關鍵詞：聚氯化鋁；制藥廢水；混凝沉淀；難降解有機物；廢水處理

1. 引言

制藥工業是國民經濟的重要產業，但其生產過程中產生的廢水具有污染物濃度高、成分復雜、生物毒性強等特點。根據生產工藝不同，制藥廢水可分為抗生素類、合成藥物類、中成藥類等，主要含有殘留藥物、有機溶劑、中間體、助劑等污染物。這類廢水通常具有以下特征：(1)COD高達5000-50000mg/L；(2)含有大量難降解有機物；(3)水質波動大；(4)具有生物抑制性。傳統生物處理法對這類廢水處理效果有限，而化學混凝法因其適應性強、效果穩定等特點成為重要處理手段。

聚氯化鋁作為第三代無機高分子絮凝劑，具有絮凝效果好、適用pH范圍廣、殘渣量少等優勢，在制藥廢水處理中表現出色。本文將從聚氯化鋁的特性、作用機理、應用效果等方面，全面探討其在制藥廢水處理中的應用價值。

2. 聚氯化鋁的特性及作用機理

2.1 聚氯化鋁的理化特性

聚氯化鋁的化學通式為[Al?(OH)?Cl???]?，其有效成分Al?O?含量可達28%-32%。與傳統鋁鹽相比，聚氯化鋁具有以下顯著優勢：

1. 水解速度快，形成絮體大而密實

2. 適用pH范圍寬(5-9)

3. 低溫穩定性好

4. 腐蝕性小

5. 殘渣量少

2.2 聚氯化鋁的混凝機理

在制藥廢水處理中，聚氯化鋁主要通過以下三種機制發揮作用：

(1)電中和作用：聚氯化鋁水解產生的[Al??O?(OH)??(H?O)??]??等高價聚合陽離子可有效中和膠體顆粒表面負電荷，破壞其穩定性。

(2)吸附架橋作用：聚氯化鋁的長鏈高分子結構可在顆粒間架橋連接，形成大尺寸絮體。

(3)網捕卷掃作用：形成的Al(OH)?沉淀物可網捕細小顆粒，實現深度凈化。

3. 聚氯化鋁在制藥廢水處理中的應用

3.1 對COD的去除效果

制藥廢水中的COD主要來源于殘留藥物、中間體和有機溶劑。研究表明，在pH=7.0，聚氯化鋁投加量120mg/L條件下，對不同類型的制藥廢水COD去除效果如下：

• 抗生素廢水：65%-75%

• 化學合成藥廢水：70%-80%

• 中藥廢水：60%-70%

3.2 對SS的去除效果

聚氯化鋁對制藥廢水中懸浮物的去除效果顯著。實驗數據顯示，在較佳條件下，SS去除率可達90%-95%，出水濁度可降至5NTU以下。

3.3 對特征污染物的去除

針對制藥廢水中特定的難降解有機物，聚氯化鋁表現出良好的去除效果：

1. 抗生素類：如青霉素、四環素等，去除率可達60%-70%

2. 有機溶劑：如DMF、DMSO等，去除率50%-60%

3. 顯色物質：色度去除率80%-90%

3.4 對生物毒性的影響

聚氯化鋁處理可顯著降低廢水的生物毒性。經測試，處理后廢水的發光細菌抑制率可從處理前的80%降至30%以下，大大提高了廢水的可生化性。

4. 應用優化研究

4.1 工藝參數優化

通過正交試驗確定較佳處理條件：

• pH值：6.5-7.5

• 投加量：80-150mg/L

• 攪拌速度：快速攪拌(200r/min)1min，慢速攪拌(50r/min)15min

• 沉降時間：30min

4.2 組合工藝應用

1. 聚氯化鋁-臭氧氧化組合工藝：

   • COD去除率提高至85%-90%

   • 對難降解有機物去除效果顯著

2. 聚氯化鋁-生物處理組合：

   • 預處理后B/C比從0.2提升至0.4

   • 后續生物處理效率提高30%

3. 聚氯化鋁-膜分離組合：

   • 出水水質達到回用標準

   • 膜污染速率降低40%

5. 實際工程案例

某大型制藥企業采用"聚氯化鋁混凝-水解酸化-接觸氧化"工藝處理綜合制藥廢水，設計處理規模5000m³/d。主要運行參數：

• 聚氯化鋁投加量：100mg/L

• PAM投加量：1mg/L

• 混凝時間：20min

• 沉淀時間：2h

處理效果對比：

6. 技術經濟分析

與傳統處理工藝相比，聚氯化鋁混凝工藝具有明顯優勢：

1. 投資成本：降低20%-30%

2. 運行費用：節省15%-25%

3. 占地面積：減少40%

4. 污泥產量：降低30%

7. 存在問題及發展趨勢

7.1 現存問題

1. 對某些特定藥物成分去除效率有限

2. 污泥處置問題仍需優化

3. 自動化控制水平有待提高

7.2 發展趨勢

1. 開發新型改性聚氯化鋁產品

2. 優化組合工藝

3. 智能化控制系統研發

4. 污泥資源化利用技術

8. 結論

1. 聚氯化鋁在制藥廢水處理中表現出優異的混凝性能，對COD、SS、色度等指標去除效果顯著。

2. 較佳處理條件為：pH6.5-7.5，投加量80-150mg/L，配合適當的攪拌條件。

3. 組合工藝可顯著提升處理效果，特別是與高級氧化或生物處理的組合。

4. 聚氯化鋁工藝具有投資省、運行費用低、適應性強等優勢，在制藥廢水處理領域具有廣闊應用前景。

未來研究應重點關注聚氯化鋁的改性優化、組合工藝創新以及智能化控制等方面，以進一步提升其在制藥廢水處理中的應用效果。