聚合氯化铝与聚合硫酸铁：哪种絮凝剂更适合你的废水处理需求？

作者：山东淄博源润净水科技有限公司　日期：2025年4月15日浏览数：212

摘要

在工业废水处理中，絮凝剂的选择直接影响处理效果、运营成本及环境合规性。聚合氯化铝（PAC）和聚合硫酸铁（PFS）作为两种主流无机高分子絮凝剂，各自具有独特的化学特性和适用场景。本文通过对比分析PAC与PFS的作用机理、处理效能、经济成本及环境影响，结合市政污水、印染废水、电镀废水等典型案例，提出针对不同水质特征（如pH、浊度、有机物含量、重金属浓度）的絮凝剂选型策略。研究显示：PAC在低温、低浊度水中表现优异，而PFS更适合高磷、高色度废水；两者复配使用可提升COD去除率15%~25%。本文旨在为环保工程师、水处理运营商提供科学选型依据，优化废水处理工艺。

1. 引言

全球每年产生很过4000亿吨工业废水，其中70%需通过絮凝工艺预处理。聚合氯化铝（PAC）和聚合硫酸铁（PFS）因高效、低成本等优势，占据絮凝剂市场60%以上份额。然而，两者在以下方面存在显著差异：

化学性质：PAC以铝为核心，PFS以铁为核心；
适用水质：PAC适应宽pH范围，PFS对高磷废水更有效；
副产物风险：PAC可能残留铝，PFS易导致出水色度升高。

本文将通过实验数据、案例对比及成本分析，解答“如何根据废水特性选择PAC或PFS”这一核心问题。

2. PAC与PFS的化学特性对比

2.1 聚合氯化铝（PAC）

化学式：[Al₂(OH)ₙCl₆₋ₙ]ₘ（n=1~5，m≤10）
作用机理：
1. 电中和：高正电荷聚合铝离子（如Al₁₃⁷⁺）中和胶体负电荷；
2. 吸附架桥：形成大而疏松的絮体。
优势：
- pH适应广（5~9）；
- 低温（>5℃）下仍有效；
- 污泥量比传统铝盐少30%。

2.2 聚合硫酸铁（PFS）

化学式：[Fe₂(OH)ₙ(SO₄)₃₋ₙ/₂]ₘ
作用机理：
1. 强电中和：Fe³⁺水解产物电荷密度高于Al³⁺；
2. 网捕卷扫：生成密实絮体，沉降更快。
优势：
- 对高磷、高色度废水去除率高；
- 无铝残留风险；
- 成本比PAC低10%~15%。

3. 处理效能对比

3.1 浊度去除能力

絮凝剂	投加量（mg/L）	浊度去除率（%）	絮体特性
PAC	20	85~90	大而疏松
PFS	20	90~95	小而密实

结论：PFS对高浊度水（>100 NTU）更有效，PAC适合中低浊度水。

3.2 COD与色度去除

印染废水案例（COD=500 mg/L，色度=300倍）：
- PAC：COD去除率70%，色度去除率75%；
- PFS：COD去除率65%，色度去除率90%；
- PAC+PFS（1:1）：COD去除率85%，色度去除率95%。

3.3 重金属去除

离子	PAC去除率（%）	PFS去除率（%）
Pb²⁺	92	95
Cr⁶⁺	85	98
Cd²⁺	88	90

PFS对Cr⁶⁺的还原能力更强，因Fe²⁺可将其还原为低毒Cr³⁺。

4. 经济性与运营成本分析

4.1 价格对比

絮凝剂	市场价格（元/吨）	吨水处理成本（元）*
PAC	2500~3000	0.075~0.12
PFS	2200~2600	0.06~0.10

*按投加量30 mg/L计算，PFS成本更低。

4.2 污泥处理成本

PAC污泥：含水率92%，脱水能耗0.5 kWh/吨泥；
PFS污泥：含水率88%，脱水能耗0.3 kWh/吨泥（更易压缩）。

4.3 设备腐蚀性

PAC：含Cl⁻，对不锈钢有轻微腐蚀；
PFS：含SO₄²⁻，酸性更强，需选用耐酸泵阀。

5. 环境影响与安全性

5.1 残留风险

指标	PAC	PFS
金属残留	Al³⁺（限值0.2 mg/L）	Fe²⁺/³⁺（限值0.3 mg/L）
毒性	铝积累潜在神经毒性	铁色度影响观感
生态影响	对鱼类毒性较低	可能促进水体富营养化