【導讀】本實驗以聚合氯化鋁。與聚丙烯酰胺混凝劑聯合使用的方法對廢水進行處理實驗研究。采用單因素分析方法確。用量22mL、沉降時間5min、pH值，則可使處理污水透射比達到%。鋁的出水水質要好，達到了工業(yè)排放和回用要求。

　　

【正文】 表 34 選礦廢水處理后的試驗方案及試驗結果分析（透射比） 上述數據處理結果（出水率）分別列于表 35 中，根據各因素的極差值大小可知，沉降時間是影響出水率的主要因素，其余依次是： pH 值， PAC 加量， PAM 加量。各影響因素的主次次序依次是： D＞ C＞ A＞ B，即 :沉降時間 pH 值 PAC 加量 PAM 加量。根據 K 值變化趨勢分析，較好的工藝條件可能是 A1B3C3D1，即： PAC 加量 22ml， PAM 加量 ,pH 值 ，沉降時間 7min。 試驗號 A B C D E k1 k2 k3 k4 極差 R 克拉瑪依職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 第 24 頁 共 36 頁 表 35 選礦廢水處理后的試驗方案及試驗結果分析（出水率） 通過比較上述數據可知，透射比和出水率較好的工藝條件幾乎相同，只是沉降時間前后相差 2min，而且處理污水率沉降 5min 與沉降 7min 的出水率相差不大，綜合考慮選擇沉降 5min，即 A1B3C3D2。 方差分析法 直觀分析法可以用每一種因素在各水平上實驗值的平均數，考察此因素對實驗結果的影響。但是想判斷哪個因素對實驗結果影響顯著，哪個因素對實驗結果影響不顯著直觀分析法無法確定，而要用方差分析法。 方差分析計算如下： 透射比的方差分析 QA=( KA 1 kA 2 )2+( KA 1 kA 3 )2+( KA 1 kA 4 )2+( kA 2 kA 3 )2+( kA 2 kA 4 )2+( kA 3 kA 4 )2=； 同理： QB=； QC=； QD =； QE =，將以上數據列于表 36。 試驗號 A B C D E k1 k2 k3 k4 極差 R 20 克拉瑪依職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 第 25 頁 共 36 頁 表 36 選礦廢水處理實驗方案和結果分析（透射比） 方差計算如下： S2 A =QA/3=； S2 B =QB/3=； S2 C =QC/3=； S2 D =QD/3=； S2 E =Qe/3=； FA=S2 A /S2 E =； FB=S2 B /S2 E =； FC=S2 D /S2 E =； FD=S2 D /S2 E =； FE=S2 E /S2=1； 將上述計算數據列入表 37 中。 序號 試驗號 A B C D E 透射比 /% 出水率 /% 1 1 1 1 1 1 65 2 1 2 2 2 2 3 1 3 3 3 3 4 1 4 4 4 4 75 5 2 1 2 3 4 6 2 2 1 4 3 25 7 2 3 4 1 2 8 2 4 3 2 1 9 3 1 3 4 2 10 3 2 4 3 1 40 11 3 3 1 2 4 65 12 3 4 2 1 3 13 4 1 4 2 3 14 4 2 3 1 4 75 15 4 3 2 4 1 16 4 4 1 3 2 R Q 克拉瑪依職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 第 26 頁 共 36 頁 表 37 方差分析表（透射比） 根據正交實驗方差表 37分析結果可知，各因素的均方大小與極差大小次序相同，因素的主次順序也為 C＞ D＞ A＞ B。 F 值檢驗的結果為：給定 ?=，查表得 F?(3,3)=，得知 FC＞ ，表明 pH 對值處理選礦廢水透射比有顯著影響。給定 ?=，查表得 F?(3,3)= ， FD＞ ，表明沉降時間對選礦廢水透射比有一定影響。 FA 、 FB＜ ，表明 PAC加量、 PAM 加量對選礦廢水透射比無影響，說明 此時 PAC 加量、 PAM 加量的選取范圍已經是最佳加量范圍，所以對實驗結果的影響并不是很大。 由于因素 B 的離差和均方離差均小于空白實驗的離差和均方離差，為增加 F檢驗的靈敏度，將因素 B 的離差和自由度并入空白試驗的離差和自由度，并入后的方差分析表如下表 38。 表 38 方差分析表（透射比） 根據正交實驗方差表 38分析結果可知，各因素的均方大小與極差大小次序相同，因素的主次順序也為 C＞ D＞ A＞ B。 F 值檢驗的結果為：給定 ?=，查表得 F?(3,3)=，得知 FC、 FD＞ ，表明 pH 值、沉降時間對處理選礦廢水透射比有顯著影響。給定 ?=，查表得 F?(3,3)= ， FA＜ ，表明 PAC 加量、 PAM 加量對選礦廢水透射比無影響，說方差名稱 離差 F(自由度 ) 均方離差 F 值 PAC 加量（ A） 3 PAM 加量（ B） 3 pH 值（ C） 3 沉淀時間（ D） 3 空 白（ E） 3 總合 15 方差名稱 離差 F(自由度 ) 均方離差 F 值 PAC 加量（ A） 3 PAM 加量（ B） pH 值（ C） 3 沉淀時間（ D） 3 空白（ E） 6 總合 15 克拉瑪依職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 第 27 頁 共 36 頁 明此時 PAC 加量、 PAM 加量的選取范圍已經是最佳加量范圍，所以對實驗結果的影響并不是很大。 出水率的方差分析 QA=( KA 1 kA 2 )2+( KA 1 kA 3 )2+( KA 1 kA 4 )2+( kA 2 kA 3 )2+( kA 2 kA 4 )2+( kA 3 kA 4 )2=； 同理： QB=； QC= ； QD = ； QE= ； 將以上數據列于表 39。 表 39 選礦廢水處理試驗 方案及試驗結果（出水率） 方差計算如下： 試驗號 A B C D E 透射比 /% 出水率 /% 1 1 1 1 1 1 65 2 1 2 2 2 2 3 1 3 3 3 3 4 1 4 4 4 4 75 5 2 1 2 3 4 6 2 2 1 4 3 25 7 2 3 4 1 2 8 2 4 3 2 1 9 3 1 3 4 2 10 3 2 4 3 1 40 11 3 3 1 2 4 65 12 3 4 2 1 3 13 4 1 4 2 3 14 4 2 3 1 4 75 15 4 3 2 4 1 16 4 4 1 3 2 R Q 克拉瑪依職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 第 28 頁 共 36 頁 S2 A =QA/3=； S2 B =QB/3= ； S2 C =QC/3= ； S2 D =QD/3= ； S2 E =Qe/3= ； FA=S2 A /S2 E =； FB=S2 B /S2 E = ； FC=S2 D /S2 E = ； FD=S2 D /S2 E =； FE=S2 E /S2=1； 將上述計算數據列入表 310 中。 表 310 方差分析表（出水率） 根據正交實驗方差表 310 分析結果可知，因素的主次順序也為 D＞ C＞ A＞ B。 F 值檢驗的結果為：給定 ?=，查表得 F?(3,3)=，得知 FC、 FD＞ ，表明沉淀時間和 pH 值對選礦廢水出水率有顯著影響。給定 ?=，查表得 F?(3,3)= ， FA＞ ，表明 PAC 加量對選礦廢水出水率有一定影響。 FB＜ ，表明 PAM 加量對選礦廢水出水率無影響。 從數據中可以看出，選礦廢水透射比與出水率隨各因素水平的變化而呈現較大變化?，F將各因素對透射比和出水率的影響分述如下： （ 1） PAC 加量的影響 在一定范圍內出水率和透射比隨 PAC 的加量增加而逐漸升高，這主要是因為水解后的帶有正電荷 的 PAC 在靜電庫侖力、分子間范德華力、憎水斥力以及羥基與表面的鍵合力等的作用下，吸附在水中懸浮的膠體上。 PAC 在顆粒物表面結合后，顆粒物所帶負電荷轉化為正電荷， PAC 則在顆粒物表面發(fā)生進一步的水解，由于 Al3+的水解產物有很好的絮凝作用 , 對水中雜質有強烈的吸附作用，最后形成表面無限聚合度氫氧化鋁沉淀，此時的凝聚作用轉化為絮凝作用為主，電中和作用轉化為粘附卷掃作用為主。絮凝法處理可以分為凝聚階段、絮凝階段和沉降階段。凝聚幾乎是瞬時發(fā)生的，該階段以異向絮凝為主，由布朗運動引起，并在強烈水力作用下進一步加劇了， 膠體表面發(fā)生物理化學狀況變化，形成的礬花小而密實。絮凝階段是以同向絮凝為主。在此階段要控制好適當范圍的湍流程度，同時又要求在此階段有足夠的停留時間，使礬花完成其長大的過程，這是一種以物理的集合方差名稱 離差 F(自由度 ) 均方離差 F 值 PAC 加 量（ A） 3 PAM 加量（ B） 3 pH 值（ C） 3 沉淀時間（ D） 3 空白（ E） 3 總合 15 克拉瑪依職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 第 29 頁 共 36 頁 為主的過程。適當的湍流程度有利于同向絮凝進行和使小礬花碰撞長大，但湍流程度又不能太大，否則不利于吸附進行，并有可能使已最大的礬花又被破碎。沉降階段在凝聚和絮凝階段結束后，絮體處于懸浮態(tài)，絮體主要依靠重力作用而沉降。在開始階段，水中礬花濃度高，在沉降過程中會出現一個清水和渾水的交界面，該交界面逐漸下降，大部分礬花在此階段 被去除，當大部分懸浮物已沉降，余下的粒徑小、密度小的礬花以小于開始階段的沉降速度緩慢下沉，同時相互碰撞結大，最終水相中懸浮物濃度基本不變。 但是當加入過多的 PAC 的時候，則會使膠粒的吸附面被 PAC 覆蓋，兩膠粒接近時就會受到高分子之間的互相排斥而不能聚集，產生“膠體保護”作用，使絮凝效果下降，甚至重新穩(wěn)定，即“再穩(wěn)”。這樣透射比和出水率反而會下降。因此， PAC 加入量選擇 22mL 為宜。 （ 2） PAM 加量的影響 在一定范圍內出水率和透射比隨 PAM 的加量增加而逐漸升高，這是因為 PAM 的分子內酰胺基可與許多物質親和形 成氫鍵。高分子 PAM 是能吸附微粒的官能團線狀高分子化合物。它能像一條長繩一樣將一些微粒吸附在一起形成團絮狀，也可加速微粒沉降。高分子 PAM能在被吸附的粒子間形成“橋聯”，其長碳鏈起架橋作用，可通過化學轉化或共聚轉變成含有陽、陰、非離子及兩性離子的完整絮凝劑體系，促進團絮生成，加速微粒沉降。而且單獨投加 PAC 時， PAC 能起到電性中和、壓縮雙電層和一定的網捕作用，形成的絮體細小松散，沉降速度慢。而將 PAC 和 PAM 復合使用后，不僅表面所帶的正電荷增強，靜電粘附能力增強，而且水解產物的體積也增大，提高了吸附架橋能力 ，再加上大絮體沉降過程中的卷掃作用，顯著提高了處理效果。 但是當 PAM 加入量過量時，上清液的濁度趨于回升，這是發(fā)生了膠體保護現象。因此，綜合出水率和透射比分析，當 PAM 加量是 時為宜。 （ 3） pH 值的影響 保持 PAC 和 PAM 用量不變，按照實驗方法用緩沖溶液和氨水等調節(jié) pH 值，觀察 pH值對出水率和透射比的影響，實驗結果表明， pH 值對出水率和透射比有較大的影響。隨著pH 值的增大，出水率和透射比提高，當 pH 值大約在 時出水率和透射比出現最高值，達到 %和 %，當 pH 值超過 8． 0后，出水 率和透射比反而迅速降低。這是因為當pH值較小時，聚合氯化鋁易與 H+形成絡合物等物質，當 pH 值較大時，聚合氯化鋁易與 OH一 形成氫氧化鋁等物質，使得 PAC 不易與污染物結合，阻礙了絮凝反應的順利進行，極大地降低了處理效率。因此， pH值為 時為宜。 （ 4）沉淀時間的影響 隨沉淀時間的增加，出水率和透射比越高，絮凝處理效果越好。沉淀 15～ 30min 時間段克拉瑪依職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 第 30 頁 共 36 頁 內的絮凝處理效果的曲線斜率比沉淀 0～ 15min 的絮凝處理效果曲線斜率明顯變小，沉淀50min 比沉淀 30min 絮凝處理效果提高很小，綜合出水率和透射比分析，當沉淀時 間達到5min 時，再延長沉淀時間對絮凝處理效果貢獻不大，故本實驗選擇絮凝反應的沉淀時間為5min。 為了驗證 A1B3C3D1組合的正確性，按此組合做了 5組試驗，其結果見表 311。 5個試驗的平均透射比為 %，平均出水率為 %，透射比與出水率較穩(wěn)定，重現性較好，說明所選組合是合適的，即最佳處理污水條件是： PAC22mL， PAM ， PH值 ，沉降時間 5min。 表 311 驗證實驗數據 實驗號 1 2 3 4 5 透射比 % 出水 率 /% 75 73 75 克拉瑪依職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 第 31 頁 共 36 頁 4 結論 （ 1） PAC 與 PA