Application of membrane bioreactors for the purpose of wastewater purification from bioresistic pharmaceutical products
DOI:
https://doi.org/10.18372/2310-5461.45.14573Keywords:
biological treatment, biomembrane installation, life cycle, membrane bioreactor, wastewater, pharmaceuticals, pharmaceutical wasteAbstract
The article deals with the negative impact of illiquid pharmaceuticals that are not properly utilized on the environment. A significant problem is that about 140,000 tonnes of pharmaceuticals are not used and are converted to waste in the EU countries. About 30% of them are not properly utilized. Despite the fact that EU legislation requires the establishment of a system for collecting and disposing of unused drugs in healthcare facilities, there is no such system at present. One of the main ways for pharmaceuticals to enter surface and groundwater are sewage effluents from pharmaceutical factories, urban sewage, hospital sewage, as well as landfills for solid waste. It is not always possible to determine the concentrations of all pharmaceuticals in the effluent. Therefore, the problem of their removal from wastewater is urgent today. The article presents a comparative analysis of the effectiveness of known methods and technologies for the treatment of wastewater and other waters from pharmaceuticals. It is shown that the existing treatment plants in Ukraine are not adapted for either removal or decomposition of medicines. There is also no regulatory framework governing the discharge of organic micro-pollutants into water bodies. The conclusion is made about the necessity of considering the life cycle of pharmaceuticals. The strategic approach to the environmental impact of the pharmacological industry should determine specific actions at all stages of the life cycle, from research, design and development to final disposal. Recommendations on the use of membrane bioreactors for the removal of pharmaceuticals from wastewater have been formed. A block diagram of a universal two-stage membrane bioreactor is proposed, which is intended for carrying out both biosynthesis processes with the use of producing microorganisms and bioconversion processes with simultaneous purification and concentration of target biologically active substances. The advantages of using such schemes are shown, as well as recommendations on the use of calculation methods for treatment installations.
References
Розпорядження КМУ від 08.11.2017 № 820-р. Про схвалення Національної стратегії управління відходами в Україні до 2030 року. URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/820-2017-%D1%80.
СТ-Н МОЗУ 42-4.0:2016. Лікарські засоби. Належна виробнича практика. К.: МОЗ України. 2016. 335 с.
Вовк О. О., Бойченко С. В. Причинно-наслідковий аналіз стану екологічної безпеки під час виробництва та використання фармацевтичної продукції. Наукоємні технології. 2017. Т. 33. № 1. С. 71-77. DOI: 10.18372/2310-5461.33.11562
Екологічна відповідальність: досвід ЄС та можливості для України. Аналітичний документ. Ресурсно-аналітичний центр «Суспільство і довкілля». 2018. 42 с. URL: http://www.rac.org.ua/priorities/ environmental-dimension-of-european-integration/eld-directive.
Долина Л. Ф., Савіна О. П. Очищення вод від залишків лікарських препаратів. Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту. 2018. № 3 (75). С. 36–51.
Ремез Н. С., Бойко А. Г. Зменшення споживання води за рахунок альтернативного знешкодження фізіологічних відходів людини. Наукоємні технології. 2017. № 2 (34). С. 158-161. DOI: 10.18372/2310-5461.34.11614
Баренбойм Г. М., Чиганова М. А. Загрязнение поверхностных и сточных вод лекарственными препаратами. Вода: химия и экология. 2012. № 10. С. 40-46.
Баренбойм Г. М., Чигано М. А. Загрязнение поверхностных и сточных вод лекарственными препаратами. Вода: Химия и экология. 2012. №10. С. 40–46.
Dolina L. F., Mashykhina P. B., Dolina D. A. Technology for water purification from residues of drugs and plastic. Наука та прогрес транспорту. 2019. № 4. С. 26–36.
Шаманський С. Й., Бойченко С. В. Енергоефективна та екологічно безпечна технологія стабілізації осадів стічних вод авіапідприємств. Восточно-европейский журнал передовых технологий. 2015. №5/8 (77). С. 39–45.
Кудряшов В. Л. Мембранный биореактор – новое гибридное оборудование для производства пищевых БАВ, биопрепаратов и очистки стоков. Пищевая промышленность. 2018. № 1. С. 14–18.
Баландина А. Г., Хангильдин Р. И., Ибрагимов И. Г., Мартяшева В. А. Развитие мембранных технологий и возможность их применения для очистки сточных вод предприятий химии и нефтехимии. Нефтегазовое дело (электронный научный журнал). 2015 № 5 (34). С. 158-161.
Абдуллин И. Ш., Ибрагимов Р. Г., Парошин В. В., Зайцева О. В. Композиционные мембраны. Вестник Казанского технологического университета. 2012. № 15. С. 67-75.
Кулагин В. А., Ивченко О. А., Кулагина Л. В. Актуальные тенденции развития мембранных технологий. Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технологии. 2017. № 10(1). С. 24-35.
Латыпов Э. Д., Шавалиев М. Ф. Использование мембран и мембранных технологий для биотехнологических производств. Вестник Казанского технологического университета. 2016. № 8. С. 134-138.
Абдуллин И. Ш., Ибрагимов Р. Г., Парошин В. В., Зайцева О. В. Модификация композиционных мембран. Вестник Казанского технологического университета. 2012. № 15. С. 76-84.
Шпаков А. Антибиотики и стероиды отравляют сточные воды: Смерть из канализации Коммерсант. 1999. URL: https://www.kommersant.ru/doc/220792. (Accessed : 04.06.2019).
Лившиц В. Лекарства как экологическая проблема URL:http://proza.ru/2013/02/27/1830 (дата звернення 19.06.2018).
Бактерии обзавелись иммунитетом. Санкт-Петербургские Ведомости. 2014. URL: https://spbvedomosti.ru/news/obshchestvo/bakterii_obzavelis_immunitetom/ (04.06.2018).
Probe: Pharmaceuticals In Drinking Water (n.d.). Retrived from URL: https://www.cbsnews.com/news/probe-pharmaceuticals-in-drinking-water/ (24.02.2020).
Антибиотики в воде! URL: http://www.vetom.com.ua/news/url/antibiotiki_v_vode (24.02.2020).
Boichenko M. S., Vovk O. O., Boichenko S. V., Shamanskyi S. I. Perspectives of wastewater purification from biorezistant pharmaceutical products and biogenic elements. Энерготехнологии и ресурсосбережение. 2018. №3. С. 62–72.
Кримець Г. В., Хондока Т. А. Advanced oxidation processes для очистки сточных вод фармацевтических предприятий от антибиотиков. Молодий вчений. 2018. №2 (54). С. 442–444.
Гала Л. О. Розроблення сучасних підходів до формування екологічної відповідальності аптечних працівників за належне знищення лікарських засобів. Фармацевтичний журнал. 2019. № 4. С. 12-22.
Бодік І., Пітер Р. Стійка санітарія в Центральній та Східній Європі відповідаючи потребам малих та середніх населених пунктів. Словакія: UVTIP Nitra, 2008. 90с.
Левандовський Л. В., Бублієнко М. О., Семенова О. І. Природоохоронні технології та обладнання. К.: НУХТ, 2013. 243 с.
Волошин М. Д., Щербак О. Л., Черненко Я. М., Корнієнко І. М. Удосконалення технології біологічної очистки стічних вод. Дніпродзержинськ: Дніпродзержинський державний технічний університет, 2009. 230 с.
Петрук В. Г., Северин Л. І., Васильківський І. В., Безвозюк І. І. Природоохоронні технології. Навчальний посібник. Ч.2 : Методи очищення стічних вод. Вінниця : ВНТУ. 2014. 258 с.
Яковлев С. В., Карюхина Т. А., Рыбаков С. А. и др. Очистка сточных вод предприятий химико-фармацевтической промышленности. М.: Стройиздат. 1985. 252 с.
Куц А. М., Шиян П. Л., Домарецький В. А., Мельник І. В. Інноваційна анаеробно-аеробна технологія очистки стічних вод та відходів підприємств харчової промисловості. Наукові праці Одеської національної академія харчових технологій. Випуск 40. Том 2. 2011. С. 83–87.
Стабніков В. П. Розробка способу анаеробного очищення стічних вод з використанням залізовідновлювальних бактерій: Автореф. дис. … канд. техн. наук: 03.00.20 «Біотехнологія». К.: Національний університет харчових технологій, 2006. 21 с.
Саблій Л. А., Кузьмінський Є. В., Жукова В. С., Бляшина М. В. Технологія біологічного очищення стічних вод української антарктичної станції академік Вернадський. Український антарктичний журнал. 2014. № 13. С. 281-287.
Лаптев А. Г., Фарахов М. И., Башаров М. М. и др. Энерго- и ресурсосберегающие технологии и аппараты очистки жидкостей в нефтехимии и энергетике. Казань.: Отечество. 2012. 410 с.
Никовская Г. Н., Калиниченко К. В. Биотехнология утилизации осадков муниципальных сточных вод. Biotechnologia Acta. 2014. Т. 7. № 3. С. 21-32. URL: http://nbuv.gov.ua.
Степанов С. В., Стрелков А. К., Сташок Ю. Е. и др. Очистка сточных вод Сызранского НПЗ в мембранном биореакторе. Водоснабжение и санитарная техника. 2012. № 3. С. 23-35.
Видякин М. Н., Поляков А. М., Соловьев С. А. Краткий анализ рынка оборудования технологии мембранного биореактора (МБР). Вода Magazine. 2009. № 6. С. 12-24.
Морозова К. М. Принципы расчета систем биологической очистки сточных вод. Водоснабжение и санитарная техника. 2009. № 1. С. 12-24.
Степанов С. В., Швецов В. Н., Морозова К. М., Беляков А. В. Исследование технологии нитри-денитрификации для очистки нефтесодержащихсточных вод. Водоснабжение и санитарная техника. 2013. № 5.
Швецов В. Н., Морозова К. М. Расчет сооружений биологической очистки сточныхвод с удалением биогенных элементов. Сборник докладов научно-техн. конф. к 100-летию журнала Водоснабжение и санитарная техника. М., 2013.
Вовк О. О., Бойченко М. С., Матвєєва І. В., Жук О. В., Бойченко С. В. Бактеріофаги: нова парадигма та переваги перед антибіотиками у лікувально-профілактичних цілях. Наукоємні технології. 2017. Т. 34. - № 2. С. 150–157. DOI: 10.18372/2310-5461.34.11613
Goldstein S., Meyerstein D., Czapski G. The Fenton reagents. Free Radical Biology and Medicine Journal. 1993. Vol. 15, No. 4. pp. 435-445.
