一、引言

浙江省作为我国重要的医药产业基地之一，制药企业在生产过程中会产生大量含有各种有机物、无机物以及微生物的废水。这些制药废水具有成分复杂、毒性大、难降解等特点，若不经有效处理直接排放，将对环境造成严重污染，威胁生态系统平衡和人类健康。因此，寻找高效、经济的制药废水处理方法至关重要。

聚丙烯酰胺（PAM）是一种线型高分子聚合物，具有絮凝、增稠、粘结等多种性能，在水处理领域常被用作絮凝剂，能够通过吸附电中和、架桥作用等机制使水中的悬浮颗粒凝聚沉淀。聚合氯化铝（PAC）则是一种无机高分子混凝剂，具有水解速度快、混凝效果好、矾花大且沉降快等优点，广泛应用于各类污水处理。本文将探讨 PAM 和 PAC 在浙江省制药废水处理中的应用效果，以期为实际工程应用提供理论支持。

二、实验材料与方法

（一）实验材料

1. 废水来源

采集浙江省某典型制药企业的生产废水，该废水主要来源于药物合成、洗涤、萃取等工序，具有一定的代表性。

2. 药剂

聚丙烯酰胺（PAM），相对分子质量分别为 300 万、800 万、1200 万，阴离子型；聚合氯化铝（PAC），氧化铝含量为 28%-30%，盐基度为 40%-90%。

3. 实验仪器

电子天平、六联搅拌器、浊度仪、COD 测定仪、SS 测定仪等。

（二）实验方法

1. 水质分析

对采集的制药废水进行水质分析，测定其 pH 值、浊度、COD、SS 等基本指标，了解废水的特性。

2. 单因素实验

- PAC 投加量实验：设置不同的 PAC 投加量梯度，在其他条件相同的情况下，分别向一定体积的制药废水中投加 PAC，搅拌均匀后静置沉淀，测定处理后废水的浊度、COD 和 SS 等指标，确定最佳 PAC 投加量范围。

- PAM 投加量实验：在确定最佳 PAC 投加量的基础上，改变 PAM 的投加量，进行相同的实验操作，考察 PAM 投加量对废水处理效果的影响，找出合适的 PAM 投加量。

- 投加顺序实验：分别采用先投加 PAC 后投加 PAM 和先投加 PAM 后投加 PAC 两种不同的投加顺序，保持两者的总投加量不变，比较不同投加顺序对废水处理效果的差异。

3. 组合实验

根据单因素实验结果，选取最佳的 PAC 和 PAM 投加量及投加顺序，进行组合实验，进一步验证两者联合使用对制药废水的处理效果，并分析其协同作用机制。

三、结果与讨论

（一）制药废水水质特性

经测定，该浙江省制药废水的 pH 值约为 6.5-7.5，呈中性或弱酸性；浊度在 100-300 NTU 之间；COD 浓度较高，范围在 1000-3000 mg/L；SS 含量为 200-500 mg/L。废水中含有多种有机药物成分、中间体、溶剂以及少量无机盐等，成分复杂，可生化性较差。

（二）PAC 投加量对废水处理效果的影响

随着 PAC 投加量的增加，废水的浊度、COD 和 SS 去除率均呈现先上升后趋于平稳的趋势。当 PAC 投加量达到一定值时，继续增加投加量，处理效果提升不明显。这是因为在一定范围内，随着 PAC 投加量的增加，其水解产生的铝离子与废水中的胶体颗粒和悬浮物发生电中和作用，使其脱稳凝聚形成较大的矾花，从而去除浊度和 SS；同时，部分有机物也能被吸附卷扫共沉淀，导致 COD 去除率上升。但当投加量过多时，过量的铝离子可能会使溶液中的电荷发生逆转，导致部分絮体重新分散，反而不利于污染物的去除。通过实验确定，对于该制药废水，PAC 的最佳投加量范围约为[X] mg/L。

（三）PAM 投加量对废水处理效果的影响

在最佳 PAC 投加量的基础上，PAM 投加量对废水处理效果也有显著影响。随着 PAM 投加量的增加，废水的浊度和 SS 去除率进一步提高，矾花变得更加密实，沉降速度加快。然而，PAM 投加量过高时，可能会导致水体粘度过大，影响絮体的形成和沉降，甚至会使部分已形成的絮体被包裹在 PAM 分子链中而难以沉淀，从而降低处理效果。此外，PAM 投加量对 COD 去除率的影响相对较小，但在一定程度上仍有助于提高整体处理效果。综合考虑，PAM 的适宜投加量范围约为[Y] mg/L。

（四）投加顺序对废水处理效果的影响

实验结果表明，先投加 PAC 后投加 PAM 的投加顺序相较于先投加 PAM 后投加 PAC 的顺序，能够获得更好的废水处理效果。这是因为先投加 PAC 可以使废水中的胶体颗粒和悬浮物初步脱稳凝聚形成较小的矾花，然后投加 PAM 时，PAM 的高分子链能够充分发挥架桥作用，将较小的矾花进一步聚集成更大的絮体，从而提高絮凝沉淀效果，降低浊度、COD 和 SS 等指标。而先投加 PAM 可能会使 PAM 分子链过早地缠绕在未充分脱稳的颗粒上，影响后续 PAC 的水解和混凝作用，导致处理效果不佳。

（五）PAC 和 PAM 组合使用的效果及协同作用机制

将 PAC 和 PAM 按照最佳投加量和投加顺序组合使用时，对制药废水的处理效果明显优于单独使用其中一种药剂。组合处理后，废水的浊度去除率达到[Z1]%以上，COD 去除率可达到[Z2]%左右，SS 去除率也能达到[Z3]%以上。这种协同作用机制主要体现在以下几个方面：

1. 电荷互补与中和：PAC 水解产生的正电荷离子可以中和废水中胶体颗粒表面的负电荷，使其脱稳凝聚，而 PAM 的分子链可以吸附在这些脱稳的颗粒上，进一步促进颗粒的聚集和沉淀。

2. 架桥作用增强：PAC 形成的矾花为 PAM 提供了更多的吸附位点，PAM 的高分子链能够在多个矾花之间起到架桥连接的作用，形成更大、更紧密的絮体，提高絮凝沉淀效果。

3. 网捕作用协同：在混凝过程中，PAC 的水解产物和形成的矾花对水中的悬浮物和部分有机物有网捕作用，而 PAM 的存在可以增强这种网捕效果，使更多的污染物被包裹在絮体中去除。

四、结论

通过对聚丙烯酰胺（PAM）和聚合氯化铝（PAC）处理浙江省制药废水的效果分析，得出以下结论：

1. 该制药废水具有成分复杂、COD 浓度高、浊度大、SS 含量高等特点，对处理工艺要求较高。

2. 单独使用 PAC 或 PAM 时，在一定投加量范围内均能对制药废水起到一定的处理效果，但存在处理效果有限或最佳投加量难以准确把握等问题。

3. 合理的投加顺序对废水处理效果有重要影响，先投加 PAC 后投加 PAM 能够更好地发挥两者的协同作用，提高废水处理效果。

4. PAC 和 PAM 组合使用时，能够显著降低制药废水的浊度、COD 和 SS 等指标，表现出良好的协同作用机制，其处理效果优于单独使用任何一种药剂。在实际工程应用中，可根据制药废水的具体水质特点，通过实验确定最佳的 PAC 和 PAM 投加量及投加顺序，以实现对制药废水的高效处理，减少对环境的污染，同时也为浙江省制药行业的可持续发展提供有力的技术支持。

未来，还可以进一步研究 PAM 和 PAC 与其他水处理技术（如生物处理、高级氧化等）的联合应用，以探索更优化的制药废水处理工艺，提高废水处理效率和达标排放水平。