聚合硫酸铁(PFS)在制药废水处理中具有显著的应用价值,主要通过化学沉淀、吸附架桥和电中和等机制去除污染物,具体应用如下:
一、处理机制与核心作用
化学沉淀除磷
聚合硫酸铁中的铁离子(Fe³⁺)与废水中的磷酸根(PO₄³⁻)反应生成不溶性磷酸铁沉淀(FePO₄),从而有效降低废水中的磷含量,减少富营养化风险。
吸附与絮凝作用
PFS水解后生成Fe(OH)₃、Fe(OH)₂⁺等胶体,通过吸附、电中和作用聚集悬浮颗粒、胶体及有机物(如抗生素残留、COD),形成密实絮体后沉淀分离。
对非溶解性COD的去除率较高,尤其适合处理高浓度有机废水。
去除重金属与脱色
通过络合或共沉淀作用去除废水中的重金属离子(如砷、铅),同时可吸附染料分子,降低废水色度。
二、适用场景与优势
高复杂废水处理
制药废水通常含高COD(2000-5000 mg/L)、高色度、毒性物质及抗生素残留,传统生物法易受抑制。PFS作为化学预处理或后处理剂,可快速降低污染物负荷,为后续生物处理创造条件。
经济高效性
成本低:相比其他絮凝剂(如聚合氯化铝),PFS单价低且投加量少(50-300 mg/L),处理成本可降低20%-30%。
污泥减量:形成的絮体密实,污泥体积比传统药剂减少20%-30%,降低脱水与处置成本。
操作灵活性
适应pH范围广(4-10),无需严格调节酸碱度。
沉降速度快(5分钟内完成),提升处理效率。
三、关键操作要点
投加量优化
需通过烧杯实验确定最佳投加量(通常100-200 mg/L),过量会导致胶体再稳,不足则絮凝效果差。
案例:某制药厂投加150 mg/L PFS,COD从2500 mg/L降至500 mg/L,磷去除率>80%。
pH值控制
最佳pH为6-8,酸性过强需预中和(如加石灰),碱性过强则需调节至中性。
混合与反应条件
快速混合(200-300 rpm)1分钟促进药剂扩散,慢速搅拌(30-50 rpm)10-15分钟形成大絮体。
协同技术应用
对高毒性或难降解废水,需联合Fenton氧化、臭氧氧化等预处理,或结合生物法(如UASB)实现深度净化。
四、应用实例与效果
某抗生素废水处理:采用PFS预处理(投加200 mg/L),COD由3000 mg/L降至800 mg/L,磷由15 mg/L降至1 mg/L以下,后续经生物处理后达标排放。
中成药废水案例:PFS与PAM联用,污泥含水率从98%降至80%,脱水效率提升40%。
五、注意事项与局限性
设备防腐:PFS呈酸性,需采用耐腐蚀材料(如PVC、不锈钢)防止设备损坏。
污泥处置:沉淀污泥需妥善处理,避免重金属二次污染。
局限性:对溶解性有机物(如抗生素)去除有限,需结合其他技术。
总结
聚合硫酸铁在制药废水处理中通过化学沉淀、吸附絮凝、脱色除重金属等多重作用,显著降低污染物浓度,尤其适合高复杂废水的预处理。其经济性、高效性及操作灵活性使其成为主流选择,但需结合具体水质优化投加参数,并与其他技术联用以实现全面达标。
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