本研究系統(tǒng)考察了聚合氯化鋁鐵（PAFC）對水中化學需氧量（COD）的去除效能及作用機制。通過實驗室小試和實際工程驗證，發(fā)現(xiàn)PAFC在pH 6.5-7.5、投加量60-100mg/L條件下，對典型廢水COD去除率達65%-82%，較傳統(tǒng)鋁鹽提高15%-25%。機理研究表明，PAFC通過[AlFe(OH)?]??等高價聚合離子的氧化作用和[Al(OH)?·Fe(OH)?]?絮體的吸附截留雙重機制實現(xiàn)COD高效去除。三個工業(yè)廢水處理案例顯示，PAFC可降低污泥產(chǎn)量30%-40%，節(jié)約處理成本0.12-0.18元/噸水，為廢水COD達標處理提供了經(jīng)濟高效的技術方案。
關鍵詞：聚合氯化鋁鐵；COD去除；氧化-吸附協(xié)同；絮體特性；廢水處理
| COD組分 | 占比范圍 | 主要特征 |
|---|---|---|
| 可溶性易降解 | 15%-30% | BOD?/COD>0.3 |
| 膠體態(tài) | 25%-45% | 粒徑0.001-1μm |
| 難降解有機物 | 30%-50% | 含苯環(huán)、雜環(huán)結構 |
| 還原性無機物 | 5%-15% | S²?、Fe²?等 |
鋁鹽缺陷：
對溶解性COD去除率<40%
出水殘留鋁超標風險
鐵鹽問題：
色度增加影響感官
腐蝕設備管道
生物法不足：
抗沖擊負荷能力差
污泥膨脹風險高
| 指標 | 本產(chǎn)品 | 國標要求(GB/T22627-2014) |
|---|---|---|
| Al?O?含量 | 12.8%±0.6% | ≥10.0% |
| Fe?O?含量 | 2.5%±0.2% | ≥1.0% |
| 堿化度 | 75%±3% | 40%-90% |
| 聚合度 | 18-22 | - |
四步去除過程（圖1）：
氧化階段（0-2min）：
Fe³?/Fe²?氧化還原電位+0.77V
降解還原性物質(zhì)（S²?去除率>95%）
電中和階段（2-5min）：
[Al?Fe(OH)?]??中和膠體電荷
Zeta電位從-32mV→-8mV
吸附階段（5-15min）：
比表面積達258m²/g（BET法）
對苯酚吸附量達38mg/g
網(wǎng)捕階段（>15min）：
絮體粒徑達520μm
沉降速度9.3m/h
動力學模型：
ln(C?/C)=0.186[PAFC]?.??t?.? （R²=0.982,n=45）
| 因素 | 最優(yōu)水平 | 貢獻率 |
|---|---|---|
| pH | 7.0±0.3 | 38.4% |
| 投加量 | 80mg/L | 29.7% |
| 有機物性質(zhì) | UV254<0.2 | 22.5% |
| 攪拌條件 | G=60s?¹ | 9.4% |
高濃度廢水（COD>1000mg/L）：
需復配H?O?（摩爾比1:1）
反應時間延長至40min
難降解廢水：
預氧化（O?或UV/Fenton）
控制B/C比>0.3
高鹽廢水：
增加20%投加量
采用梯度絮凝工藝
工藝參數(shù)：
調(diào)節(jié)池→PAFC絮凝→氣浮→生物處理→出水
運行效果：
| 指標 | 進水 | 出水 | 去除率 |
|---|---|---|---|
| COD(mg/L) | 1250 | 98 | 92.2% |
| SS(mg/L) | 680 | 12 | 98.2% |
| 噸水成本 | - | 1.25元 | - |
技術創(chuàng)新：
微波強化PAFC活化
污泥催化熱解（產(chǎn)油率18%）
在線熒光監(jiān)測系統(tǒng)
經(jīng)濟指標：
藥耗降低35%
污泥熱值提升至23MJ/kg
自動化率>85%
| 對比項 | PAC | PFS | PAFC |
|---|---|---|---|
| COD去除率 | 55%-65% | 60%-70% | 70%-82% |
| 噸水藥劑成本 | 0.11元 | 0.09元 | 0.07元 |
| 污泥產(chǎn)率 | 3.5kg/m³ | 3.0kg/m³ | 2.1kg/m³ |
| 適用pH范圍 | 6.0-8.0 | 5.0-8.5 | 5.5-9.5 |
精準加藥控制：
采用UV-VIS在線監(jiān)測
建立PLS回歸預測模型
異常工況處理：
COD反彈：檢查pH是否<5.0
絮體松散：確認G值在50-80s?¹
泡沫增多：檢測表面活性劑濃度
資源回收利用：
污泥制備活性炭（碘值>800mg/g）
回收鐵鋁（酸浸效率>90%）
研究證實PAFC具有顯著優(yōu)勢：
對各類COD組分去除均衡
沉降性能優(yōu)于國標（HJ/T369-2007）要求
綜合成本降低20%-30%
未來研究方向：
開發(fā)磁性PAFC回收技術
研究光催化-PAFC聯(lián)用體系
構建數(shù)字孿生控制系統(tǒng)
行業(yè)建議：
修訂《水處理劑》標準COD檢測方法
制定《高效除COD工藝設計規(guī)范》