échange d'ions, la séparation par membranes, la neutralisation, les réactions d'oxydoréduction, l'extraction, la désorption ainsi que le stripping, entre autres. Parmi ces procédés couramment utilisés figurent la méthode de coagulation-sédimentation et la méthode de flottation à l'air. Par exemple, le sulfate de silicate ferrique polymérisé (PFSS) fabriqué en interne et étudié par Zheng Huaili et ses collaborateurs a démontré un excellent effet floculant dans le traitement des effluents issus de la médecine traditionnelle chinoise ;

b) Méthode biologique : on distingue principalement la méthode anaérobie et la méthode aérobie. Le traitement anaérobie comprend le réacteur UASB, le réacteur anaérobie UBF, le réacteur anaérobie à chicanes ABR, l'hydrolyse-acidification, etc. ; le traitement aérobie inclut la méthode classique de boues activées, la méthode de bio-oxydation par contact, la méthode SBR, la méthode des fossés d'oxydation, la méthode des tourteaux biologiques, la méthode CASS, la méthode MBR, etc.

c) Méthode physico-chimique-biologique : désigne un procédé combiné où la méthode biologique constitue le processus principal, tandis que la méthode physico-chimique sert de prétraitement ou de post-traitement. La combinaison générale consiste en prétraitement – anaérobie – aérobie – post-traitement. La méthode physico-chimique-biologique est le procédé de traitement le plus couramment utilisé dans le traitement des eaux usées issues de la médecine traditionnelle chinoise, et différents procédés combinés peuvent être adaptés en fonction des caractéristiques des effluents.

À l'heure actuelle, la plupart des entreprises d'extraction de médicaments traditionnels chinois adoptent le procédé principal de traitement anaérobie-aérobie. Le traitement anaérobie repose principalement sur des réacteurs UASB, UBF, ainsi que sur des processus tels que l'hydrolyse et l'acidification, tandis que le traitement aérobie utilise généralement la méthode de l'oxydation biologique par contact et la méthode SBR ; ces méthodes permettent d'obtenir un effet relativement satisfaisant en matière de traitement des eaux usées.

2.2. Exigences de traitement

Les rejets d'eaux usées de l'usine pharmaceutique doivent respecter les exigences du Tableau 2 de la norme GB21905-2008 sur les émissions de polluants dans les eaux issues de l'industrie pharmaceutique par extraction.

2.3. Sélection du processus de traitement des eaux usées

En comparant les procédés couramment utilisés pour le traitement aérobie, la méthode classique de boues activées et celle du disque tournant biologique présentent des problèmes tels qu'un investissement technique élevé, un processus complexe ainsi qu'une exploitation et une gestion peu pratiques. Bien que le bassin d'oxydation offre un bon effet de traitement et génère peu de boues excédentaires, il nécessite toutefois une grande surface au sol. Quant à la méthode SBR, bien qu'elle ne requière qu'un seul réservoir réacteur pour assurer simultanément les fonctions d'ajustement, d'aération, de décantation, etc., ce qui en simplifie considérablement le flux opératoire tout en réduisant l'espace nécessaire, son fonctionnement et sa gestion exigent cependant une grande rigueur ; de plus, la plupart des équipements de contrôle automatique doivent être importés, ce qui entraîne des coûts élevés. En revanche, la méthode de l'oxydation biologique par contact présente une charge volumique élevée, un effet de traitement stable, une faible production de boues et aucun phénomène de bulking des boues. Elle bénéficie également d'une expérience éprouvée en matière de charges d'impact, facilitant ainsi son exploitation et sa gestion.

Comparé aux méthodes précédentes de traitement biologique, la méthode d'oxydation biologique par contact présente les caractéristiques suivantes : faible coût d'exploitation, structure compacte, faible emprise au sol, faible investissement, fonctionnement et gestion pratiques, etc. Elle convient davantage aux exigences réelles de ce projet.

Par conséquent, le procédé principal du traitement des eaux usées de ce projet repose sur la méthode d'oxydation biologique par contact ; en même temps, un bassin d'hydrolyse acidifiante est intégré au processus de traitement afin de transformer les matières organiques macromoléculaires présentes dans l'eau d'entrée en substances organiques à faible poids moléculaire, améliorant ainsi la biodégradabilité des eaux usées et facilitant leur décomposition et leur utilisation par les microorganismes aérobies, tout en éliminant également une partie des solides en suspension.
De plus, afin d'assurer la qualité des effluents, un processus de traitement complémentaire comprenant la floculation, la sédimentation et la filtration a été ajouté. Le procédé global de traitement des eaux usées est finalement déterminé comme suit : acidification hydrolytique + oxydation par contact en deux étapes + floculation et sédimentation + processus de filtration.

2.4. Efficacité de traitement

Le processus de traitement des eaux usées présente un excellent effet d'élimination sur la DCO, la DBO5 et les MES, avec des taux de retrait respectifs atteignant 91,7 %, 96 % et 85,7 %. Grâce à l'utilisation d'une technologie microbienne à haute efficacité, il est également possible d'éliminer efficacement l'azote ammoniacal présent dans les eaux usées. Après traitement, la qualité du flux sortant de la station d'épuration est la suivante : DCOCr < 100 mg/L, DBO5 < 20 mg/L, couleur < 50 fois, MES < 50 mg/L, et azote ammoniacal < 15 mg/L.

3. Conclusion ........................................................................................................................................................................................................

a) Le procédé d'oxydation par contact est adopté ; ce procédé est éprouvé et son fonctionnement est stable. De plus, un réservoir d'hydrolyse acidifiante a été intégré au processus afin d'améliorer efficacement la qualité de l'eau, d'accroître la biodégradabilité des eaux usées et de retirer une partie des matières en suspension.

b) En utilisant un nouveau type de matériau de remplissage combiné associé à un matériau de remplissage élastique tridimensionnel, les microorganismes sont bien fixés et le film se suspend facilement ;

c) Adopter une technologie de traitement des eaux usées par micro-organismes à haute efficacité, caractérisée par une forte activité microbienne et un taux élevé d'élimination des polluants ;

d) L'ensemble du projet adopte un contrôle entièrement automatique ; le système de traitement des eaux usées fonctionne automatiquement, avec une opération fiable et stable, et une forte résistance aux charges soudaines. La concentration des polluants dans l'effluent est inférieure à la limite standard fixée par la norme nationale GB 21905-2008 sur les émissions de polluants aquatiques pour l'industrie pharmaceutique par extraction, garantissant ainsi que les rejets respectent les normes en vigueur.