Внедрение методов очистки сточных вод при их загрязнении фармацевтическими отходами

Введение. Целью исследования является анализ современных физических, химических и комбинированных методов и способов очистки сточных вод (СВ) от фармацевтических отходов (ФО), преимущественно коммунальных и медицинских, с уточнением компаний, производящих фармацевтические препараты. Фармацевтические отходы представляют собой преимущественно стойкие органические соединения, которые не поддаются удалению стандартными способами.

Материалы и методы. Предполагается, что разложение стойких фармацевтических отходов возможно с помощью высокоэффективного окисления. Однако при отсутствии направленного контроля возникает риск образования вредных продуктов окисления. Физические методы, в том числе, адсорбция углеродом и мембранная фильтрация, могут предотвращать загрязнение обработанных сточных вод ФО и вредными продуктами их окисления.

Результаты. При очистке от стойких ФО и разложении исходных и подвергнутых окислению соединений может быть эффективным комбинирование различных методов. В этом случае взаимное дополнение преимуществ разных методов позволяет добиться максимальной очистки воды от загрязняющих веществ. Перспективным подходом можно считать сочетание эффективных способов предварительного и последующего окисления и методов естественной адсорбции или фильтрации.

Ограничения исследования. Эффективность процедуры очистки сточных вод, загрязнённых ФО, зависит от качества и количества сточных вод, остаточного количества ФО и их вредных производных.

Заключение. Проведённое исследование подтверждает, что для надёжной очистки сточных вод от ФО необходимо применение методов эффективного окисления в сочетании с такими физическими процессами, как адсорбция и мембранная фильтрация. Несмотря на многообещающие результаты комплексных подходов к разложению загрязняющих веществ, успех реализации зависит от конкретных характеристик сточных вод и присутствующих в них ФО. Продолжение изучения и совершенствование этих методов имеет большое значение для комплексного решения задачи очистки вод от загрязнения ФО. Будущие исследования должны быть сосредоточены на оптимизации этих стратегий применительно к разным источникам сточных вод.

Соблюдение этических стандартов. Исследование соответствует этическим нормам, установленным соответствующими органами. Все процедуры с участием людей или животных были одобрены соответствующим этическим комитетом, получены все необходимые формы согласия.

Участие авторов:
Деванган Х. – разработка и проведение исследования, анализ данных и написание рукописи;
Деванган Т. – вклад в методологию и интерпретация данных.
Все соавторы – утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Авторы выражают благодарность Университету Калинги за предоставление ресурсов и возможностей, необходимых для проведения этого исследования.

Поступила: 22.10.2024 / Поступила после доработки: 15.11.2024 / Принята к печати: 03.12.2024 / Опубликована: 30.04.2025

1. Taoufik N., Boumya W., Janani F.Z., Elhalil A., Mahjoubi F.Z. Removal of emerging pharmaceutical pollutants: a systematic mapping study review. J. Environ. Chem. Eng. 2020; 8(5): 104251. https://doi.org/10.1016/j.jece.2020.104251

2. Koul B., Sharma K., Shah M.P. Phytoremediation: A sustainable alternative in wastewater treatment (WWT) regime. Environ. Technol. Inno. 2022; 25: 102040. https://doi.org/10.1016/j.eti.2021.102040

3. Koul B., Yadav D., Singh S., Kumar M., Song M. Insights into the domestic wastewater treatment (DWWT) regimes: a review. Water. 2022; 14(21): 3542. https://doi.org/10.3390/w14213542

4. Jia C., Lu P., Zhang M. Preparation and characterization of environmentally friendly controlled release fertilizers coated by leftovers-based polymer. Processes. 2020; 8(4): 417. https://doi.org/10.3390/pr8040417

5. Šimatović A., Udiković-Kolić N. Antibiotic resistance in pharmaceutical industry effluents and effluent-impacted environments. In: Manaia C., Donner E., Vaz-Moreira I., Hong P., eds. Antibiotic Resistance in the Environment. The Handbook of Environmental Chemistry. Volume 91. Cham: Springer; 2019. https://doi.org/10.1007/698_2019_389

6. Buaisha M., Balku S., Özalp-Yaman S. Heavy metal removal investigation in conventional activated sludge systems. Civ. Eng. J. 2020; 6(3): 470–7. https://doi.org/10.28991/cej-2020-03091484

7. Mor S., Ravindra K. Municipal solid waste landfills in lower-and middle-income countries: Environmental impacts, challenges, and sustainable management practices. Process Saf. Environ. Protect. 2023; 174: 510–30. https://doi.org/10.1016/j.psep.2023.04.014

8. Shetty S.S., Deepthi D., Harshitha S., Sonkusare S., Naik P.B., Kumari N.S., et al. Environmental pollutants and their effects on human health. Heliyon. 2023; 9(9): e19496. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e19496

9. Ahmad A., Abbas M., Miregwa B., Holbrook A.M. Variability in prescription medication coverage for children and youth across Canada: A scoping review. Health Policy. 2022; 126(3): 269–79. https://doi.org/10.1016/j.healthpol.2022.01.012

10. Sungur Ş. Pharmaceutical and personal care products in the environment: occurrence and impact on the functioning of the ecosystem. In: Emerging Contaminants in the Environment. Elsevier; 2022: 137–57. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-85160-2.00009-3

11. Kasimanickam V., Kasimanickam M., Kasimanickam R. Antibiotics use in food animal production: escalation of antimicrobial resistance: where are we now in combating AMR? Med. Sci. (Basel). 2021; 9(1): 14. https://doi.org/10.3390/medsci9010014

12. Conde-Cid M., Núñez-Delgado A., Fernández-Sanjurjo M.J., Álvarez-Rodríguez E., Fernández-Calviño D., Arias-Estévez M. Tetracycline and sulfonamide antibiotics in soils: presence, fate, and environmental risks. Processes. 2020; 8(11): 1479.

13. Gwenzi W., Kanda A., Danha C., Muisa‐Zikali N., Chaukura N. Occurrence, human health risks, and removal of pharmaceuticals in aqueous systems: Current knowledge and future perspectives. In: Applied Water Science. Volume 1: Fundamentals and Applications. Scrivener; 2021: 63–101. https://doi.org/10.1002/9781119725237.ch2

14. Smith J.P., Boyd T.J., Cragan J., Ward M.C. Dissolved rubidium to strontium ratio as a conservative tracer for wastewater effluent-sourced contaminant inputs near a major urban wastewater treatment plant. Water Res. 2021; 205: 117691. https://doi.org/10.1016/j.watres.2021.117691

15. Eze E.M., Obiebi P.O., Okpoghono J., Aruorem O., Etaware P.M., Ukolobi O., et al. Occurrence and fate of pharmaceutical and cosmetic wastes on plankton consortia. In: Anani O.A., Shah M.P., eds. Emergent Pollutants in Freshwater Plankton Communities. Boca Raton: CRC Press; 2024: 48–66. https://doi.org/10.1201/9781003362975

16. Pandis P.K., Kalogirou C., Kanellou E., Vaitsis C., Savvidou M.G., Sourkouni G., et al. Key points of advanced oxidation processes (AOPs) for wastewater, organic pollutants, and pharmaceutical waste treatment: A mini-review. ChemEngineering. 2022; 6(1): 8. https://doi.org/10.3390/chemengineering6010008

17. Anusha B., Anbuchezhiyan M., Sribalan R., Srinivasan alias Arunsankar N. Synergistic effect of TiO2-rGO nanocomposites with Fenton’s reagent for the enhanced photocatalytic degradation of nitrophenols in solar light. Appl. Phys. A. 2022; 128(5): 411. https://doi.org/10.1007/s00339-022-05554-5

18. Lim S., Shi J.L., von Gunten U., McCurry D.L. Ozonation of organic compounds in water and wastewater: A critical review. Water Res. 2022; 213: 118053. https://doi.org/10.1016/j.watres.2022.118053

19. Khan M.E., Mohammad A., Yoon T. State-of-the-art developments in carbon quantum dots (CQDs): Photo-catalysis, bio-imaging, and bio-sensing applications. Chemosphere. 2022; 302: 134815. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.134815

20. Qi J., Jiang G., Wan Y., Liu J., Pi F. Nanomaterials-modulated Fenton reactions: Strategies, chemodynamic therapy and future trends. Chem. Eng. J. 2023; 466: 142960. https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142960

21. Kannaiah K.P., Sugumaran A., Chanduluru H.K., Rathinam S. Environmental impact of greenness assessment tools in liquid chromatography – a review. Microchem. J. 2021; 170: 106685. https://doi.org/10.1016/j.microc.2021.106685

22. Sultana M., Rownok M.H., Sabrin M., Rahaman M.H., Alam S.N. A review on experimental chemically modified activated carbon to enhance dye and heavy metals adsorption. Clean. Eng. Technol. 2022; 6: 100382. https://doi.org/10.1016/j.clet.2021.100382

23. Jafari M., Vanoppen M., Van Agtmaal J.M.C., Cornelissen E.R., Vrouwenvelder J.S., Verliefde A., et al. Cost of fouling in full-scale reverse osmosis and nanofiltration installations in the Netherlands. Desalination. 2021; 500(7): 114865. https://doi.org/10.1016/j.desal.2020.114865

24. Vymazal J., Zhao Y., Mander Ü. Recent research challenges in constructed wetlands for wastewater treatment: A review. Ecol. Eng. 2021; 169(5): 106318. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2021.106318

25. Wang J., Chen X. Removal of antibiotic resistance genes (ARGs) in various wastewater treatment processes: An overview. Crit. Rev. Environ. Sci. Technol. 2022; 52(4): 571–630. https://doi.org/10.1080/10643389.2020.1835124