隨著我國經濟的快速發展，工業化水平的不斷提高，工業廢水排放量隨之大幅增加，廢水處理任務越來越艱巨。在眾多工業源中，制藥工業廢水治理難度大，工作量約為紡織業和造紙業的5～8倍，已被國家環保規劃列為重點治理的12個行業之一。制藥工業具有生產品種多、工序復雜及原材料投入量大而產出量低的特點。在制藥過程中，會消耗大量的水、電、能源和糧食等，但只有少部分會轉化成為藥品的組成部分，大部分則變成“三廢”，且產生的廢物成分復雜，尤其是產生的廢水具有污染物濃度高、水量大、色度大并含有對生物有抑制性的殘留成分的特點。如何處理該類廢水，特別是高效、經濟的降低廢水中COD濃度和色度是當今環境保護的一個難題。隨著國家“綠色化學”與“清潔生產”理念的提出，制藥工業的迅速發展，制藥行業的可持續發展受到越來越廣泛的關注，國家對環境保護日益重視，對制藥廢水的處理標準和要求均提出了更加嚴格的要求。

新疆石河子生物制藥廢水的處理一直是生產單位環境保護工作中突出的問題，一方面新疆地區是水資源匱乏地區，對于水資源的保護和節約利用硬性要求更高；另一方面新疆地區科學技術水平和普及程度與東部發達地區有一定差距。本文以新疆石河子某生物制藥公司進入廢水處理站的生產污水為研究對象，該生物制藥公司的生產廢水中COD含量為27000～29000mg/L，超出該企業污水處理站設計的COD處理規模（污水處理站設計進水指標為CODcr：25000mg/L，BOD5：11000mg/L，SS：1500mg/L，氨氮：2500mg/L），造成污水處理站負荷過高，處理污水COD達標排放情況不穩定。本試驗通過對該企業污水添加不同的絮凝劑，研究不同絮凝劑對試驗污水中COD的去除效果。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

絮凝劑：聚合硫酸鐵（PFS）、聚合氯化鋁（PAC）、三氯化鐵（FeCl₃）、聚合氯化鋁鐵（PAFC）。

1.2 試驗環境條件

溫度：新疆石河子地區春秋時間較短，冬夏時間較長，冬季時間近160天/年，根據石河子氣象站近30年統計數據，石河子地區多年平均氣溫為8.5℃。冬季平均氣溫-17.3℃，春季平均氣溫為14.2℃，夏季平均氣溫為25.8℃，秋季平均氣溫為9.4℃，極端高氣溫為40.0℃，年極端低氣溫-33.5℃。在污水處理過程中，大部分處理設施均露天，受到外界氣溫影響明顯，且生產車間出水有一定溫度，但波動較大。經調查，該企業混凝階段夏季污水水溫在25～35℃，冬季污水水溫在10～18℃，所以本次水溫實驗條件擬定為10℃和30℃2個溫度段進行實驗。

pH值：該企業污水處理站進水水質pH值在6～9之間，先進入調節池調節pH值后進入混凝階段，則pH值在6～9之間均為可控范圍，為保證實驗的完整性，本次實驗選取pH值在6、7、8三個情況分別進行試驗。

停留時間：按污水處理廠設計（池容大水、泵機功率等因素），在混凝階段停留時間可控為40～60min，滿負荷運行時停留時間不超過40min，入水水量越小可控停留時間越長，雖然目前該企業污水處理站未滿負荷運行（約60%），但考慮到隨著企業規模擴大，污水處理量會有增加，且停留時間影響水溫等情況，本次實驗選擇40min作為實驗時間。

攪拌：攪拌時間過長，速度過快會打碎已經形成的絮凝，使高分子鏈的吸附架橋能力降低；攪拌時間太短，轉速過慢，絮凝又不充分，這些都會導致COD的去除率下降。按污水處理廠設計，在混凝階段加藥間（約2m3）設有攪拌機，設計轉速為150rpm，在混凝階段污水也不是完全靜置，所以本次實驗對實驗用水設置為先快速攪拌（150rpm）2min，慢速攪拌（50rpm）20min，靜置沉降20min。

1.3 試驗方法

將聚合硫酸鐵（PFS）、聚合氯化鋁（PAC）、三氯化鐵（FeCl3）、聚合氯化鋁鐵（PAFC）4種絮凝劑配制成濃度為25g/L的溶液，量取500mL廢水于1000mL塑料杯中，用NaOH和HCl調節pH值至實驗所需（分別為6、7、8），保持水溫在（30±1）℃，選擇的絮凝劑投加量范圍為0～250mg/L，每50mg/L為1個梯度投加絮凝劑，快速攪拌（150rpm）2min，慢速攪拌（50rpm）20min，靜置沉降20min，在液面下約2cm處取上清液進行分析測定COD濃度，記錄數據。

其他方法不變，保持實驗溶液水溫在（10±1）℃，再次測試并記錄數據。

2 結果與分析

2.1 水溫30℃時不同pH值下不同絮凝劑對制藥廢水處理效果的影響

4種絮凝劑投加后溶液情況：PAC絮凝沉淀的顆粒較大，經靜置后沉淀于上層清液的界面清晰；PFS絮凝的顆粒較PAC所得的略大，沉淀于上層清液的界面清晰，分層時間也較PAC短；FeCl₃絮凝沉淀的顆粒與PAC大小相似，經靜置后沉淀于上層清液的界面清晰，水體顏色暗紅色，分層時間較短；PAFC絮凝沉粒的顆粒較大，前期反應迅速，后期反應速度逐漸下降，出現了返混現象。

水溫在30℃時，在溶液pH值為6時，4種絮凝劑的COD去除水效果隨投加量的增加而上升，PFS處理效果高于其它3種絮凝劑，在250mg/L投加量時處理效果達到31.2%；在溶液pH值為7時，4種絮凝劑的COD去除效果表現不一，FeCl₃處理效果高于其它3種絮凝劑，在250mg/L投加量時處理效果達到37.2%。PFS處理效果略低于FeCl₃，在150mg/L投加量時超過FeCl₃達到31.5%，250mg/L投加量時達到35.1%。PAC、PAFC的去除效率隨投加量增加而增加，增加到一定程度，處理效果隨投加量增加而下降；在溶液pH值為8時，4種絮凝劑的COD去除效果隨投加量的增大而提高，FeCl3處理效果明顯高于其它3種絮凝劑，在250mg/L投加量時處理效果達到51.8%。PFS處理效果低于FeCl3，在250mg/L投加量時達到43.9%。

2.2 水溫10℃時不同pH值下不同絮凝劑對制藥廢水處理效果的影響

4種絮凝劑在水溫為10℃與30℃條件下，投加后溶液情況無明顯變化，但隨著水溫的下降，4種絮凝劑對COD的去除效果均有不同程度的下降，其中，PFS對水溫下降的適應性較強，下降幅度較小。

水溫在10℃時，pH值為6時，4種絮凝劑的COD去除效果均隨投加量的增加而上升，PFS處理效果高于其它3種絮凝劑，在250mg/L投加量時處理效果達到29.8%。pH值為7時，4種絮凝劑的COD去除水平均表現不一，FeCl₃處理效果高于其它3種絮凝劑，在250mg/L投加量時處理效果達到36.7%。PFS處理效果略低于FeCl₃，在250mg/L投加量時達到34.8%。PAC、PAFC的去除效率隨投加量增加而增加，增加到一定程度，處理效果隨投加量增加有所下降。pH值為8時，4種絮凝劑的COD去除效果隨投加量的增大而提高，FeCl₃處理效果明顯高于其它3種絮凝劑，在250mg/L投加量時處理效果達到49.6%。

3 小結

3.1 藥品投加量對廢水處理的影響

通過實驗，4種無機絮凝劑對水中COD的去除率均隨投加量增加而增加，實驗水體在pH值為6～8、水溫在10℃和30℃時，當絮凝劑投加量較小時，4種絮凝劑對COD的去除效率均不高，其原因是投加量少時，絮體較難形成絮體或形成的絮體小，難以吸附有機物沉降；隨著投加量的增加，絮體增大且密實度增加，沉降速度增大，有機物去除率也隨之增加。當絮凝劑投加量進一步增加時，COD的去除率出現變緩（如PAFC），部分絮凝劑處理效果出現了明顯拐點，其原因是大部分的懸浮物與膠體物質已得到有效去除，而剩余的較難形成絮凝顆粒的高分散系小分子有機物，混凝沉淀不能很好的去除。

3.2 實驗水體pH值對廢水處理的影響

通過實驗，4種無機絮凝劑在堿性條件下對COD的去除效果均明顯優于在酸性條件下。實驗水體在pH值為6時，相同投加量下，4種絮凝劑中PFS對COD的去除效果較佳，隨著pH值的增加，FeCl₃對COD的去除率超過了PFS，在pH值為8時，4種絮凝劑中FeCl₃對COD的去除效果較佳。對于鐵鹽，在pH值較低時，會阻礙混凝水解反應的進行，不利于氫氧化鐵沉淀的形成，COD去除率不高。隨著pH值的升高，氫氧化鐵聚合物的吸附架橋作用和羥基配合物的電性中和作用得到加強，絮凝劑對COD的去除率隨之提高。

3.3 實驗水溫對廢水處理的影響

通過實驗，4種無機絮凝劑在水溫高時對COD的去除率效果略高于水溫相對較低時，其中PFS對水溫變化的適應性較強，變化幅度較小。水溫對無機絮凝劑有影響，主要原因是其水解反應是吸熱反應，影響礬花的形成和質量，在低水溫時，絮體形成緩慢，結構松散，顆粒細小，且水的粘度增大，布朗運動強度減弱，不利于脫穩膠體相互凝聚，影響絮凝體的成長。

3.4 各絮凝劑的表現

在投加量相同時，絮凝劑PFS和FeCl₃對COD的去除率大都高于PAC和PAFC。絮凝劑投加量范圍為0～250mg/L時，處理COD效果較佳的絮凝劑為FeCl3，在水溫30℃、pH值為8、停留時間40min，投加量達到250mg/L時，COD去除效率達到較高值51.8%，其次為PFS，環境條件相同，投加量達到250mg/L時，COD去除效率達到較高值43.9%。在溶液水溫10℃時，pH值為8時，4種絮凝劑的COD去除效果隨投加量的增大而提高，FeCl₃處理效果明顯高于其它3種絮凝劑，在250mg/L投加量時，處理效果達到49.6%。