正交法优化污水混凝实验的研究

2021-04-06张春玲许新兵任小娜

绿色科技 2021年4期

张春玲，许新兵，任小娜

(酒泉职业技术学院化工学院，甘肃酒泉 735000)

1 引言

天然水体中存在着大量悬浮物，悬浮物的形态是不同的，有些大颗粒悬浮物可以在自身重力作用下沉降，而另一种是胶体颗粒，它是使水产生浑浊的一个重要原因，胶体颗粒靠自然沉降是不能去除的[1]。而混凝阶段的处理主要针对难以去除的胶体颗粒及少量不能自然沉降的悬浮物。混凝沉淀实验工艺是给水和废水处理中被广泛的应用，是重要的水处理技术之一[2]。通过混凝沉淀实验，可以确定最佳混凝工艺条件，混凝剂的种类较多，主要分为无机混凝剂(以铁系和铝系为主)，有机混凝剂(包括人工合成和天然高分子混凝剂)，不同水体适合的混凝剂有所不同，而且还要确定混凝剂的合理投加量，此外还要注意水体pH值、温度、浊度、水流速度以及混凝沉淀时间等条件[3]，由于实验室条件有限，本实验仅研究絮凝剂的种类、絮凝剂及助凝剂的投加量、pH值、搅拌速度等对混凝沉淀效果的影响。

2 材料与方法

2.1 实验污水的制备

在不断搅拌下向水中加入纯牛奶进行24 h稳定，制得浊度为196NTU的实验污水。

2.2 主要试剂与仪器

试剂：40 g/LPAC、40 g/LPFS、1 g/LPAM。

仪器：六联搅拌器、浊度仪、pH计、温度计。

2.3 实验方法及测定

2.3.1 单因素实验

2.3.1.1 最佳絮凝剂的确定

在转速为300 r/min快速搅拌1 min，150 r/min中速搅拌2 min，50 r/min慢速搅拌10 min的条件下向1000 mL污水水样中加入絮凝剂，静置15 min后测定上清液的浊度，测定结果见表1。

由表1可知，在相同投加量的情况下，PAC的污水浊度去除率明显高于PFS，从而确定最佳絮凝剂为PAC。

表1 PFS/PAC浊度去除率对比结果

2.3.1.2 絮凝剂最佳投加量的确定

在pH值为7；转速为300 r/min快速搅拌1 min，150 r/min中速搅拌2 min，50 r/min慢速搅拌10 min的条件下向1000 mL污水水样中加入不同体积的PAC溶液后静置15 min后测定上清液的浊度，测定结果见表2。

表2 PAC浊度去除率结果

由表1可知，在当PAC的加入量为9 mL时，处理后的污水浊度去除率最高，从而确定PAC最佳投加量为0.36 g/L。

2.3.1.3 助絮凝剂最佳投加量的确定

在pH值为7的条件下向1000 mL污水水样中加入9 mL的PAC溶液后快速搅拌1 min(300 r/min)，中速搅拌2 min(150 r/min)，然后加入不同体积的PAM溶液慢速搅拌10 min(50 r/min)后静置15 min后测定上清液的浊度，测定结果见表3。

表3 PAM对浊度去除率的影响

由表3可知，在当PAM的加入量为3 mL时，对污水浊度去除率最大，从而确定了PAM最佳投加量为0.003 g/L。

2.3.1.4 最佳投加量pH值的确定

在不同pH值下向1000 mL污水水样中加入9 mL的PAC溶液后快速搅拌1 min(300 r/min)，中速搅拌2 min(150 r/min)，然后加入3 mL PAM溶液慢速搅拌10 min(50 r/min)后静置15 min后测定上清液的浊度，测定结果见表4。

表4 pH值对浊度去除率的影响

由表4可知，在pH值为9时，污水的浊度去除率最高，从而确定混凝时的最佳pH值为9。

2.3.1.5 最佳转速确定

本实验只研究快速转速，中速(150 r/min)和慢速(50 r/min)不做研究。具体实验方法为在pH值为9、下向1000 mL污水水样中加入9 mL的PAC溶液后快速搅拌1 min，中速搅拌2 min(150 r/min)，然后加入3 mL PAM溶液慢速搅拌10 min(50 r/min)后静置15 min后测定上清液的浊度，测定结果见表5。