本研究係統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製。通過實驗室小試和實際工程驗證，發現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(chuan) 統鋁鹽提高15%-25%。機理研究表明，PAFC通過[AlFe(OH)₄]⁵⁺等高價(jia) 聚合離子的氧化作用和[Al(OH)₃·Fe(OH)₃]ₙ絮體(ti) 的吸附截留雙重機製實現COD高效去除。三個(ge) 工業(ye) 廢水處理案例顯示，PAFC可降低汙泥產(chan) 量30%-40%，節約處理成本0.12-0.18元/噸水，為(wei) 廢水COD達標處理提供了經濟高效的技術方案。
關(guan) 鍵詞：聚合氯化鋁鐵；COD去除；氧化-吸附協同；絮體(ti) 特性；廢水處理
| COD組分 | 占比範圍 | 主要特征 |
|---|---|---|
| 可溶性易降解 | 15%-30% | BOD₅/COD>0.3 |
| 膠體態 | 25%-45% | 粒徑0.001-1μm |
| 難降解有機物 | 30%-50% | 含苯環、雜環結構 |
| 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：
抗衝(chong) 擊負荷能力差
汙泥膨脹風險高
| 指標 | 本產品 | 國標要求(GB/T22627-2014) |
|---|---|---|
| Al₂O₃含量 | 12.8%±0.6% | ≥10.0% |
| Fe₂O₃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（S²⁻去除率>95%）
電中和階段（2-5min）：
[Al₃Fe(OH)₆]⁵⁺中和膠體(ti) 電荷
Zeta電位從(cong) -32mV→-8mV
吸附階段（5-15min）：
比表麵積達258m²/g（BET法）
對苯酚吸附量達38mg/g
網捕階段（>15min）：
絮體(ti) 粒徑達520μm
沉降速度9.3m/h
動力學模型：
ln(C₀/C)=0.186[PAFC]⁰.⁷⁵t⁰.⁵ （R²=0.982,n=45）
| 因素 | 最優(you) 水平 | 貢獻率 |
|---|---|---|
| pH | 7.0±0.3 | 38.4% |
| 投加量 | 80mg/L | 29.7% |
| 有機物性質 | UV254<0.2 | 22.5% |
| 攪拌條件 | G=60s⁻¹ | 9.4% |
高濃度廢水（COD>1000mg/L）：
需複配H₂O₂（摩爾比1:1）
反應時間延長至40min
難降解廢水：
預氧化（O₃或UV/Fenton）
控製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：
調節池→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 | - |
技術創新：
微波強化PAFC活化
汙泥催化熱解（產(chan) 油率18%）
在線熒光監測係統
經濟指標：
藥耗降低35%
汙泥熱值提升至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 |
| 汙泥產率 | 3.5kg/m³ | 3.0kg/m³ | 2.1kg/m³ |
| 適用pH範圍 | 6.0-8.0 | 5.0-8.5 | 5.5-9.5 |
精準加藥控製：
采用UV-VIS在線監測
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(ti) 鬆散：確認G值在50-80s⁻¹
泡沫增多：檢測表麵活性劑濃度
資源回收利用：
汙泥製備活性炭（碘值>800mg/g）
回收鐵鋁（酸浸效率>90%）
研究證實PAFC具有顯著優(you) 勢：
對各類COD組分去除均衡
沉降性能優(you) 於(yu) 國標（HJ/T369-2007）要求
綜合成本降低20%-30%
未來研究方向：
開發磁性PAFC回收技術
研究光催化-PAFC聯用體(ti) 係
構建數字孿生控製係統
行業(ye) 建議：
修訂《水處理劑》標準COD檢測方法
製定《高效除COD工藝設計規範》