現状：製薬業界は主に化学合成医薬品、生物医薬品、漢方医薬品に重点を置いており、生産には多様な製品、複雑なプロセス、異なる生産規模という特徴があります。
製薬プロセスによって生成される廃水は、汚染物質の濃度が高く、成分が複雑で、生分解性が低く、生物毒性が高いという特徴があります。
化学合成および発酵医薬品製造廃水は、医薬品業界の汚染制御における困難かつ重要なポイントです。
化学合成廃水は医薬品製造時に排出される主要な汚染物質である[2]。
医薬品廃水は、大きく分けて4つのカテゴリーに分類されます[3]。すなわち、生産プロセスにおける廃液と母液です。
回収する残留液には溶剤、前提液、副産物などが含まれます。
冷却水等の補助工程排水
設備及び地面からの排水
家庭排水。
医薬品中間体廃水処理技術
医薬中間体廃水は、COD、窒素、リン、塩分濃度が高く、彩度が高く、組成が複雑で、生分解性が悪いなどの特性があるため、一般的に用いられる処理方法としては、物理化学的処理と生化学的処理プロセスがあります[6]。
廃水の水質の種類に応じて、物理化学的プロセスと生物学的プロセスを組み合わせた一連の方法も適用される[7]。
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1. 物理的および化学的処理技術
現在、医薬品製造廃水の主な物理化学的処理方法としては、ガス浮上法、凝集沈殿法、吸着法、逆浸透法、焼却法、高度酸化法などがある[8]。
さらに、窒素とリンを除去するためのFE-Cマイクロ電気分解やMAP沈殿法などの電気分解および化学沈殿法も、医薬品中間体廃水の処理によく使用されます。
1.1 凝集沈殿法
凝集プロセスは、化学薬剤の添加によって水中の浮遊粒子やコロイド粒子を不安定な状態に変換し、分離しやすいフロックまたは凝集塊に凝集させるプロセスです。
現在、この技術は主に製薬廃水の前処理、中間処理、高度処理に利用されている[10]。
凝集沈殿技術は、成熟した技術、シンプルな設備、安定した操作、メンテナンスの便利さなどの利点があります。
しかし、この技術を適用する過程では大量の化学スラッジが生成され、その結果、排水の pH 値が低下し、廃水の塩分濃度が比較的高くなります。
さらに、凝集沈殿技術では、廃水中の溶解汚染物質を効果的に除去できず、廃水中の有毒で有害な微量汚染物質を完全に除去することもできません。
1.2 化学沈殿法
化学沈殿法は、可溶性の化学剤と廃水中の汚染物質との化学反応によって不溶性の塩、水酸化物、または複合化合物を形成し、廃水中の汚染物質を除去する化学的方法です。
医薬中間体廃水には、高濃度のアンモニア性窒素、リン酸イオン、硫酸イオンなどが含まれることがよくあります。この種の廃水の場合、後続の生化学処理プロセスの正常な動作を確保するために、物理的および化学的前処理に化学沈殿法がよく使用されます。
伝統的な水処理技術として、廃水を軟化させるために化学沈殿がよく使用されます。
医薬中間体廃水の製造プロセスでは高純度の化学原料が使用されるため、廃水には高濃度のアンモニア性窒素やリンなどの汚染物質が含まれることが多く、リン酸マグネシウムアンモニウム化学沈殿法を使用すると、2つの汚染物質を同時に効果的に除去でき、生成されたリン酸マグネシウムアンモニウム塩沈殿物をリサイクルできます。
リン酸マグネシウムアンモニウム化学沈殿法は、ストルバイト法とも呼ばれます。
医薬中間体の製造工程では、一部の工場で大量の硫酸が使用されることが多く、この部分の廃水のpH値が低くなることがあります。廃水のpH値を改善し、同時に一部の硫酸イオンを除去するために、CaOを添加する方法がよく用いられます。これは生石灰脱硫の化学沈殿法と呼ばれます。
1.3 吸着
吸着法による廃水中の汚染物質の除去の原理は、多孔質の固体材料を使用して廃水中の特定のまたはさまざまな汚染物質を吸着し、廃水中の汚染物質を除去またはリサイクルすることを指します。
一般的に使用される吸着剤としては、フライアッシュ、スラグ、活性炭、吸着樹脂などがあり、その中でも活性炭が最も一般的に使用されています。
1.4 空気浮上
空気浮上法は、高度に分散した微細気泡を担体として用い、廃水中の汚染物質を吸着させる廃水処理プロセスです。汚染物質に吸着した微細気泡の密度は水よりも小さく、浮上することで固液分離または液液分離を実現します。
空気浮上法には、溶解空気浮上法、曝気空気浮上法、電気分解空気浮上法、化学空気浮上法などがあり[18]、その中で化学空気浮上法は、懸濁物質含有量の高い廃水の処理に適している。
空気浮上法は、投資額が少なく、プロセスが簡単で、メンテナンスが簡単で、エネルギー消費量が少ないなどの利点がありますが、廃水中の溶解汚染物質を効果的に除去することはできません。
1.5 電気分解
電解プロセスは印加電流作用を利用して一連の化学反応を発生させ、廃水中の有害汚染物質を変換して除去するものであり、電解プロセスにおける反応原理は電解質溶液中で起こる電極材料と電極反応により、新たな生態学的酸素と水素[H]を生成し、廃水中の汚染物質の酸化還元反応によって汚染物質を除去することです。
電気分解法は、廃水処理において高い効率と簡単な操作性を有しています。同時に、廃水中の着色物質を効果的に除去し、廃水の生分解性を効果的に向上させることができます。
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2. 高度な酸化技術
高度酸化技術は、新たな水処理技術として、汚染物質の分解効率が高く、汚染物質の分解と酸化がより徹底し、二次汚染がないなど、多くの利点があります。
高度酸化技術は深酸化技術とも呼ばれ、酸化剤、光、電気、音、磁気、触媒を使用して、活性の高いフリーラジカル（·OHなど）を生成し、難分解性有機汚染物質を分解する物理化学処理技術です。
製薬廃水処理の分野では、高度な酸化技術が幅広い研究と注目を集めています。
高度酸化技術には、主に電気化学酸化、化学酸化、超音波酸化、湿式触媒酸化、光触媒酸化、複合触媒酸化、超臨界水酸化、高度酸化複合技術が含まれます。
化学酸化法は、化学物質自体または特定の条件下で強力な酸化力を使用して廃水中の有機汚染物質を酸化し、汚染物質を除去するという目的を達成するもので、化学酸化法にはオゾン酸化法、フェントン酸化法、湿式触媒酸化法などがあります。
2.1 フェントン酸化プロセス
フェントン酸化法は、現在広く使用されている高度酸化法の一種です。この方法は、触媒として鉄塩（Fe2+またはFe3+）を用い、過酸化水素（H2O2）を添加した状態で強力な酸化力で·OHを生成します。これにより、有機汚染物質と選択性なく酸化反応を起こし、汚染物質の分解と無機化を達成します。
この方法には、反応速度が速く、二次汚染がなく、酸化力が強いなど、多くの利点があります。フェントン酸化法は、化学酸化の過程で非選択的な酸化反応をするため、製薬廃水処理でよく使用され、廃水の毒性やその他の特性を低減することができます。
2.2 電気化学的酸化法
電気化学的酸化法は、電極材料を使用して、高い酸化活性を持つスーパーオキシドフリーラジカル・O2とヒドロキシルフリーラジカル・OHを生成し、廃水中の有機物を酸化して、汚染物質を除去する目的を達成します。
しかし、この方法はエネルギー消費量が多く、コストも高いという特徴があります。
2.3 光触媒酸化
光触媒酸化は水処理技術の中で比較的効率的な処理技術であり、触媒材料（TiO2、SrO2、WO3、SnO2など）を触媒担体として使用し、廃水中のほとんどの還元汚染物質を触媒酸化して、汚染物質を除去するという目的を達成します。
医薬廃水に含まれる化合物の多くは酸性基を持つ極性物質、またはアルカリ性基を持つ極性物質であるため、このような物質は光によって直接的または間接的に分解される可能性があります。
2.4 超臨界水酸化
超臨界水酸化（SCWO）は、水を媒体として超臨界状態の水の特殊な特性を利用して反応速度を向上させ、有機物の完全な酸化を実現する水処理技術の一種です。
2.5 高度酸化複合技術
あらゆる高度酸化技術には独自の限界があるため、廃水処理の効率を向上させるために、一連の高度酸化技術をまとめてグループ化したり、高度酸化技術の組み合わせを形成したり、単一の高度酸化技術を他の技術と組み合わせた新しい技術にして、酸化能力と処理効果を向上させ、より大規模な医薬品廃水処理における水質の変化に対応しています。
UV-フェントン、UV-H2O2、UV-O3、超音波光触媒、活性炭光触媒、マイクロ波光触媒、光触媒など。現在、最も広く研究されているオゾン複合技術は[36]です。
オゾン活性炭プロセス、O3-H2O2およびUV-O3は、難治性廃水の処理効果と工学的応用から、O3-H2O2およびUV-O3はより大きな発展の可能性を秘めています。
一般的なフェントン複合プロセスには、マイクロ電気分解フェントン法、鉄粉H2O2法、光化学フェントン法（太陽光フェントン法、UVフェントン法など）が含まれますが、電気フェントン法が広く使用されています。
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3. 生化学処理技術
生化学的処理技術は、廃水処理における主要な技術であり、微生物の成長、代謝、繁殖などのプロセスを通じて廃水中の有機物を分解し、自ら必要なエネルギーを得て、有機物を除去する目的を達成します。
3.1 嫌気性生物処理技術
嫌気性生物処理技術は、分子状酸素が存在しない環境で、嫌気性細菌の代謝を利用し、加水分解による酸性化、水素生成、酢酸、メタン生成などのプロセスを経て高分子を変換し、分解しにくい有機物をCH4、CO2、H2Oなどの小分子有機物に変換します。
合成医薬廃水には、好気性細菌によって直接分解・利用できない環状難治性有機物質が大量に含まれていることが多いため、現在では国内外で嫌気性処理技術が医薬廃水処理の分野における主な手段となっている[43]。
嫌気性生物処理技術には多くの利点があります。嫌気性反応器の運転プロセスでは曝気を行う必要がなく、エネルギー消費量が少ないなどです。
嫌気性流入水の有機負荷は一般的に高くなります。
栄養所要量が低い。
嫌気性反応槽の汚泥収率は低く、汚泥は脱水されやすい。
嫌気性プロセスで生成されたメタンはエネルギーとしてリサイクルできます。
しかし、嫌気性処理水は基準値まで排出することができず、他の処理と組み合わせてさらに処理する必要があります。しかし、嫌気性生物処理技術はpH値や温度などの要因に敏感であり、変動が大きいと嫌気反応に直接影響を与え、処理水質に影響を与えます。
3.2 好気性生物処理技術
好気性生物処理技術は、好気性細菌の酸化分解と同化合成を利用して分解有機物を除去する生物処理技術です。好気性細菌の増殖と代謝の過程で、大量の繁殖が起こり、新たな活性汚泥が生成されます。余剰の活性汚泥は残留汚泥として排出され、同時に排水も浄化されます。

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