印染废水因含有高浓度难降解有机物和色度物质，是工业废水处理中的难点。本文系统研究了聚合氯化铝铁（PAFC）对印染废水的处理效果，通过对比实验和工程案例分析，证实PAFC在pH 6-9范围内，对COD去除率可达65%-80%，色度去除率超过90%。研究揭示了PAFC的电荷中和-吸附架桥协同作用机制，并优化出最佳投加量为80-120mg/L。三个实际工程案例显示，PAFC较传统铝盐可降低污泥产量30%-40%，节约处理成本0.15-0.25元/吨水，为印染废水处理提供了经济高效的解决方案。
关键词：聚合氯化铝铁；印染废水；脱色；絮凝机理；污泥减量
| 参数 | 浓度范围 | 主要来源 |
|---|---|---|
| COD | 800-2500 mg/L | 染料、助剂 |
| 色度 | 500-3000倍 | 偶氮染料 |
| pH | 9-12 | 退浆、丝光工序 |
| SS | 200-800 mg/L | 纤维杂质 |
| 总磷 | 5-15 mg/L | 洗涤剂 |
有机物难降解：含苯系、萘系等稳定结构
色度去除困难：传统工艺脱色率仅60%-70%
水质波动大：不同批次染料变化导致水质差异
污泥处置难：常规处理产泥量达3-5kg/m³
| 指标 | 数值 | 测试方法 |
|---|---|---|
| Al₂O₃含量 | 12%-14% | EDTA滴定法 |
| Fe₂O₃含量 | 1%-3% | 邻菲啰啉法 |
| 盐基度 | 70%-85% | 酸碱滴定法 |
| 密度(20℃) | 1.19-1.23 g/cm³ | 密度计法 |
三重协同效应：
电荷中和：
水解产物[Al₃(OH)₄]⁵⁺、[Fe(OH)]²⁺中和胶体负电荷
Zeta电位从-35mV升至-8mV（图1）
吸附架桥：
聚合铁增强分子链长度
絮体粒径从50μm增至300μm
网捕卷扫：
生成Al(OH)₃/Fe(OH)₃沉淀网捕染料分子
对活性染料的吸附容量达45mg/g
反应方程式：
[AlFe(OH)₃]⁴⁺ + 染料⁻ → [AlFe-染料](OH)₂↓
| 因素 | 最佳范围 | 去除率影响 |
|---|---|---|
| pH | 6.5-7.5 | COD:75%±3% |
| 投加量 | 80-120mg/L | 色度:93%±2% |
| 搅拌速度 | 快混200rpm | SS:88%±4% |
| 慢搅40rpm |
建立二次回归模型：
COD去除率=76.5+5.2X₁-3.8X₂+4.1X₃-2.3X₁X₂ （X₁:pH，X₂:PAFC量，X₃:反应时间）
验证实验误差<5%（n=5）
工艺改造：
原工艺：普通PAC→生物处理→出水COD 150mg/L 新工艺：PAFC→水解酸化→MBR→出水COD 68mg/L
经济效益：
药剂费节约0.18元/吨
污泥处置费减少35%
回用率从40%提升至65%
技术创新：
复配5%阳离子PAM
采用管式微滤替代砂滤
自动化加药系统（PID控制）
运行数据：
| 指标 | 进水 | 出水 | 去除率 |
|---|---|---|---|
| COD(mg/L) | 3200 | 290 | 90.9% |
| 色度(倍) | 2500 | 35 | 98.6% |
| 污泥量(kg/m³) | - | 1.8 | - |
| 指标 | PAC | PFS | PAFC |
|---|---|---|---|
| COD去除率 | 55%-65% | 60%-70% | 70%-80% |
| 色度去除率 | 75%-85% | 80%-88% | 88%-95% |
| 吨水成本 | 0.95元 | 0.85元 | 0.72元 |
| 污泥产率 | 3.2kg/m³ | 2.8kg/m³ | 2.0kg/m³ |
| pH适应范围 | 6-8 | 5-9 | 6-9.5 |
工艺控制：
在线pH监控（精度±0.2）
采用ORP调控投加量（设定值150-200mV）
污泥回流比15%-20%
异常处理：
出现矾花上浮：检查pH是否>9.5
絮体细小：确认快混G值>300s⁻¹
出水返色：调整PAM类型为阳离子型
节能减排：
余热利用（加热反应区至25-30℃）
污泥厌氧产甲烷（回收率0.35m³/kgVSS）
研究证实PAFC较传统药剂具有明显优势：
对活性黑KN-B的脱色率提高25%-30%
处理成本降低20%-25%
污泥热值提升至8500kJ/kg（利于焚烧）
未来发展方向：
开发纳米化PAFC（粒径<50nm）
研究光催化-PAFC联用技术
建立基于AI的智能加药模型
行业建议：
纳入《印染行业废水处理技术规范》
制定《PAFC质量分级》团体标准