Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất các loại thuốc vitamin bằng phương pháp bùn hoạt tính hiếu khí

Đồ án tốt nghiệp 1.1 Cơ sở hình thành đề tài Ngày nay, cùng tiến theo đà phát triển của nền kinh tế và sự gia tăng dân số, nhu cầu chăm sóc sức khoẻ của người dân cũng được đặt lên hàng đầu. Từ nhu cầu đó mà ngành dược phẩm nước ta đã có những bước phát triển vượt bậc làm đa dạng và phong phú hơn các dược phẩm sản xuất trong nước bên cạnh những sản phẩm nhập khẩu từ nước ngoài. Và ngành dược Việt Nam với số lượng khoảng hơn 100 nhà máy của Trung ương và đòa phương đã đóng góp một vai trò lớn trong thò trường nội đòa. Theo đònh hướng của Nghò quyết Hội nghò lần thứ 2 của Ban chấp hành Trung ương Đảng Cộng Sản VIII là “đến năm 2020 đạt công nghệ trình độ tiên tiến trong khu vực ASEAN ở các ngành kinh tế trọng điểm”, ngày 09/09/1996 Bộ trưởng Bộ Y tế đã ký quyết đònh số 1516/BYT-QĐ chính thức áp dụng tại Việt Nam tiêu chuẩn THỰC HÀNH TỐT SẢN XUẤT THUỐC (GMP) của Hiệp hội các nước Đông Nam Á (ASEAN), đồng thời yêu cầu các cơ sở sản xuất thuốc có kế hoạch triển khai thực hiện. Trong số các sản phẩm dược, thuốc vitamin C là một trong những sản phẩm chính thông dụng trên thò trường. Việc sản xuất bào chế vitamin này đã thải ra một lượng nước thải có những tính chất và thành phần đặc trưng gây nhiều tác hại xấu đến môi trường. Bởi khi hòa tan vào nước, các chất có nguồn gốc từ vitamin C sẽ kết hợp với nhau hình thành nên một lớp màng dẫn đến sự khó phân hủy, tồn lưu lâu dài trong môi trường và cơ thể sinh vật gây độc tích lũy, ảnh hưởng nguy hại đến cuộc sống. Vì vậy việc xử lý ô nhiễm sinh ra trong quá trình sản xuất thuốc là một trong những yếu tố cần thiết để các cơ sở dược phẩm đạt GMP. Đề tài “Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất các loại thuốc Vitamin bằng phương pháp bùn hoạt tính hiếu khí” được thực hiện nhằm tìm ra những giải pháp kỹ GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương SVTH : Nguyễn Thò Ngọc Linh Trang 1 Đồ án tốt nghiệp thuật hợp lý xử lý nước thải sản xuất Vitamin, góp phần vào công tác bảo vệ môi trường trong giai đoạn hiện nay. 1.2 Mục tiêu của đề tài Đi cùng với công tác bảo vệ môi trường và hướng tới thực hiện tiêu chuẩn thực hành tốt sản xuất trong lónh vực bào chế dược phẩm, đề tài được thực hiện với mục tiêu tìm ra phương pháp hiệu quả xử lý nước thải sản xuất Vitamin – một trong những loại thuốc bổ cần thiết cho nhu cầu hàng ngày của con người. Đây chính là cơ sở nhằm xây dựng giải pháp kỹ thuật để giải quyết vấn đề môi trường nói chung cho các xí nghiệp dược phẩm ở Việt Nam hiện nay. 1.3 Nội dung nghiên cứu  Tìm hiểu công nghệ bào chế dược phẩm ở Việt Nam.  Đánh giá mức độ ô nhiễm và nguồn gây ô nhiễm trong sản xuất bào chế dược phẩm.  Tiến hành phân tích các chỉ tiêu đầu vào của nước thải sản xuất Vitamin C (thí nghiệm với mẫu nhân tạo).  Tiến hành chạy mô hình thí nghiệm và phân tích các chỉ tiêu đầu ra với các tải trọng khác nhau.  Đưa ra kết quả để đánh giá khả năng xử lý nước thải sản xuất Vitamin C bằng công nghệ bùn hoạt tính hiếu khí. 1.4 Phương pháp nghiên cứu  Xây dựng mô hình mô phỏng bể sinh học hiếu khí – Aerotank với kích thước nhỏ, quy mô phòng thí nghiệm.  Vận hành mô hình mô phỏng để xử lý nước thải. GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương SVTH : Nguyễn Thò Ngọc Linh Trang 2 Đồ án tốt nghiệp  Kiểm nghiệm các đặc tính ô nhiễm của nước thải trước và sau xử lý để đánh giá hiệu quả xử lý.  Phương pháp phân tích: các thông số được phân tích theo phương pháp chuẩn (APHA, AWWA, TCVN 1995 và Standard Methods). Các thông số đo và phương pháp phân tích được trình bày trong bảng sau: Thông số Phương pháp phân tích pH pH kế COD Phương pháp đun hở SS Lọc, sấy 105 0 C, cân phân tích N-NH 4 Phương pháp Nessler, so màu bằng máy quang phổ kế hấp thu P - PO 4 Phương pháp ascorbic so màu bằng máy quang phổ kế hấp thu Bảng 1.1 Các thông số và phương pháp phân tích  Phương pháp xử lý số liệu: • Các số liệu được thể hiện trên các bảng biểu. • Số liệu được quản lý và xử lý bằng chương trình Microsoft Excel/Microsoft office 2000. • Văn bản soạn thảo được sử dụng trên chương trình Microsoft Word/Microsoft Office 2000 1.5 Phạm vi nghiên cứu GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương SVTH : Nguyễn Thò Ngọc Linh Trang 3 Đồ án tốt nghiệp  Do hạn chế về thời gian nên đề tài chỉ được thực hiện cho nước thải sản xuất thuốc Vitamin C – một trong những loại thuốc bổ thông dụng trên thò trường hiện nay.  Mô hình được sử dụng dưới dạng mô phỏng có kích thước nhỏ, áp dụng trong phòng thí nghiệm.  Ứng dụng đối với bể sinh học hiếu khí – Aerotank. GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương SVTH : Nguyễn Thò Ngọc Linh Trang 4 Đồ án tốt nghiệp Từ nhu cầu chăm sóc sức khỏe cho người dân, thò trường dược phẩm Việt Nam ngày càng có nhiều bước tiến mới. Bên cạnh các sản phẩm nhập khẩu từ nước ngoài, ngành dược trong nước cũng đã có nhiều kỹ thuật mới, nhiều dược chất mới, tá dược mới được đưa vào sử dụng góp phần làm phong phú và đa dạng hơn cho các sản phẩm dược Việt Nam. Nhưng để nâng cao chất lượng sản phẩm và tính cạnh tranh trên thò trường, các cơ sở sản xuất cần phải đầu tư nâng cấp nhằm hướng tới thực hiện Tiêu Chuẩn Thực Hành tốt sản xuất thuốc (GMP). 2.1 Tiêu chuẩn thực hành tốt sản xuất thuốc (GMP) GMP bắt đầu được hình thành từ những năm 1960 và cho đến nay nó đang áp dụng trên 100 quốc gia bao gồm: GMP của Mỹ, Canada, Nhật…; GMP của Châu u; GMP của ASEAN; GMP của Tổ Chức Y tế Thế Giới (WHO). Tại Việt Nam, đến năm 2002 có 20 cơ sở sản xuất dược phẩm đã được Bộ Y Tế duyệt và cấp giấy chứng nhận đạt tiêu chuẩn GMP – ASEAN. Thực hành tốt sản xuất thuốc (GMP: Good Manufacturing Practices) là hệ thống những quy đònh chung hay hướng dẫn nhằm đảm bảo các nhà sản xuất có thể cho ra những sản phẩm luôn luôn: - Đạt tiêu chuẩn chất lượng đã đăng ký. - An toàn cho người sử dụng. Trong quá trình sản xuất thuốc có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của thuốc như tình trạng lộn xộn, nhầm lẫn hay nhiễm/nhiễm chéo. Việc kiểm tra chất lượng thuốc có thể bò hạn chế vì chỉ kiểm tra một số mẫu đại diện cho lô sản xuất, khả năng của phương pháp hay thiết bò kiểm nghiệm có giới hạn. Do đó mục tiêu áp dụng GMP là giúp các nhà sản xuất thuốc phòng ngừa hay giảm thiểu các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng thuốc trong quá trình sản xuất. 2.1.1 Năm yếu tố quan trọng của GMP GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương SVTH : Nguyễn Thò Ngọc Linh Trang 5 Đồ án tốt nghiệp Môi trường Nguyên liệu Con người Quy trình Thiết bò 2.1.2 Mười nội dung chính của GMP Hình 2.1 Các nội dung chính trong GMP 2.1.3 Giao thao giữa GMP, ISO và TQM Học thuyết của Demming đã được xem là học thuyết có ảnh hưởng lớn nhất của thế kỷ 20 trong lónh vực quản lý chất lượng. Dựa vào học thuyết này, thế giới đã phát triển theo 2 hướng khác nhau: - Quản lý chất lượng trên cơ sở tiêu chuẩn hóa (Được phát triển mạnh ở Mỹ và Châu u mà đỉnh cao của nó hiện nay là ISO 9000). - Quản lý chất lượng toàn diện (được khởi xướng từ Nhật Bản và thành công ở nhiều nước Châu Á). GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương SVTH : Nguyễn Thò Ngọc Linh Trang 6 Khái niệm Nhân sự Nhà xưởng Thiết bò Vệ sinh Chất lượng Tự thanh tra Xử lý khiếu nại Tài liệu… Sản xuất Đồ án tốt nghiệp Thực hành tốt sản xuất (GMP) và Hệ thống tiêu chuẩn hóa quốc tế (ISO: International Organisation for Standardisation) giống nhau ở chỗ cùng xây dựng nên các tiêu chuẩn chất lượng và dùng các tiêu chuẩn này để đánh giá hệ thống chất lượng của một doanh nghiệp. Trong khi Quản lý chất lượng toàn diện (TQM: Total Quality Management) không đặt trọng tâm vào tiêu chuẩn hóa mà lại đặt trọng tâm vào con người. TQM không phải là một tiêu chuẩn do đó không có chính sách xét duyệt và cấp giấy chứng nhận đạt TQM. Về thực chất, cả 3 hệ thống GMP, ISO, TQM có những điểm giống nhau cơ bản về mục tiêu, chỉ khác nhau về sự hệ thống hóa hồ sơ và cách áp dụng. Mục tiêu cơ bản của GMP, ISO và TQM là đảm bảo chất lượng hàng hóa và dòch vụ cung cấp cho khách hàng, thông qua một hệ thống quản lý chất lượng được áp dụng triệt để và rộng khắp trong tất cả các khâu của sản xuất và dòch vụ. Một doanh nghiệp dược phẩm đạt ISO 9002 thì không chắc chắn sản phẩm của họ sẽ được chấp nhận ở thò trường Châu u, Mỹ….mà không cần tới giấy chứng nhận GMP Châu u hoặc GMP của WHO. Do đó, đối với các nhà sản xuất dược phẩm, GMP là tiêu chuẩn đầu tiên và bắt buộc. Tuy nhiên, ISO 9002 cũng được khuyến khích thực hiện, miễn là hai hệ thống văn bản của GMP và ISO 9002 không tồn tại song song để tránh tới những bất cập trong lónh vực quản lý, lãng phí về nguồn lực (nhân lực, thời gian), ảnh hưởng tới lợi nhuận của doanh nghiệp. 2.2 Sơ lược về ngành dược Việt Nam Trong ngành sản xuất dược phẩm, người ta chia thành 3 giai đoạn sản xuất như sau: 1. Nghiên cứu và phát triển. 2. Chuyển đổi những hợp chất hữu cơ tự nhiên trở thành nguyên liệu dược phẩm thông qua các quá trình lên men, chiết tách và tổng hợp hóa học. GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương SVTH : Nguyễn Thò Ngọc Linh Trang 7 Đồ án tốt nghiệp 3. Hoàn tất pha trộn và đóng gói sản phẩm. Ở Việt Nam, hầu hết các nhà máy sản xuất dược phẩm đều là quy trình pha trộn và đóng gói thành phẩm được tiến hành với những sản phẩm bao gồm thuốc gây tê, mê, thuốc tẩy trùng, nước muối bão hòa, thuốc chống đông, thuốc giảm đau, thuốc huyết áp, kháng sinh, thuốc lợi tiểu, thuốc chống nhiễm trùng, thuốc trợ tim, thuốc thần kinh và các loại vitamin trong các dạng thành phẩm như viên nang, viên nén, thuốc tiêm, xirô, kem, chai dòch truyền, bao thuốc dạng lỏng… 2.3 Quy trình sản xuất 2.3.1 Mguyên phụ liệu và sản phẩm 2.3.1.1 Sản phẩm Các nhà máy dược tại Việt Nan, sản phẩm sau khi vô chai và đóng gói sẽ có nhiều tên gọi thương mại khác nhau, nhưng chỉ theo các dạng sử dụng thông dụng sau: viên nén, viên nang, xirô, bao bột dạng lỏng, kem, thuốc mỡ và chai thuốc sát trùng, dạng chai dòch truyền và thuốc tiêm. 2.3.1.2 Nguyên liệu Nguyên liệu cho sản xuất dược phẩm bao gồm các thành phần dược liệu chính, các chất tá dược như đường, lactose,…và các dung môi như methylene chlorid, dichloro ethane, ethyl acetate và methanol. Phần lớn các dược liệu này đều là những sản phẩm nhập khẩu. Nguyên liệu cơ bản phục vụ việc sản xuất vỏ viên nang là gelain y tế. Gelain là hỗn hợp của protein nước bão hòa có nguồn gốc chính từ colagen, một dạng protein tự nhiên. Một số nguyên liệu chính khác sử dụng trong sản xuất vỏ viên nang là thuốc nhuộm, chất trợ nhuộm, chất bảo quản và glyxerin. GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương SVTH : Nguyễn Thò Ngọc Linh Trang 8 Đồ án tốt nghiệp Một số các nguyên liệu đóng gói khác nhau như chai thủy tinh, nắp nhựa, đai niêm phong nhôm, túi giấy, nhựa, carton, nhãn và màng co cũng được sử dụng trong quy trình sản xuất. 2.3.2 Cơ sở hạ tầng sản xuất 2.3.2.1 Trang thiết bò máy móc sản xuất Những thiết bò chính được sử dụng để sản xuất các sản phẩm khác nhau gồm: 1. Thùng khuấy trộn. 2. Máy nghiền mòn. 3. Buồng sấy. 4. Lò và tủ hấp. 5. Máy dập viên. 6. Máy bao viên. 7. Máy sản xuất vỏ viên nang. 8. Máy gói viên nang. 9. Vì những mục đích khác nhau nên có thể có các máy rót tự động hay bán tự động để rót thuốc dạng lỏng vào chai, ống tiêm, bột vào chai và cream vào các tube. 10.Các máy in. 2.3.2.2 Hệ thống cung cấp nước Trong nhà máy, hệ thống nước sản xuất sẽ gồm 3 loại chính sau: - Nước làm mềm thông qua hệ thống trao đổi cation để cung cấp cho nồi hơi. - Nước khử khoáng được dùng để hoà tan nguyên liệu rắn và được cung cấp bởi thiết bò lọc RO. - Nước cất được dùng cho các loại ống tiêm và các loại thuốc khác. Quá trình rửa ống tiêm cũng dùng đến nước này. GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương SVTH : Nguyễn Thò Ngọc Linh Trang 9 Đồ án tốt nghiệp 2.3.3 Một số quy trình sản xuất điển hình 2.3.3.1 Pha chế thuốc Nguyên liệu thô từ trong kho chứa được chuyển qua khu vực pha chế, tại đây nguyên liệu được cân đong pha trộn và là khâu ưu tiên quan trọng nhất trong khu vực sản xuất. GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương SVTH : Nguyễn Thò Ngọc Linh Trang 10 [...]... một khoảng xác đònh tính chất nước thải trong sản xuất dược phẩm 2.5 Tình hình xử lý nước thải tại một số nhà máy sản xuất dược phẩm trong nước Hiện nay, do những nguyên nhân khách quan, một số xí nghiệp dược phẩm có thể có hoặc không có các hệ thống xử lý nước thải Nhưng nhìn chung, các trạm xử lý nước thải của các nhà máy dược phẩm trong nước đều có điểm chung là dựa trên cơ sở các công nghệ sinh... thô trong quá trình sản xuất Trong nhà máy sản xuất người ta thường phân ra thành ba nguồn nước thải sản xuất như sau: • Nước thải từ phân xưởng sản xuất β - lactam có chứa chất kháng sinh và các chất hữu cơ khác • Nước thải từ phân xưởng non β - lactam, có chứa các loại nguyên liệu thô khác • Nước thải từ phòng kiểm nghiệm có chứa các loại nguyên liệu còn có kim loại nặng, các loại hóa chất, dung... về tổng thể các nguồn thải và một số tính chất điển hình của nó Nguồn thải Rửa thiết bò máy móc Tính chất BOD, COD, SS, DS Rửa chai, lọ Dòng nước sạch Vệ sinh nhà xưởng BOD, COD, SS, DS Nước thải phòng thí nghiệm BOD, COD, SS, DS Dòng nước thải bỏ nồi hơi DS Nước ngưng tụ Nước nóng Dòng nước thải bỏ của tháp giải nhiệt DS Nước tái sinh hệ thống làm mềm nước DS Nước thải văn phòng và các loại khác BOD,... lưu lượng của nước thải phụ thuộc rất lớn vào thời gian hàng ngày và tính chất nước thải có biên độ dao động từ các nguồn ô nhiễm khác cũng dao động khá lớn theo thời gian do các loại hóa chất sử dụng khác nhau 2.4.3.2 Sự thay đổi theo từng phân xưởng sản xuất Nước thải của quá trình sản xuất có những tính chất thay đổi với từng phân xưởng sản xuất, phụ thuộc chủ yếu tính chất của các loại nguyên liệu... biến như xử lý kỵ khí, hiếu GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương SVTH : Nguyễn Thò Ngọc Linh Trang 19 Đồ án tốt nghiệp khí Nước thải từ các phân xưởng β - lactam chưa được quan tâm chú trọng đến Dưới đây là sơ đồ công nghệ xử lý nước thải đang được vận hành tại một số nhà máy dược phẩm ở phía Nam NaOH Nước thải sản xuất Bể điều hòa Bể trung hòa Bể lắng Thổi khí Thổi khí Chất dinh dưỡng Chlorin Thải Bể khử... không khí 8 Cung cấp cho phòng thí nghiệm 9 Cấp nước cho khu vực văn phòng Nước khử khoáng được dùng cho các mục đích sau: • Rửa chai, lọ, ống • Cấp cho quá trình sản xuất thuốc kem và mỡ • Cấp cho phòng thí nghiệm • Cấp nước cho máy cất nước Nước cất được sử dụng trong sản xuất thuốc tiêm và một số loại thuốc khác Tổng lượng nước tiêu thụ bao gồm cả nước vệ sinh dùng cho bộ phận văn phòng, nước rửa... phẩm lưu mẫu Xuất xưởng Hình 2.4: Quy trình sản xuất thuốc tiêm GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương SVTH : Nguyễn Thò Ngọc Linh Trang 15 Đồ án tốt nghiệp 2.4 Ô nhiễm nước thải trong các nhà máy sản xuất dược phẩm 2.4.1 Nhu cầu sử dụng nước Nước được sử dụng chủ yếu cho các quá trình sau: 1 Quá trình sản xuất 2 Rửa thiết bò 3 Rửa chai ống 4 Vệ sinh khu vực sản xuất 5 Cung cấp cho lò hơi 6 Cấp nước cho tháp... Nguồn xả Hình 2.6: Sơ đồ công nghệ trạm xử lý nước thải XN dược phẩm TW25 (công suất 8m3/h) GVHD: Th.s Lê Công Nhất Phương SVTH : Nguyễn Thò Ngọc Linh Trang 21 Đồ án tốt nghiệp Chất dinh dưỡng Nước thải sản xuất Bể trộn Bể điều hòa Thổi khí Chlorin Thải Bể khử trùng Sân phơi bùn Thổi khí Bể lắng cặn Bể Aerotank Bể nén bùn Hình 2.7 : Sơ đồ công nghệ trạm xử lý nước thải XNLH Dược Hậu Giang (công suất 400m3/ngày... nhà có chứa các chất trên d Nước thải phòng thí nghiệm : Nước thải từ phòng thí nghiệm bắt nguồn từ các quá trình rửa vệ sinh các dụng cụ thiết bò phòng thí nghiệm, nó chứa đựng những chất ô nhiễm như dung môi, các tác nhân phân tích, các hóa chất dược phẩm e Nước thải bỏ của nồi hơi : Nhằm khống chế TDS trong nồi hơi, một phần của nước thải trong nồi sẽ được thải ra ngoài đònh kỳ Phần nước thải này có... thường được rửa nước máy sau đó rửa bằng nước khử khoáng và cuối cùng được rửa bằng nước cất c Vệ sinh nhà xưởng: Nền của khu vực sản xuất thông thường được làm sạch bởi máy hút bụi để thu gom nguyên liệu khô và sau đó lau chùi dung dòch Sàn nhà xưởng thường hay được rửa bằng nước Nước thải rửa sàn chứa hàm lượng nhỏ các chất hóa học Và lượng nước thải này cũng bao gồm cả phần nước thải do rửa chổi . việc xử lý ô nhiễm sinh ra trong quá trình sản xuất thuốc là một trong những yếu tố cần thiết để các cơ sở dược phẩm đạt GMP. Đề tài Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất các loại thuốc Vitamin bằng. tiêu đầu ra với các tải trọng khác nhau.  Đưa ra kết quả để đánh giá khả năng xử lý nước thải sản xuất Vitamin C bằng công nghệ bùn hoạt tính hiếu khí. 1.4 Phương pháp nghiên cứu  Xây dựng. thực hành tốt sản xuất trong lónh vực bào chế dược phẩm, đề tài được thực hiện với mục tiêu tìm ra phương pháp hiệu quả xử lý nước thải sản xuất Vitamin – một trong những loại thuốc bổ cần thiết