正交法優(yōu)化污水混凝實(shí)驗(yàn)的研究

張瀟予

摘 要：本文以可溶性淀粉懸濁液模擬原水，以聚合氯化鋁（PAC）作為絮凝劑，聚丙烯酰胺（PAM）為助凝劑，利用正交實(shí)驗(yàn)法對(duì)污水混凝的最佳實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行了優(yōu)化研究。結(jié)果表明，污水的pH值是影響混凝效果的最重要因素，當(dāng)pH為7，PAC的投加量為0.25g/L，PAM的投加量為0.01g/L，快速攪拌轉(zhuǎn)速為300r/min（1min）時(shí)，對(duì)污水的處理效果最好，此時(shí)濁度的平均去除率為99.61%。

關(guān)鍵詞：正交實(shí)驗(yàn)最佳混凝條件濁度去除率

混凝實(shí)驗(yàn)是第45屆世界技能大賽水處理技術(shù)項(xiàng)目的主要競(jìng)賽模塊之一，通過燒杯攪拌實(shí)驗(yàn)對(duì)污水絮凝條件進(jìn)行優(yōu)化，最終確定最佳實(shí)驗(yàn)方案?；炷夹g(shù)是污水處理中最為常用的方法。它是通過向污水中投加混凝劑，使細(xì)小的懸浮顆粒和膠體微粒聚集成較粗大的顆粒而沉淀，得以與水分離，從而污水得到凈化[1]?；炷磻?yīng)是一個(gè)很復(fù)雜的過程，常常受到混凝劑種類、混凝劑投加量、水力條件（攪拌強(qiáng)度和時(shí)間）、pH值和水溫等因素的影響[2]。正交實(shí)驗(yàn)則是解決多因素對(duì)比問題的一種常用的數(shù)學(xué)方法，常用來對(duì)混凝實(shí)驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化研究[3-4]。本文在前期單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用正交實(shí)驗(yàn)法對(duì)影響混凝效果的混凝劑投加量、pH值、助凝劑投加量和水力條件等四個(gè)因素進(jìn)行優(yōu)化研究，以此得到最佳混凝條件。

一、實(shí)驗(yàn)部分

1.試劑：聚合氯化鋁（PAC），分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠;聚丙烯酰胺（PAM），分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司;可溶性淀粉，分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠;丙三醇，分析純，天津市大茂化學(xué)試劑廠;1mol/L鹽酸溶液;1mol/L NaOH溶液。

2.儀器：ZR4-6智能型六聯(lián)攪拌機(jī)，深圳市中潤水工業(yè)技術(shù)發(fā)展有限公司;雷磁WZB-170便攜式濁度儀，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司。

3.實(shí)驗(yàn)方法及步驟

實(shí)驗(yàn)用水以可溶性淀粉溶于自來水并加入適量甘油穩(wěn)定24h，水質(zhì)外觀為白色渾濁液，濁度為385.2NTU，水溫28℃，pH值為6。污水混凝處理采用燒杯攪拌法，在前期的單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定了最佳混凝劑為PAC，PAC最佳投加量為14mL，最佳pH值為7，助凝劑PAM最佳投加量為6mL，水利條件為快速400r/min（1min）、中速200r/min（2min）、慢速80r/min（11min）?，F(xiàn)采用四因素三水平的L9（34）正交實(shí)驗(yàn)確定最佳混凝條件，因素水平表見表2。用污水的濁度去除率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析。

二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

每組實(shí)驗(yàn)燒杯均取600mL原水，使用的混凝劑和助凝劑濃度分別為10g/L PAC、0.1% PAM。正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

根據(jù)極差分析法，極差越大，說明該因素對(duì)實(shí)驗(yàn)效果影響越大，由表4可以看出，影響混凝效果的因素主次順序?yàn)椋築>A>D>C，及pH值>PAC投加量>PAM投加量>快攪轉(zhuǎn)速。其中，水力條件只改變了快攪轉(zhuǎn)速。水樣的pH值對(duì)混凝效果影響最大，混凝劑和助凝劑投加量的影響相差不大。根據(jù)混凝機(jī)理[1]，pH對(duì)膠體顆粒表面電荷的Zeta電位、絮凝劑的性質(zhì)和作用等均產(chǎn)生影響，選擇適宜的pH值，可以顯著降低混凝劑的用量，節(jié)約成本，且處理效果好。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，pH值升高，濁度去除率降低，這是因?yàn)榫酆下然X水解后生成的氫氧化鋁膠體在堿性條件下易溶解，從而影響混凝效果[5]。

結(jié)語

1.各因素對(duì)混凝效果影響的強(qiáng)弱順序?yàn)椋簆H值>PAC投加量>PAM投加量>快攪轉(zhuǎn)速。

2.以聚合氯化鋁為混凝劑的燒杯攪拌實(shí)驗(yàn)的最佳混凝條件為：PAC的投加量為0.25g/L，pH值為7，PAM的投加量為0.01g/L，快速攪拌轉(zhuǎn)速為300r/min，1min。此時(shí)濁度平均去除率為99.61%。

參考文獻(xiàn)

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