采用絮凝法处理工业废水因投资小、操作简单而得到广泛应用。絮凝剂种类、投入量、原水的pH和COD值及原水水质等因素均会影响絮凝法去除COD的效果。在研究中通常采用全面试验法或正交试验法建立数学模型,这需要做大量的试验。在化工等领域研究中已经广泛采用的均匀设计法,由于只考虑试验点在试验范围内均匀分散而不考虑整齐可比,并保证了试验均匀分布的特性,可以根据较少试验数据建立数学模型。采用均匀设计法针对炼厂废水进行絮凝处理,国内尚未见报道。本试验采用均匀设计法设计试验方案,对炼厂废水进行了絮凝处理研究,建立了相应的数学模型,并对其影响因素进行了考察。
试验及分析方法
试验方法 将500mL废水置于1000mL烧杯中,加药后用六联同步自动升降搅拌机以300r/min快搅拌60s,然后以60r/min慢搅5min,静置1h后,取上清液,测定COD。
分析方法 COD测定采用GB11914-89规定的方法。
结果与讨论
试验设计
以PAC为絮凝剂,采用均匀设计法对PAC投入量、原水pH以及原水COD浓度进行考察。试验选用原水pH值(X1);PAC投入量(X2);原水COD浓度(X3)3个因素,采用3因素10水平均匀设计法(U10(100×5))设计试验,均匀设计系数(D)为0.1878。
在原水COD浓度一定的条件下,pH值的最佳值与PAC的投入量有关,在6～8范围内波动。SONGZ等用硫酸铝、氯化铁作混凝剂处理皮革厂废水时发现:使用硫酸铝作絮凝剂,pH值在6.5～7.5之间时COD去除率最大;使用氯化铁作絮凝剂,pH在6.5～8.5之间时COD去除率最大。对两种絮凝剂而言,如果pH低于6.0或者高于8.5,COD的去除率均会下降。随着PAC投入量的增加,COD去除效率是不断下降的。在本研究条件下,絮凝剂投入量超过200～250mg/L时,絮凝效果下降。SONGZ、MariaTomaszewska等[6-7]在研究絮凝剂投入量对COD去除率的影响时也发现絮凝剂投入量存在最佳值,最佳投入量取决于废水的类型、絮凝剂的种类、悬浮物浓度、污染物的浓度等因素。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
JinmingDuan等认为PAC的水解聚合产物是由一些不同聚合度的聚合阳离子组成,具有对水中胶体颗粒污染物进行电性中和脱稳的凝聚作用;对已凝聚的次生粗大颗粒进行吸附架桥的絮凝作用;对除去水中有害离子的吸附和络合作用。絮凝作用更多地决定于Al(Ⅲ)盐水解-聚合产物中多聚体的表面结构特征。多聚体表面上极性活性部位与被凝聚的次生粗大颗粒表面上活性部分进行较强烈的相互作用,即只有二者的表面结构相适应,絮凝过程才能自动向体系能量减小的方向进行。在适宜的pH和絮凝剂剂量条件下,PAC水解多聚体及凝聚产生的次生粗大颗粒表面上极性活性部位与正、负离子发生强烈吸引。加入PAC初期使微粒表面电位降低,微粒间表面斥力下降,废水中微粒开始絮凝,随着PAC投入量的增加,微粒表面开始电位上升,斥力增加,使絮凝效果变差。说明在废水处理过程中过多投加PAC不仅降低处理效果,而且增加废水处理的成本。原水COD浓度一定时,低浓度PAC投入量的去除效率要高于高浓度PAC投入量的去除效率。当原水COD浓度不同,相同PAC投入量时,COD浓度低的原水去除率要高于COD浓度高的原水。