Är du intresserad?
Reningssystem för mikroföroreningar och läkemedelsrester
Den globala läkemedelsanvändningen har ökat stadigt under de senaste decennierna och de totala utgifterna förutspås fortsätta att växa under de kommande åren. Denna ökning drivs av en rad faktorer, inklusive den ständigt växande globala konkurrensen som balanseras av utgångna patent och ökningen av generiska läkemedel, nya produktintag för att nämna några. Allt detta har resulterat i ökande koncentrationer av läkemedelsrester i vårt avloppsvatten. Detta utgör en enorm utmaning för avloppsvattenhanteringen runt om i världen som behöver ta itu med de potentiella effekterna som dessa läkemedelsrester har på dricksvattenkvaliteten, ekosystemet och människors och andra levande organismers hälsa.
Nuvarande behandlingsteknik som används i avloppsreningsverk är vanligtvis inte lämplig för att avlägsna mikrobiella stabila kemiska föroreningar och utvärderingen av avlägsningseffektiviteten som tillämpas idag är inte fullständig. Läkemedelsrester och andra framväxande ämnen passerar genom moderna avloppsreningsverk och hamnar i det mottagande vattnet och slammet.
Ämnen som antibiotika (t.ex. Amoxicillin och Ciprofloxacin), betablockerare och läkemedel som morfin och kodein är svåra och ofta omöjliga att behandla i reningsverk på grund av deras komplexa kemiska strukturer. Sådana ämnen har en negativ effekt på fisk, växter och hela ekosystem och ackumuleras över tid på grund av deras icke-biologiskt nedbrytbara egenskaper.
Mellifiq har mer än 20 års erfarenhet av att implementera avancerade oxidationslösningar och tekniker inom vattenbehandling för ett brett spektrum av industrier och kommuner och statliga organisationer. Våra innovativa lösningar, som kombinerar ozon och konventionell teknik, är idealiska för vatten- och luftrening i produktionsprocessen såväl som för behandling av utsläppsvatten.
Vårt mål är att erbjuda en mer effektiv och hållbar lösning som hjälper dig att förbättra ditt företags lönsamhet och produktionskvalitet. Genom att minska dina energikostnader kommer du också automatiskt att sänka dina produktionsanläggningars miljöpåverkan.
En hälsorisk som kan elimineras
Kan läkemedelsrester tas bort effektivt och hållbart?
Diklofenak
Prozac
Naproxen
Ibuprofen
Acetaminophen
Tetracycline
Ja, det går
Antibiotika, värktabletter och antiseptiska medel är exempel på mediciner som kan vara livsviktiga för människors hälsa, samtidigt som de har skadliga effekter på miljön.
En stor del av de läkemedel som konsumeras av människor har under lång tid påverkat naturen via avloppsvattnet. Denna ackumulering av läkemedel och mikroföroreningar kan nu stoppas genom att avloppsvattnet renas från farmaceutiska aktiva substanser (API) innan det släpps ut.
Både privata och offentliga aktörer världen över har tagit initiativ för att främja utvecklingen inom rening av utsläpp av skadliga mikroföroreningar.
Mellifiq är ett globalt teknikföretag specialiserat på de mest effektiva behandlingsmetoderna för rening av farmaceutiska aktiva substanser i avloppsreningsverk och i läkemedelsindustrin.
Här presenterar vi vår teknologi, ingenjörskunskap och de konsulttjänster som behövs för att leverera de mest kostnads- och energieffektiva reningslösningarna.
Endast en bråkdel av alla farmaceutiska aktiva substanser (API) kan renas med hjälp av traditionell reningsteknik vilket betyder att en stor del av läkemedelsresterna idag hamnar i naturen och leder till skadliga effekter på flora, fauna och slutligen också på människan.
I Sverige använder vi mer än 1 000 olika aktiva substanser i cirka 7 600 olika läkemedel. Till detta kommer ett ungefär lika stort antal hjälpämnen och många sorters förpackningsmaterial. De flesta nya läkemedel som godkänns för försäljning i Sverige är nya fabrikat av redan tidigare kända och använda substanser. Nya substanser tillkommer dock varje år.
Vanligt förekommande läkemedelsrester
Här listas några läkemedelsföroreningar som är vanligt förekommande i avloppsströmmen:
Paracetamol
Paracetamol (N-acetyl-4-aminofenol) är en grupp läkemedel (t.ex. Alvedon) som finns i milda analgetika eller icke-steroida antiinflammatoriska läkemedel som säljs i stora mängder. De används ofta för att minska smärta och febersymptom. Den beräknade årliga världsproduktionen av paracetamol är cirka 145 000 ton. Paracetamolmolekylen består av en bensenringkärna, substituerad med en hydroxylgrupp och kväveatomen i en acetamid. Mer info om paracetamolnedbrytningen med ozonbehandling finns nedan.
Kodein
Kodein (3-metylmorfin) är ett narkotiskt läkemedel (t.ex. Oramorph) som används för att behandla måttlig smärta och hosta. Den består av en aromatisk ring och en kvartär kolatom kopplad till en tertiär amingrupp med två andra kolatomer. Denna kemiska egenskap är också känd som morfinregeln. Molekylen består av totalt fem ringar, varav tre är i samma plan.
Diklofenak
Diklofenak 2-(2, 6-dikloranillino) fenylättiksyra är ett icke-steroid antiinflammatoriskt läkemedel (dvs Voltaren) som är lättillgängligt i medicinska butiker och hundratals ton säljs över hela världen varje år. Den består av två intilliggande aromatiska ringar, där en ring bär ett karboxylat och den andra, en fenylring, binder vinkelrätt mot toppen av den aromatiska ringen med två orto-klorgrupper.
Propofol
Propofol (2,6-bis (1-metyletyl) fenol) är en stabil molekyl och ett intravenöst anestesimedel som används för att upprätthålla allmän anestesi (t.ex. Propoven). Propofol består av en bensenring och en isopropylgrupp. Propofol, liksom de andra föreningarna som nämns ovan, bryts effektivt ned till under detektionsnivåer med ozonbehandling. Propofol i synnerhet har visat en första ordningens reaktion i typ i ett typiskt avloppsvattenavlopp från läkemedelsindustrin.
Läkemedelsutsläpp – främsta källor
Sjukhus
Läkemedel kan hittas i naturligt vatten som ett resultat av att man spolar ner kvarvarande produkter i privata hem, men sjukhus är en stor källa. Därför bör ozonteknik övervägas för att förbättra prestanda hos reningsverk för sjukhus eller som tertiär vid kommunala reningsverk. Det har visat sig att sjukhus bidrar till cirka 20 % av läkemedelsbelastningen i avloppsströmmar enligt EU PILLS-projektet.
Läkemedelsindustrin
Läkemedelsindustrin kan vidta åtgärder för att eliminera läkemedelsresterna i avloppsvattnet i produktionsprocessen. Industrin är en viktig källa till de farmaceutiska mikroföroreningar som kan identifieras i kommunala avloppsreningsverk. Kraven ökar nu på tillverkarna att eliminera läkemedelsresterna innan avloppsvattnet släpps ut.
Metoder för att behandla läkemedelsrester
Idag finns det flera tekniker som kan bli ett komplement till avloppsreningsverkens sekundära, biologiska behandling.
Pulveriserat aktivt kol (PAC)
PAC fungerar som ett effektivt mikroföroreningsfilter och kan användas som ett tertiärt reningssteg vid rening av avloppsvatten. Det kan ta bort upp till 86 % av läkemedelsrester genom adsorption och ger inte bara omvandling av målsubstanser utan avlägsnande.
UV
UV-ljus är ett kostnadseffektivt sätt att rena process- och avloppsvatten men har en begränsad förmåga att bryta ner läkemedelsrester. Kovalova, et al. (2013) har rapporterat att 33 % av dessa substanser kan reduceras med denna teknik. UV är effektivt mot jodkontrastmedia.
Ozonbehandling
Ozon är ett kraftfullt oxidationsmedel som effektivt bryter kovalenta bindningar i komplexa molekyler, vilket gör ozon till en mycket framgångsrik teknik för att ta bort läkemedel i process- och avloppsvatten. Ozon kan även användas i avancerade oxidationsprocesser (AOP) för att främja bildningen av hydroxylradikaler som ökar oxidationspotentialen vid behandling av de mest svårnedbrytbara substanserna. Det har bekräftats att ozonteknik kan rena 100% av läkemedelsresterna i processavloppsströmmar. Typiskt applicerad mängd ozon är 0,3-1,2 g O3/g DOC (inlöst organiskt kol) enligt Barasel, et al. (2015). Barasel, et al. (2015).
Mellifiq har över 20 års erfarenhet av avancerade oxidationsprocesser och har framgångsrikt utfört projekt tillsammans med industrin med 100 % nedbrytning av läkemedelsrester i processavloppsvatten. Figuren nedan visar resultatet efter behandling av ett vanligt förekommande läkemedel med ozon och ozon-AOP.
Destruktion av läkemedel med ozon
Ozon är mycket effektivt mot de flesta läkemedel som finns i processavloppsvattnet från läkemedelstillverkning och i reningsverk.
Ozonbehandling av farmaceutiska rester.
EU har omkring 100 000 kemikalier registrerade. Av dessa används cirka 30 000 i stora mängder, ett ton per år eller mer, för konsumtion av människor. En stor del av dessa aktiva substanser (mikroföroreningar) når oundvikligen vattenmiljön – från tillverkningen, användningen och avfallshanteringen.
Läkemedel är en av de viktigaste nya föroreningarna i vattenreningsprocesser och har direkt påverkan på människors välbefinnande och ekosystemet. Källor till läkemedelsutsläppen är bland annat rester från djuruppfödning, sjukhus, fiskodlingar samt kommunala och industriella avloppsutsläpp. Behandling av avloppsvatten har dessutom blivit svårare av flera anledningar. Några exempel:
- Avloppsvattnet innehåller kluster av farmaceutiska aktiva substanser. Dessa mikroföroreningar kan vara resistenta mot befintliga behandlingsprocesser på grund av deras komplexa molekylära strukturer som är svåra att behandla på traditionellt vis.
- Stränga regler för utsläppsgränser för avloppsvatten
Obehandlade läkemedelsrester i avloppsvatten bidrar starkt till de växande problemen med antibiotikaresistenta bakteriestammar.
Treating Micropollutants at Kungsbacka Municipality
Metoder för att behandla läkemedelssubstanser i processvatten.
Ozonteknik är ett mycket kostnadseffektivt alternativ till förbränning av läkemedelssubstanser. Mellifiq använder Ozonetech RENA CIP eller Ozonetech RENA AOP för att effektivt bryta ner läkemedelssubstanser till en låg driftskostnad. Figuren nedan visar en jämförelse av driftkostnaderna för ett fullskaligt ozonsystem och destruktion genom uppvärmning och avdunstning av processvatten. Observera att eventuella kostnader för transport och hantering av tredje parts avfallshanteringsföretag inte ingår i uppskattningen.
Årlig destruktionskostnad för läkemedelsrester
Diagrammet illustrerar driftskostnader för eliminering av läkemedel och mikroföroreningar genom ozonbehandling jämfört med förbränning. Även om flödet av processavloppsvattnet vanligtvis ligger mellan 0,5-2 m3 / dag vid en produktionsanläggning för läkemedel, är kostnaderna potentiellt höga. Detta kan undvikas genom ozonbehandling.
Behandla vid källan
Stora mängder mikroföroreningar i höga koncentrationer släpps ut från sjukhus och anläggningar för läkemedelstillverkning. Den största delen av alla farmaceutiska aktiva substanser (API) kan dock spåras till kommunala avloppsreningsverk.
System för borttagning av läkemedelsrester
Behandling på plats av läkemedelsrester (turkos) eliminerar behovet av dyra transporter och nedbrytning på annan plats (blå).
På anläggningar för läkemedelstillverkning
På sjukhus och vårdmottagningar
När mikroföroreningar behandlas vid källan minskar mängden API på det kommunala avloppsreningsverket.
På kommunala avloppsreningsverk
Ett fjärde behandlingssteg som tar bort läkemedelsrester kan enkelt eftermonteras i en befintlig avloppsreningsanläggning.
Välj lämplig service, omfattning och kapacitet.
För att lyckas med ett fullskaligt avancerat behandlingsystem är det viktigt att från projektets början till dess slut, göra korrekta analyser, välja rätt teknik och de rätta tjänsterna. Mellifiq levererar lösningar baserade på oxidations-tekniker och separationssystem. Vårt mål är alltid att hitta den bästa kombination, skräddarsydd för varje kund och anläggning.
Egen utveckling och tillverkning
Varje system som lämnar vår produktionsanläggning har gått igenom samma designsteg. Alla steg utförs av våra interna experter.
Pilotprojekt
Denna unika tjänst gör det möjligt att skräddarsy varje lösning baserat på den specifika vattenkvaliteten.
Installation
Vid behov erbjuder vi kompletta installationstjänster och full assistans under hela processen.
Driftsättning
När systemet har installerats optimerar vi driften utifrån lokala förhållanden för en smidig driftupplevelse för att uppnå maximal effektivitet och lägsta möjliga driftskostnader.
Tillverknings- och kvalitetskontroll
The designed system is constructed and assembled by Mellifiq. As an original equipment manufacturer, we validate performance and operation before shipping.
CFD
Vi använder simuleringsverktyg (computational fluid dynamics) för att i varje enskilt fall säkerställa att oxidationstekniken maximerar behandlingskapaciteten.
Systemdesign
Vi använder flera teknologier när vi kundanpassar lösningen. Exempelvis ozonbehandling, kolfilter och avancerade oxidationsprocesser (AOP). Lösningen finjusteras med CAD.
Exempel på beräkningsströmningsdynamik (CFD) för att säkerställa maximal reaktionshastighet. Våra CFD-tjänster är en av flera nyckelfaktorer för att kunna designa ett effektivt system för rening av läkemedelsrester.
Fallgropar. Se upp för brister i designen. Här är en snabb guide hur de kan undvikas.
- Analysera vattenkvaliteten och koncentrationerna av läkemedelsrester för att kunna bestämma mängden inlöst ozon och vilket typ av system som är mest lämpligt.
- Välj förbehandlings- och efterbehandlingsmetoder noggrant för att undvika otillräckliga behandlingsresultat eller alltför stort underhållsbehov.
- Välj rätt kombinationsteknik för att undvika höga investerings- och driftskostnader.
- Välj en komplett nyckelfärdig lösning från en leverantör som är expert på dessa typer av systemlösningar.
Ett installerat containersystem för behandling av mikroföroreningar på plats hos kunden.
Högklassiga ozonsystem med koronaurladdning.
Alla våra system för behandling av mikroföroreningar är skräddarsydda och kombinerar ozonbehandling med lämplig förbehandling och poleringssteg. Beroende på de krav som ställs designar vi våra system för rening av läkemedelsrester med upp till 100 % reningsgrad.
Alla Ozonetech RENA system utformas med stor vikt på detaljer och prestanda, speciellt låg energikonsumtion och minimalt underhållsbehov. Koncentrationerna av läkemedelsresterna ligger normalt på nano- och mikrogramsnivåer, beroende på källan. Vår vanligaste design består av ozonrening som bryter ner mikroföroreningar i mycket snabb takt, följd av kolfilter som poleringssteg, eller utökad ozonering. Med våra designlösningar kan behandlingskostnaden understiga 0,0065 EUR per kubikmeter kontaminerat vatten.
API:er kan neutraliseras i höga hastigheter, vilket möjliggör lägre totalt avtryck på miljön.
Ett nyckelfärdigt RENA ozonsystem kan behandla över 1 000 m3/h vatten på en yta så liten som 7 m2 eller mindre. RENA-systemen går utmärkt att installera i en container, beroende på lokala förhållanden.
Internt designad slutpolering.
Alla vattenbehandlingssystem som kombinerar ett RENA-system och ett slutpoleringssteg dimensioneras och konfigureras för varje kund och uppgift. Med introduktionen av Mellifiqs produktvarumärke Water Maid, minskar kostnaden för O-GAC™, samt tiden och kostnaden för bytet av det aktiva kolet avsevärt.
Ett ozonsystems behandlingskapacitet är konstant över tiden. Genom att lägga till ett poleringssteg med aktivt kol maximeras mängden mikroföroreningar som tas bort – upp till 99 %.
Paracetamol – nedbrytningsexempel
Våra egna pilottester har visat över 99 % reduktion av paracetamol i ett utsläpp direkt från en produktionsanläggning, med hjälp av ozonbehandling med optimal ozondos. En av reaktionsmekanismerna för nedbrytning av paracetamol under behandlingsprocessen med ozon är radikalreaktioner på den aromatiska ringen med efterföljande hydroxylering. Farmaceutiska föreningar har en reaktionshastighet som är direkt beroende av koncentrationen av aktiv substans i blandningen. Den schematiska illustrationen nedan visar oxidationsvägen och reaktionsordningen.
Ozonbehandling av paracetamol
Reaktionsordning
Det finns olika typer av kemiska reaktioner. Ordningen för alla kemiska reaktioner definieras som reaktionshastighetens beroende av koncentrationen av reaktanter i lösningen. Representativa grafer för 1:a, 2:a och 3:e ordningens reaktioner visas här nedan:
Det är viktigt att bestämma reaktionskinetiken för att kunna dimensionera ett fullskaligt ozonsystem. Mellifiq genomför pilotprojekt för att fastställa de specifika kraven som erfordras för enskilda avloppsvattenströmmar, bland annat för läkemedelsindustrin och avloppsvatten från sjukhus. Kontakta oss för mer information.
Rekommenderade produkter
Water Maid
- Trycksatta multimedia- och adsorptionssystem
- Automatisk backspolning
- Brett kapacitetsområde
- Mycket effektiv polering för fullständig borttagning
