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Systèmes de Traitement des Micropolluants et des Produits Pharmaceutiques
L'utilisation mondiale de produits pharmaceutiques a augmenté régulièrement au cours des dernières décennies et les dépenses globales devraient continuer à croître dans les années à venir. Cette augmentation est due à une série de facteurs, notamment la concurrence mondiale croissante, compensée par l'expiration des brevets et la montée en puissance des génériques, ainsi que la consommation de nouveaux produits, pour n'en citer que quelques-uns. Tout cela a entraîné des concentrations croissantes de résidus pharmaceutiques dans nos flux d'eaux usées. La gestion des eaux usées dans le monde entier est donc confrontée à un défi de taille, celui de faire face à l'impact potentiel de ces résidus pharmaceutiques sur la qualité de l'eau potable, l'écosystème et la santé des êtres humains et des autres organismes vivants.
Les technologies de traitement actuellement utilisées dans les stations d'épuration ne permettent généralement pas d'éliminer les polluants chimiques stables sur le plan microbien et l'évaluation de l'efficacité de l'élimination appliquée aujourd'hui n'est pas complète. Les résidus pharmaceutiques et d'autres substances émergentes traversent les stations d'épuration modernes et aboutissent dans les eaux réceptrices et les boues.
Les substances telles que les antibiotiques (par exemple l'amoxicilline et la ciprofloxacine), les bêta-bloquants et les médicaments comme la morphine et la codéine sont difficiles et souvent impossibles à traiter dans les stations d'épuration des eaux usées en raison de leurs structures chimiques complexes. Ces substances ont un effet néfaste sur les poissons, les plantes et l'ensemble des écosystèmes et s'accumulent au fil du temps en raison de leurs caractéristiques non biodégradables.
Mellifiq a plus de 20 ans d'expérience dans la mise en œuvre de solutions et de technologies d'oxydation avancées dans le domaine du traitement de l'eau pour un large éventail d'industries, de municipalités et d'organisations gouvernementales. Nos solutions innovantes, combinant l'ozone et les technologies conventionnelles, sont idéales pour le traitement de l'eau et de l'air dans le processus de production, ainsi que pour le traitement des eaux usées rejetées.
Notre objectif est d'offrir une solution plus efficace et durable qui vous aide à améliorer la rentabilité de votre entreprise et la qualité de votre production. En réduisant vos coûts énergétiques, vous diminuerez automatiquement l'impact environnemental de votre site de production.
Un Risque Pour la Santé qui Peut Être Éliminé
Les résidus pharmaceutiques peuvent-ils être éliminés de manière efficace et durable?
Diclofénac
Prozac
Naproxen
Ibuprofen
Acetaminophen
Tetracycline
Oui, ils peuvent
Les médicaments tels que les antibiotiques, les analgésiques et les antiseptiques utilisés pour préserver la santé ont également des effets secondaires néfastes sur l'environnement.
Une grande partie des médicaments consommés a inévitablement affecté notre environnement pendant une longue période. Il est désormais possible de mettre fin à l'accumulation de micropolluants en éliminant efficacement les ingrédients pharmaceutiques actifs (IPA).
Parallèlement, des initiatives privées et publiques sont prises à l'échelle mondiale pour encourager le développement actuel de la neutralisation des émissions de micropolluants nocifs.
Mellifiq est une société d'ingénierie internationale, spécialisée dans la mise en œuvre des méthodes de traitement les plus efficaces pour l'élimination des API dans les stations d'épuration municipales et l'industrie pharmaceutique.
Nous présentons notre technologie, notre expertise en matière d'ingénierie et les services de conseil nécessaires pour fournir la solution la plus rentable et la plus efficace sur le plan énergétique au monde.
Seule une fraction des ingrédients pharmaceutiques actifs (IPA) peut être éliminée à l'aide des technologies traditionnelles, ce qui entraîne des effets néfastes sur la flore, la faune et, en fin de compte, les êtres humains.
En Suède, nous utilisons plus de 1 000 substances actives différentes dans environ 7 600 médicaments différents. En outre, il existe à peu près le même nombre d'excipients et de nombreux types de matériaux d'emballage. La plupart des nouveaux médicaments dont la vente est autorisée en Suède sont de nouvelles marques de substances déjà connues et utilisées. Cependant, de nouvelles substances apparaissent chaque année.
Résidus pharmaceutiques les plus courants
Aperçu des micropolluants actifs couramment trouvés dans les effluents d'eaux usées:
Paracétamol
Le paracétamol (N-acétyl-4-aminophénol) est un composé chimique que l'on trouve dans les analgésiques légers ou les anti-inflammatoires non stéroïdiens vendus en grandes quantités (par exemple Dafalgan, Alvedon). Ils sont couramment utilisés pour réduire la douleur et les symptômes de la fièvre. La production mondiale annuelle de paracétamol est estimée à environ 145 000 tonnes. La molécule de paracétamol est constituée d'un noyau benzénique, substitué par un groupe hydroxyle et l'atome d'azote d'un acétamide. Plus d'informations sur la dégradation du paracétamol par traitement à l'ozone sont disponibles ci-dessous.
Codéine
La codéine (3-méthylmorphine) est un médicament narcotique (par exemple Oramorph) utilisé pour traiter les douleurs modérées et la toux. Il se compose d'un anneau aromatique et d'un atome de carbone quaternaire lié à un groupe amine tertiaire par deux autres atomes de carbone. Cette caractéristique chimique est également connue sous le nom de règle de la morphine. La molécule est constituée d'un total de cinq anneaux, dont trois sont dans le même plan.
Diclofénac
L'acide diclofénac 2-(2, 6-dichloranillino) phénylacétique est un anti-inflammatoire non stéroïdien (comme Voltaren) qui est facilement disponible dans les points de vente médicaux et dont des centaines de tonnes sont vendues chaque année dans le monde entier. Il se compose de deux anneaux aromatiques adjacents, dont l'un porte un carboxylate et l'autre, un anneau phényle, se lie perpendiculairement au sommet de l'anneau aromatique avec deux groupes ortho-chloro.
Propofol
Le propofol (2,6-Bis (1-méthyléthyl) phénol) est une molécule stable et un agent anesthésique intraveineux utilisé dans l'entretien de l'anesthésie générale (par exemple Propoven). Le propofol est constitué d'un anneau benzénique et d'un groupe isopropyle. Le propofol, comme les autres composés mentionnés ci-dessus, est efficacement dégradé à des niveaux inférieurs à ceux de la détection par un traitement à l'ozone. Le propofol en particulier a montré une réaction de premier ordre dans un effluent d'eau usée typique de l'industrie pharmaceutique.
Principales sources de résidus pharmaceutiques
Hôpitaux
Des produits pharmaceutiques peuvent être trouvés dans les eaux naturelles à la suite de l'évacuation des restes de produits dans les maisons privées, mais les hôpitaux constituent une source importante. C'est pourquoi la technologie de l'ozone devrait être envisagée pour améliorer les performances des stations d'épuration des eaux usées des hôpitaux ou comme traitement tertiaire dans les stations d'épuration des eaux usées municipales. Il a été constaté que les hôpitaux contribuent à environ 20 % de la charge pharmaceutique dans les flux d'égouts, comme l'indique le projet PILLS de l'UE.
Industrie Pharmaceutique
Dans l'industrie pharmaceutique, des mesures peuvent être prises pour éliminer les résidus pharmaceutiques des eaux usées du processus de production. L'industrie est une source majeure de micropolluants pharmaceutiques qui peuvent être identifiés dans les stations d'épuration municipales. Les fabricants sont de plus en plus tenus d'éliminer les résidus pharmaceutiques avant de rejeter les eaux usées de production.
Méthodes de traitement des résidus pharmaceutiques
Il existe aujourd'hui un certain nombre de techniques qui peuvent compléter le traitement biologique secondaire des stations d'épuration.
Charbon Actif en Poudre (PAC)
Le PAC agit comme un filtre efficace contre les micropolluants et peut être utilisé comme étape de traitement tertiaire dans le traitement des eaux usées. Il peut éliminer jusqu'à 86 % des résidus pharmaceutiques par adsorption et permet non seulement la transformation des substances cibles, mais aussi leur élimination.
UV
Les UV sont un moyen rentable de traiter les eaux usées claires, mais leur capacité à décomposer les résidus pharmaceutiques est limitée. Kovalova et al. (2013) ont rapporté que 33% des micropolluants peuvent être éliminés en moyenne en appliquant cette technologie. Les UV peuvent éliminer efficacement les ICM en utilisant des dosages élevés, tels que le Diatrizoate et le Iopamidol.
Traitement à l'ozone
L'ozone est un puissant agent oxydant qui rompt efficacement les liaisons chimiques dans les molécules complexes, ce qui en fait une méthode efficace pour éliminer les produits pharmaceutiques dans les eaux usées. L'ozone peut également être utilisé dans des processus d'oxydation avancés (AOP) pour stimuler la formation de radicaux en plus de la formation naturelle au cours des réactions de l'ozone. Il a été démontré que l'ozone peut éliminer jusqu'à 100 % des micropolluants pharmaceutiques. La fourchette couramment appliquée est de 0,3 à 1,2 g O3/g DOC (carbone organique dissous) selon Barasel et al. (2015)..
Mellifiq a plus de 20 ans d'expérience dans les procédés d'oxydation avancés et a mené un grand nombre de projets avec une élimination totale des résidus pharmaceutiques dans l'eau de traitement. La figure ci-dessous montre la décomposition réelle d'un résidu pharmaceutique courant par les procédés ozone et ozone-AOP.
Destruction des produits pharmaceutiques par l'ozone
L'ozone est très efficace contre la plupart des produits pharmaceutiques présents dans les eaux usées de fabrication et dans les stations d'épuration.
Traitement des Résidus Pharmaceutiques à l'Ozone.
Environ 100 000 produits chimiques divers sont enregistrés dans l'Union européenne (UE). Sur ces 100 000 substances, environ 30 000 sont distribuées en grandes quantités, à raison d'une tonne par an ou plus pour la consommation humaine. Lors de la production, de l'élimination et de l'utilisation régulière, une part importante de ces substances actives (micropolluants) pénètre inévitablement dans l'environnement aquatique.
Les produits pharmaceutiques constituent l'une des catégories les plus importantes de contaminants émergents dans les processus de traitement de l'eau et ont un impact direct sur la santé humaine et l'écosystème. Les sources de produits pharmaceutiques comprennent les résidus d'élevage, les décharges des hôpitaux, l'aquaculture et les rejets des effluents d'eaux usées domestiques et industrielles. Parmi ces sources, le traitement des eaux usées est devenu de plus en plus difficile pour plusieurs raisons, notamment:
- Les eaux usées rejetées contiennent des groupes de micropolluants (c'est-à-dire des substances actives pharmaceutiques) qui résistent aux processus de traitement biologique des eaux usées. Cela est dû à la complexité des structures moléculaires de ces composés.
- Réglementation stricte sur les limites de rejet des effluents
Les résidus pharmaceutiques non traités favorisent l'émergence de souches bactériennes résistantes aux antibiotiques.
Traitement des Micropolluants Dans la Municipalité de Kungsbacka
Méthodes de Traitement des Résidus Pharmaceutiques Chez les Fabricants: Avantages et défis.
La technologie de l'ozone offre une alternative rentable à la destruction traditionnelle par incinération. Mellifiq utilise les systèmes techniques RENA CIP ou RENA AOP d'Ozonetech pour décomposer ces micropolluants, ce qui permet d'économiser une grande partie des coûts opérationnels associés à la destruction. La figure ci-dessous présente des estimations des coûts opérationnels, en comparant le chauffage et l'évaporation de l'eau de traitement et le traitement à l'ozone des micropolluants. Il convient de noter que les coûts de manutention liés à la destruction par incinération hors site ne sont pas inclus dans la comparaison ci-dessous.
Coût Annuel de la Destruction des Résidus Pharmaceutiques
Le graphique illustre les coûts opérationnels de l'élimination des micropolluants pharmaceutiques par traitement à l'ozone ou incinération. Même si le débit des eaux usées de traitement varie généralement entre 0,5 et 2 m3/jour dans une usine pharmaceutique, les coûts associés sont potentiellement élevés. Le traitement à l'ozone permet d'éviter ces coûts.
Traiter à la source
De grandes quantités de micropolluants sont rejetées directement par les hôpitaux et les usines de production pharmaceutique à des concentrations élevées. Toutefois, la majorité des résidus d'IPA proviennent des stations d'épuration municipales. Système d'ozone avec réservoir complémentaire utilisé pour le traitement des produits pharmaceutiques.
Système d'Élimination des Résidus Pharmaceutiques
Le traitement sur place des résidus pharmaceutiques (turquoise) élimine la nécessité d'un transport coûteux et d'une destruction hors site (bleu).
Dans les installations de production pharmaceutique
Dans les hôpitaux et les établissements de soins de santé
Le traitement des micropolluants à la source permet d'alléger la charge en IPA de la station d'épuration municipale.
Dans les stations d'épuration municipales
Une quatrième étape de traitement éliminant les résidus pharmaceutiques peut facilement être intégrée dans une installation de traitement des eaux usées existante.
Choisir le service, le champ d'application et la capacité appropriés.
La réussite d'un système de traitement avancé à grande échelle implique une analyse, une technologie et des services appropriés du début à la fin. Mellifiq est un fournisseur de solutions, qui propose des technologies d'oxydation et des systèmes de séparation, et qui s'attache à trouver la combinaison de technologies la mieux adaptée à chaque installation.
Services d'ingénierie internes
Chaque système quittant notre site de production est passé par les mêmes étapes de conception. Toutes les étapes sont réalisées par nos experts internes.
Projets pilotes
Ce service unique permet une personnalisation complète en fonction de la qualité spécifique de l'eau.
Installation
Nous proposons des services d'installation complets si nécessaire et une assistance complète tout au long du processus.
Services de Commissionnement
Une fois le système installé, nous optimisons le fonctionnement en fonction des conditions locales du site afin d'obtenir une efficacité maximale et des coûts d'exploitation les plus bas possibles.
Fabrication et contrôle de la qualité
Le système conçu est construit et assemblé par Mellifiq. En tant que fabricant d'équipement d'origine, nous validons les performances et le fonctionnement avant l'expédition.
CFD
Nous utilisons la dynamique des fluides numérique pour garantir la capacité de traitement maximale de la technologie d'oxydation.
Conception du système
Nous personnalisons la solution complète en utilisant un certain nombre de technologies telles que l'ozone, la filtration au charbon et les procédés d'oxydation avancés (AOP), mis au point avec la CAO.
Exemple de dynamique des fluides numérique (CFD) pour garantir des taux de réaction maximaux. Nos services de CFD sont l'un des nombreux aspects clés de la conception efficace d'un système d'élimination des IPA.
Pièges. Soyez Conscient des Défauts de Conception. Voici un Guide Rapide Pour les Eviter.
- Effectuer une analyse appropriée des concentrations d'API et de la qualité de l'eau pour déterminer la concentration d'ozone dissous et le type de système.
- Choisissez soigneusement les méthodes de prétraitement et de traitement post-oxydation appropriées afin d'éviter des résultats inadéquats ou une maintenance excessive.
- Choisissez la technologie de combinaison appropriée pour éviter des coûts d'investissement et d'exploitation élevés.
- Choisissez une solution clé en main auprès d'un fournisseur disposant d'une grande expertise en matière d'ingénierie et d'approvisionnement.
Système d'expansion conteneurisé actuel pour le traitement sur place des micropolluants.
Systèmes d'Ozone à Décharge Corona de Qualité Supérieure..
Nous basons chaque solution d'élimination des micropolluants sur une conception et une ingénierie sur mesure, combinant l'ozone avec des étapes de prétraitement et de polissage appropriées. En fonction des exigences, nous concevons nos systèmes de manière à éliminer jusqu'à 100 % des résidus pharmaceutiques.
Tous les systèmes RENA d'Ozonetech sont conçus avec le plus grand souci du détail et de la performance, en particulier une faible consommation d'énergie et un faible besoin d'entretien. Les résidus pharmaceutiques sont généralement présents à des niveaux de l'ordre du nanogramme ou du microgramme, en fonction de la source. Nos conceptions les plus courantes couvrent le traitement à l'ozone, qui dégrade les micropolluants à un taux très élevé, suivi d'un polissage du filtre à charbon ou d'une ozonation prolongée. Nos conceptions permettent des coûts de traitement inférieurs à 0,0065 €/m3.
Les API peuvent être neutralisés rapidement, ce qui permet de réduire l'empreinte globale du système.
Un système d'ozone RENA clé en main peut traiter plus de 1 000 m3/h d'eau avec un encombrement de moins de 7 m2, adapté à une conception en conteneur en fonction des conditions locales.
Polissage Final Conçu en Interne.
Toutes les solutions de traitement de l'eau combinant un système RENA et une étape de polissage final sont dimensionnées et configurées pour chaque client et tâche spécifique. Avec l'introduction de Water Maid, une marque de Mellifiq, O-GAC™, le temps et le coût de remplacement du charbon actif sont fortement réduits.
La capacité de traitement d'un système d'ozone est constante dans le temps. L'ajout de charbon actif comme étape de polissage maximise la quantité de micropolluants éliminés - jusqu'à 99%.
Exemple de dégradation du paracétamol
Des tests à l'échelle pilote conçus en interne ont démontré une élimination de 99 % du paracétamol directement à partir d'un effluent d'usine de production pharmaceutique avec une concentration optimale de la dose d'ozone. L'une des voies de dégradation du paracétamol au cours du processus de traitement à l'ozone est l'attaque du radical hydroxyle sur l'anneau aromatique, suivie d'une hydroxylation. Les composés pharmaceutiques ont une vitesse de réaction qui dépend directement de la concentration de la substance active présente dans le mélange. Une figure schématique est présentée ci-dessous où la voie d'oxydation et une représentation de l'ordre de réaction sont affichées.
Traitement à l'ozone du paracétamol
Aperçu de l'ordre des réactions
Il existe différents types de réactions chimiques. L'ordre d'une réaction chimique est défini comme la dépendance de la vitesse de réaction par rapport à la concentration des réactifs. Des graphiques représentatifs des 1er, 2e et 3e ordres de réaction sont présentés ci-dessous:
Il est important de déterminer la cinétique de la réaction afin de mettre à l'échelle un système de traitement à l'ozone. Mellifiq propose des services de projets pilotes pour déterminer les exigences de traitement spécifiques pour des flux d'eaux usées spécifiques, y compris les usines pharmaceutiques et les eaux usées des hôpitaux. Contactez-nous pour plus d'informations.
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