随着我国经济的快速发展，工业化水平的不断提高，工业废水排放量随之大幅增加，废水处理任务越来越艰巨。在众多工业源中，制药工业废水治理难度大，工作量约为纺织业和造纸业的5～8倍，已被国家环保规划列为重点治理的12个行业之一。制药工业具有生产品种多、工序复杂及原材料投入量大而产出量低的特点。在制药过程中，会消耗大量的水、电、能源和粮食等，但只有少部分会转化成为药品的组成部分，大部分则变成“三废”，且产生的废物成分复杂，尤其是产生的废水具有污染物浓度高、水量大、色度大并含有对生物有抑制性的残留成分的特点。如何处理该类废水，特别是高效、经济的降低废水中COD浓度和色度是当今环境保护的一个难题。随着国家“绿色化学”与“清洁生产”理念的提出，制药工业的迅速发展，制药行业的可持续发展受到越来越广泛的关注，国家对环境保护日益重视，对制药废水的处理标准和要求均提出了更加严格的要求。

新疆石河子生物制药废水的处理一直是生产单位环境保护工作中突出的问题，一方面新疆地区是水资源匮乏地区，对于水资源的保护和节约利用硬性要求更高；另一方面新疆地区科学技术水平和普及程度与东部发达地区有一定差距。本文以新疆石河子某生物制药公司进入废水处理站的生产污水为研究对象，该生物制药公司的生产废水中COD含量为27000～29000mg/L，超出该企业污水处理站设计的COD处理规模（污水处理站设计进水指标为CODcr：25000mg/L，BOD5：11000mg/L，SS：1500mg/L，氨氮：2500mg/L），造成污水处理站负荷过高，处理污水COD达标排放情况不稳定。本试验通过对该企业污水添加不同的絮凝剂，研究不同絮凝剂对试验污水中COD的去除效果。

1 材料与方法

1.1 试验材料

絮凝剂：聚合硫酸铁（PFS）、聚合氯化铝（PAC）、三氯化铁（FeCl₃）、聚合氯化铝铁（PAFC）。

1.2 试验环境条件

温度：新疆石河子地区春秋时间较短，冬夏时间较长，冬季时间近160天/年，根据石河子气象站近30年统计数据，石河子地区多年平均气温为8.5℃。冬季平均气温-17.3℃，春季平均气温为14.2℃，夏季平均气温为25.8℃，秋季平均气温为9.4℃，极端高气温为40.0℃，年极端低气温-33.5℃。在污水处理过程中，大部分处理设施均露天，受到外界气温影响明显，且生产车间出水有一定温度，但波动较大。经调查，该企业混凝阶段夏季污水水温在25～35℃，冬季污水水温在10～18℃，所以本次水温实验条件拟定为10℃和30℃2个温度段进行实验。

pH值：该企业污水处理站进水水质pH值在6～9之间，先进入调节池调节pH值后进入混凝阶段，则pH值在6～9之间均为可控范围，为保证实验的完整性，本次实验选取pH值在6、7、8三个情况分别进行试验。

停留时间：按污水处理厂设计（池容大水、泵机功率等因素），在混凝阶段停留时间可控为40～60min，满负荷运行时停留时间不超过40min，入水水量越小可控停留时间越长，虽然目前该企业污水处理站未满负荷运行（约60%），但考虑到随着企业规模扩大，污水处理量会有增加，且停留时间影响水温等情况，本次实验选择40min作为实验时间。

搅拌：搅拌时间过长，速度过快会打碎已经形成的絮凝，使高分子链的吸附架桥能力降低；搅拌时间太短，转速过慢，絮凝又不充分，这些都会导致COD的去除率下降。按污水处理厂设计，在混凝阶段加药间（约2m³）设有搅拌机，设计转速为150rpm，在混凝阶段污水也不是完全静置，所以本次实验对实验用水设置为先快速搅拌（150rpm）2min，慢速搅拌（50rpm）20min，静置沉降20min。

1.3 试验方法

将聚合硫酸铁（PFS）、聚合氯化铝（PAC）、三氯化铁（FeCl3）、聚合氯化铝铁（PAFC）4种絮凝剂配制成浓度为25g/L的溶液，量取500mL废水于1000mL塑料杯中，用NaOH和HCl调节pH值至实验所需（分别为6、7、8），保持水温在（30±1）℃，选择的絮凝剂投加量范围为0～250mg/L，每50mg/L为1个梯度投加絮凝剂，快速搅拌（150rpm）2min，慢速搅拌（50rpm）20min，静置沉降20min，在液面下约2cm处取上清液进行分析测定COD浓度，记录数据。

其他方法不变，保持实验溶液水温在（10±1）℃，再次测试并记录数据。

2 结果与分析

2.1 水温30℃时不同pH值下不同絮凝剂对制药废水处理效果的影响

4种絮凝剂投加后溶液情况：PAC絮凝沉淀的颗粒较大，经静置后沉淀于上层清液的界面清晰；PFS絮凝的颗粒较PAC所得的略大，沉淀于上层清液的界面清晰，分层时间也较PAC短；FeCl₃絮凝沉淀的颗粒与PAC大小相似，经静置后沉淀于上层清液的界面清晰，水体颜色暗红色，分层时间较短；PAFC絮凝沉粒的颗粒较大，前期反应迅速，后期反应速度逐渐下降，出现了返混现象。

水温在30℃时，在溶液pH值为6时，4种絮凝剂的COD去除水效果随投加量的增加而上升，PFS处理效果高于其它3种絮凝剂，在250mg/L投加量时处理效果达到31.2%；在溶液pH值为7时，4种絮凝剂的COD去除效果表现不一，FeCl₃处理效果高于其它3种絮凝剂，在250mg/L投加量时处理效果达到37.2%。PFS处理效果略低于FeCl₃，在150mg/L投加量时超过FeCl₃达到31.5%，250mg/L投加量时达到35.1%。PAC、PAFC的去除效率随投加量增加而增加，增加到一定程度，处理效果随投加量增加而下降；在溶液pH值为8时，4种絮凝剂的COD去除效果随投加量的增大而提高，FeCl3处理效果明显高于其它3种絮凝剂，在250mg/L投加量时处理效果达到51.8%。PFS处理效果低于FeCl3，在250mg/L投加量时达到43.9%。

2.2 水温10℃时不同pH值下不同絮凝剂对制药废水处理效果的影响

4种絮凝剂在水温为10℃与30℃条件下，投加后溶液情况无明显变化，但随着水温的下降，4种絮凝剂对COD的去除效果均有不同程度的下降，其中，PFS对水温下降的适应性较强，下降幅度较小。

水温在10℃时，pH值为6时，4种絮凝剂的COD去除效果均随投加量的增加而上升，PFS处理效果高于其它3种絮凝剂，在250mg/L投加量时处理效果达到29.8%。pH值为7时，4种絮凝剂的COD去除水平均表现不一，FeCl₃处理效果高于其它3种絮凝剂，在250mg/L投加量时处理效果达到36.7%。PFS处理效果略低于FeCl₃，在250mg/L投加量时达到34.8%。PAC、PAFC的去除效率随投加量增加而增加，增加到一定程度，处理效果随投加量增加有所下降。pH值为8时，4种絮凝剂的COD去除效果随投加量的增大而提高，FeCl₃处理效果明显高于其它3种絮凝剂，在250mg/L投加量时处理效果达到49.6%。

3 小结

3.1 药品投加量对废水处理的影响

通过实验，4种无机絮凝剂对水中COD的去除率均随投加量增加而增加，实验水体在pH值为6～8、水温在10℃和30℃时，当絮凝剂投加量较小时，4种絮凝剂对COD的去除效率均不高，其原因是投加量少时，絮体较难形成絮体或形成的絮体小，难以吸附有机物沉降；随着投加量的增加，絮体增大且密实度增加，沉降速度增大，有机物去除率也随之增加。当絮凝剂投加量进一步增加时，COD的去除率出现变缓（如PAFC），部分絮凝剂处理效果出现了明显拐点，其原因是大部分的悬浮物与胶体物质已得到有效去除，而剩余的较难形成絮凝颗粒的高分散系小分子有机物，混凝沉淀不能很好的去除。

3.2 实验水体pH值对废水处理的影响

通过实验，4种无机絮凝剂在碱性条件下对COD的去除效果均明显优于在酸性条件下。实验水体在pH值为6时，相同投加量下，4种絮凝剂中PFS对COD的去除效果较佳，随着pH值的增加，FeCl₃对COD的去除率超过了PFS，在pH值为8时，4种絮凝剂中FeCl₃对COD的去除效果较佳。对于铁盐，在pH值较低时，会阻碍混凝水解反应的进行，不利于氢氧化铁沉淀的形成，COD去除率不高。随着pH值的升高，氢氧化铁聚合物的吸附架桥作用和羟基配合物的电性中和作用得到加强，絮凝剂对COD的去除率随之提高。

3.3 实验水温对废水处理的影响

通过实验，4种无机絮凝剂在水温高时对COD的去除率效果略高于水温相对较低时，其中PFS对水温变化的适应性较强，变化幅度较小。水温对无机絮凝剂有影响，主要原因是其水解反应是吸热反应，影响矾花的形成和质量，在低水温时，絮体形成缓慢，结构松散，颗粒细小，且水的粘度增大，布朗运动强度减弱，不利于脱稳胶体相互凝聚，影响絮凝体的成长。

3.4 各絮凝剂的表现

在投加量相同时，絮凝剂PFS和FeCl₃对COD的去除率大都高于PAC和PAFC。絮凝剂投加量范围为0～250mg/L时，处理COD效果较佳的絮凝剂为FeCl3，在水温30℃、pH值为8、停留时间40min，投加量达到250mg/L时，COD去除效率达到较高值51.8%，其次为PFS，环境条件相同，投加量达到250mg/L时，COD去除效率达到较高值43.9%。在溶液水温10℃时，pH值为8时，4种絮凝剂的COD去除效果随投加量的增大而提高，FeCl₃处理效果明显高于其它3种絮凝剂，在250mg/L投加量时，处理效果达到49.6%。