Podczas prowadzenia poszczególnych procesów produkcyjnych, takich jak fermentacja (fermentation), oczyszczanie (purification), odzyskiwanie (regeneration) i końcowe czyszczenie produktu (final purification) powstają znaczne ilości różnego rodzaju ścieków, których odpowiednie zagospodarowanie i unieszkodliwienie staje się istotnym aspektem pod względem ekonomicznym, technologicznym, ochrony środowiska i spełnienia wymogów prawnych.

Już we wczesnych fazach projektu danego obiektu należy uwzględnić powstające stale lub okresowo, w różnych miejscach instalacji strumienie odpadowe. Zaleca się rozpatrzyć sposób ich klasyfikacji, dedykowany system odbioru spełniający wymogi bezpiecznej pracy oraz zbiorniki do ich gromadzenia przed procesami utylizacji czy zagospodarowania.

W przypadku dużego zakładu produkcyjnego wykorzystującego organizmy zmodyfikowane genetycznie (GMO), zwykle mamy do czynienia z następującymi rodzajami ścieków czy odpadów:

• ścieki wodne procesowe,

• ścieki wodne zawierające GMO,

• osad ściekowy zawierający GMO (GMO Sludge),

• ścieki zawierające niebezpieczne substancje chemiczne (kwas mrówkowy, NMP itp.),

• zanieczyszczony etanol,

• ścieki sanitarne.

Ścieki wodne procesowe powstają głównie z płukania aparatów i linii oraz ich mycia w trakcie CIP (procesy mycia na miejscu). Poprzez system otwartych i zamkniętych drenów trafiają do dedykowanych zbiorników, zwykle zlokalizowanych w zagłębieniach poniżej poziomu terenu. Dobra praktyka inżynierska wymaga doboru odpowiedniego materiału konstrukcyjnego lub wewnętrznej powłoki antykorozyjnej.

zy projektowaniu ich okresowego procesu mycia jest dobór typu, ilości oraz rozmieszczenia dysz myjących. Zgromadzone ścieki procesowe są poddawane okresowym procesom neutralizacji pH w przeznaczonych do tego celu zbiornikach, zwymiarowanych tak, aby pomieściły od kilku- do kilkunastogodzinny przepływ z instalacji. Korekta odczynu za pomocą roztworu ługu sodowego lub kwasu siarkowego VI trwa zwykle około godziny, zawartość jest mieszana za pomocą pompy zapewniającej cyrkulację ścieków z ciągłym pomiarem pH. Zbiorniki takie zwykle wyposażone są w eżektory zapewniające odpowiednie wymieszanie podczas neutralizacji. Po osiągnięciu pożądanej wartości zneutralizowane ścieki wysyłane są do oczyszczalni, zazwyczaj zlokalizowanej poza zakładem.

Jak deaktywować ścieki i osady zawierające GMO?

Ścieki wodne mogące zawierać GMO powstają gównie z procesów fermentacji i odzyskiwania. Wszystkie odpady zawierające GMO to strumienie niebezpieczne, które muszą zostać poddane deaktywacji, gdyż niosą ze sobą zagrożenie w postaci możliwości rozwoju mikroorganizmów w niekontrolowanych warunkach. Po ich selektywnym odbiorze i skierowaniu grawitacyjnym do zbiorników, wyposażonych w odpowiednio dobrane urządzenia myjące oraz przyłącze pary, przepompowywane są do zbiorników magazynowych. Deaktywacja organizmów biologicznych następuje poprzez zastosowanie podwyższonej temperatury lub środków chemicznych. Zazwyczaj strumień kierowany jest do pakietów deaktywacji dostarczonych przez wyspecjalizowanych dostawców. W skład pakietu wchodzą pompy, wymienniki ciepła oraz rura retencyjna. Do strumienia ścieków wstrzykuje się bezpośrednio parę o ciśnieniu rzędu 8 bar, po czym strumień trafia do rury retencyjnej. Dzięki jej zastosowaniu możliwe jest utrzymanie ścieków w temperaturze 80-120°C przez określony czas niezbędny do deaktywacji GMO. Następnie w układzie wymienników ze strumienia odzyskiwane jest ciepło i finalnie jest on chłodzony. Odpowiednio zdeaktywowany strumień może już trafić do systemu neutralizacji ścieków procesowych. System deaktywacji powinien być zaprojektowany tak, aby umożliwić zawrót strumienia niespełniającego kryteriów do wyjściowego zbiornika magazynowego np. podczas rozruchu. W projekcie należy uwzględnić także stację chemicznego czyszczenia pakietów deaktywacji np. w celu usuwania powstających osadów.

Osad ściekowy zawierający GMO (GMO Sludge) pochodzi zwykle z wirówek stosowanych w dziale odzyskiwania i zawiera różne organizmy zmodyfikowane genetycznie. Charakteryzuje się sporą lepkoPrzemysł Farmaceutyczny 4/2020 47 O chrona środowiska Fot.: shutterstock Iścią, zwłaszcza w niższej temperaturze (rzędu kilku stopni Celsjusza), a zawartość cząstek stałych może dochodzić do kilkunastu procent. Do systemu możliwe jest także skierowanie odpadów z nieudanych lub niezatwierdzonych szarży produkcyjnych z działu fermentacji. Osad poddawany jest najpierw neutralizacji pH (bezpośrednie mieszanie z  ługiem lub kwasem nieorganicznym), po czym trafia do zbiornika pośredniego. Kluczowa jest umiejętność doboru parametrów projektowych (podwyższone ciśnienie robocze, dno stożkowe czy wyposażenie w dysze myjące i przyłącze pary), aby właściwe zaprojektować taki zbiornik czy aparaty wspomagające jego pracę. Zawartość zbiornika pośredniego przesyłana jest za pomocą pompy dobranej do specyficznych własności medium do większego zbiornika magazynowego, gdzie oczekuje na deaktywację w pakiecie zbliżonym do rozwiązania stosowanego w  przypadku ścieków zawierających GMO. Zasadnicza różnica technologiczna polega na dobraniu zwiększonych temperatur i  często dłuższych czasów retencji. Właściwie zdeaktywowany osad kierowany jest do zbiorników magazynowych, z  których odbierany jest transportem kołowym do zagospodarowania poza granicami zakładu.

Co zrobić ze ściekami zawierającymi niebezpieczne związki chemiczne?

Ścieki zawierające potencjalnie niebezpieczne związki chemiczne to te pochodzące z działu oczyszczania. Stanowią one zwykle mieszaninę wody oraz rozpuszczalników stosowanych wcześniej do przepłukania aparatów i linii instalacji modyfikacji. Możemy wymienić tu takie związki, jak etanol, N-metylopirolidon, octan etylu oraz inne organiczne i nieorganiczne substancje. Taki niebezpieczny dla zdrowia (zazwyczaj palny) odpad powinien być zbierany poprzez system zamknięty i gromadzony w zbiornikach, przy projektowaniu których należy uwzględnić zastosowanie poduszki azotowej w celu zapewnienia bezpiecznej atmosfery oraz wykonanie z materiału SS316. Zebrane odpady poprzez stację załadunkową są odbierane przez cysterny i wywożone do zakładów wyspecjalizowanych w utylizacji takich odpadów.

Niejednokrotnie ścieki zanieczyszczone chemikaliami (np. kwas mrówkowy w połączeniu z etanolem) wymagają osobnego systemu odbioru i magazynowania oraz odrębnej stacji załadunkowej. Istotny aspekt podczas projektowania stanowi dobór właściwego materiału konstrukcyjnego.

W przypadku zanieczyszczonego etanolu pochodzącego głównie z sekcji oczyszczania produktu, zaleca się rozważenie własnej instalacji wykorzystującej proces destylacji ciągłej lub okresowej do jego regeneracji, co pozwala zredukować koszty produkcji i ilości powstających zanieczyszczeń. Oczyszczony etanol nadaje się do ponownego wykorzystania w większości procesów.

Należy zaznaczyć, że opisane układy odbioru i magazynowania ścieków zawierających substancje palne, wybuchowe i toksyczne łącznie ze stanowiskami nalewczymi muszą być tak zaprojektowane i wykonane, aby zapewniać pełną hermetyzację ze względów przeciwwybuchowych, przeciwpożarowych oraz spełnienia przepisów BHP i ochrony środowiska.

Reasumując, zidentyfikowanie powstających na instalacji farmaceutycznej strumieni odpadowych oraz rozważenie sposobu ich klasyfikacji i gromadzenia należy przeprowadzić na odpowiednio wczesnym etapie projektu. Kolejnym ważnym zagadnieniem jest dobranie waściwych metod utylizacji lub zagospodarowania ścieków ze względu na zawarte substancje niebezpieczne, a często także organizmy modyfikowane genetycznie. Wskazane jest korzystanie z usług profesjonalnych firm projektowych, takich jak Fluor, aby w wyniku wzajemnej współpracy dobrać optymalne pod względem procesowym i ekonomicznym rozwiązania dla danego zakładu, przy spełnieniu wszystkich niejednokrotnie restrykcyjnych wymogów prawnych.

Fluor posiada doświadczenie w kompleksowej realizacji projektów dla przemysłu farmaceutycznego i biotechnologicznego dla klientów krajowych i zagranicznych, poczynając od studiów koncepcyjnych aż po realizację budowy.