【正文】 5個(gè)試驗(yàn)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(xiàn)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(shí)間 5min。沉淀 15～ 30min 時(shí)間段克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 30 頁 共 36 頁 內(nèi)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(dāng)沉淀時(shí) 間達(dá)到5min 時(shí)，再延長(zhǎng)沉淀時(shí)間對(duì)絮凝處理效果貢獻(xiàn)不大，故本實(shí)驗(yàn)選擇絮凝反應(yīng)的沉淀時(shí)間為5min。因此， pH值為 時(shí)為宜。隨著pH 值的增大，出水率和透射比提高，當(dāng) pH 值大約在 時(shí)出水率和透射比出現(xiàn)最高值，達(dá)到 %和 %，當(dāng) pH 值超過 8． 0后，出水 率和透射比反而迅速降低。因此，綜合出水率和透射比分析，當(dāng) PAM 加量是 時(shí)為宜。而將 PAC 和 PAM 復(fù)合使用后，不僅表面所帶的正電荷增強(qiáng)，靜電粘附能力增強(qiáng)，而且水解產(chǎn)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。高分子 PAM能在被吸附的粒子間形成“橋聯(lián)”，其長(zhǎng)碳鏈起架橋作用，可通過化學(xué)轉(zhuǎn)化或共聚轉(zhuǎn)變成含有陽、陰、非離子及兩性離子的完整絮凝劑體系，促進(jìn)團(tuán)絮生成，加速微粒沉降。高分子 PAM 是能吸附微粒的官能團(tuán)線狀高分子化合物。因此， PAC 加入量選擇 22mL 為宜。 但是當(dāng)加入過多的 PAC 的時(shí)候，則會(huì)使膠粒的吸附面被 PAC 覆蓋，兩膠粒接近時(shí)就會(huì)受到高分子之間的互相排斥而不能聚集，產(chǎn)生“膠體保護(hù)”作用，使絮凝效果下降，甚至重新穩(wěn)定，即“再穩(wěn)”。沉降階段在凝聚和絮凝階段結(jié)束后，絮體處于懸浮態(tài)，絮體主要依靠重力作用而沉降。在此階段要控制好適當(dāng)范圍的湍流程度，同時(shí)又要求在此階段有足夠的停留時(shí)間，使礬花完成其長(zhǎng)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(shí)間（ D） 3 空白（ E） 3 總合 15 克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 29 頁 共 36 頁 為主的過程。凝聚幾乎是瞬時(shí)發(fā)生的，該階段以異向絮凝為主，由布朗運(yùn)動(dòng)引起，并在強(qiáng)烈水力作用下進(jìn)一步加劇了， 膠體表面發(fā)生物理化學(xué)狀況變化，形成的礬花小而密實(shí)。 PAC 在顆粒物表面結(jié)合后，顆粒物所帶負(fù)電荷轉(zhuǎn)化為正電荷， PAC 則在顆粒物表面發(fā)生進(jìn)一步的水解，由于 Al3+的水解產(chǎn)物有很好的絮凝作用 , 對(duì)水中雜質(zhì)有強(qiáng)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(shí)的凝聚作用轉(zhuǎn)化為絮凝作用為主，電中和作用轉(zhuǎn)化為粘附卷掃作用為主。 從數(shù)據(jù)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(xiàn)較大變化。給定 ?=，查表得 F?(3,3)= ， FA＞ ，表明 PAC 加量對(duì)選礦廢水出水率有一定影響。 表 310 方差分析表（出水率） 根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)方差表 310 分析結(jié)果可知，因素的主次順序也為 D＞ C＞ A＞ B。 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(shù)據(jù)列于表 39。 F 值檢驗(yàn)的結(jié)果為：給定 ?=，查表得 F?(3,3)=，得知 FC、 FD＞ ，表明 pH 值、沉降時(shí)間對(duì)處理選礦廢水透射比有顯著影響。 由于因素 B 的離差和均方離差均小于空白實(shí)驗(yàn)的離差和均方離差，為增加 F檢驗(yàn)的靈敏度，將因素 B 的離差和自由度并入空白試驗(yàn)的離差和自由度，并入后的方差分析表如下表 38。給定 ?=，查表得 F?(3,3)= ， FD＞ ，表明沉降時(shí)間對(duì)選礦廢水透射比有一定影響。 序號(hào) 試驗(yàn)號(hào) 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(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 26 頁 共 36 頁 表 37 方差分析表（透射比） 根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)方差表 37分析結(jié)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。 方差分析計(jì)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(shù)據(jù)列于表 36。 方差分析法 直觀分析法可以用每一種因素在各水平上實(shí)驗(yàn)值的平均數(shù)，考察此因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。根據(jù) K 值變化趨勢(shì)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(shí)間 7min。 表 34 選礦廢水處理后的試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果分析（透射比） 上述數(shù)據(jù)處理結(jié)果（出水率）分別列于表 35 中，根據(jù)各因素的極差值大小可知，沉降時(shí)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： C＞ D＞ A＞ B，即 :pH 值 沉降時(shí)間 PAC 加量 PAM 加量。 kD 3 =； kD 4 =； kE 1 =； kE 2 =。 水平 PAC 加量（ A） PAM 加量（ B） PH 值（ C） 沉降時(shí)間（ D） 空白（ E） 1 22ml 5 2 18ml 10 3 16ml 4 20ml 9 克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 21 頁 共 36 頁 表 33 正交試驗(yàn)表 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分別采用直 觀分析和方差分析兩種分析方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析， 以此找到最佳的實(shí)驗(yàn)條件。在每個(gè)設(shè)計(jì)條件下，分別進(jìn)行三次平行實(shí)驗(yàn)選取平均值作為最終的透射比和出水率， 以此減少選礦廢水穩(wěn)定性以及操作上的誤差給實(shí)驗(yàn)帶來的影響。 表 32 選礦廢水處理的因素水平表 按 L16(45)正交表（見表 33）進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，考察各因素對(duì)選礦廢水處理后透射比和出水率的影響，從中優(yōu)選出最佳處理污水工藝條件。 采用 PAC 與 PAM 聯(lián)合使用的混凝沉降方法，按正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法 詳細(xì)考察 了濁度為010203040506070800 2 4 6 8 10 12pH值出水率和透射比出水率透射比克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 20 頁 共 36 頁 5616NTU 的 選礦廢水經(jīng)處理后的透射比和出水率的變化情況規(guī)律。 正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，考慮到影響透射比和出水率各因素之間的制約性，進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，以確定聚丙烯酰胺和聚合氯化鋁聯(lián)合使用處理污水的最佳工藝條件。 從圖 34中曲線可見 ，適當(dāng)?shù)?PH值對(duì)選礦廢水處理有利。 pH 值對(duì)透射比和出水率的影響 采用聚丙烯酰胺 (PAM)和聚合氯化鋁 (PAC)聯(lián)合使用的混凝沉降的方法 ，在室溫，聚合氯化鋁加量 20ml，沉降時(shí)間為 5min 的條件下，進(jìn)行混凝沉降實(shí)驗(yàn)，尋找最佳 pH 值范圍。 圖 33 沉降時(shí)間對(duì)出水率和透射比的影響 0204060801000 2 4 6 8PAM加量透射比和出水率出水率透射比01020304050607080900 10 20 30 40 50 60沉降時(shí)間出水率、透射比出水率透射比克拉瑪依職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 19 頁 共 36 頁 從圖 33 中曲線可見 ，延長(zhǎng)沉降時(shí)間對(duì)選礦廢水處理有利。 圖 32 PAM 加量對(duì)出水率和透射比的影響 表 沉降時(shí)間對(duì)透射比和出水率的影響 采用聚丙烯酰胺 (PAM)和聚合氯化鋁 (PAC)聯(lián)合使用的混凝沉降的方法，在室溫，聚合氯化鋁加量 20ml， pH 為 ， PAM 加量 的條件 下，進(jìn)行混凝沉降實(shí)驗(yàn)，尋找最佳沉降時(shí)間范圍。 從圖 32中曲線可見 ，增加 PAM 加量對(duì)選礦廢水處理有利。 聚丙烯酰胺加量對(duì)透射比和出水率的影響 采用聚丙烯酰胺 (PAM)和聚合氯化鋁 (PAC)聯(lián)合使用的混凝沉降的方法，在室溫，聚合氯化鋁 (PAC)加量 20mL， pH 為 ，沉降時(shí)間為 5min 的條件下，進(jìn)行混凝沉降實(shí)驗(yàn)，尋找最佳聚丙烯酰胺 (PAM)添加量范圍。 圖 31 PAC 加量對(duì)出水率和透射比的影響 從圖 31中曲線可見 ，增加 PAC 加量對(duì)選礦廢水處理有利。 聚 合氯化鋁 (PAC)對(duì)加量對(duì)透射比和出水率的影響 采用聚丙烯酰胺 (PAM)和聚合氯化鋁 (PAC)聯(lián)合使用的混凝沉降的方法，在室溫 ,pH 為,聚丙烯酰胺加量為 3mL,沉降時(shí)間為 5min 的條件下 ,進(jìn)行混凝沉降實(shí)驗(yàn) ,尋找最佳聚合氯化鋁添加量范圍。 混凝沉淀還可以去除污水中的某些溶解性物質(zhì)，如砷 、 汞等，也能有效地去除能夠?qū)е铝魉w富營(yíng)養(yǎng)化的氮和磷等 。選礦廢水 在混 凝劑的作用下，通過壓縮微顆粒表面雙電層 、 降低界面 ζ 電位 、 電中和等電化學(xué)過程，以及橋聯(lián) 、 網(wǎng)捕 、 吸附等物理化學(xué)過程，將廢水中的懸浮物 、 膠體和可絮凝的其它物質(zhì)凝聚成 “ 絮團(tuán) ” ；再經(jīng)沉降設(shè)備將絮凝后的廢水進(jìn)行固液分離， “ 絮團(tuán) ” 沉入沉降設(shè)備的底部而成為 泥漿，頂部流出的則為色度和濁度較低的清水 。說明聚丙烯酰胺和聚合氯化鋁聯(lián)合使用的混凝沉降的方 法處理選礦廢水可顯著提高廢水的凈化程度。這是由于聚丙烯酰胺 (PAM)和聚合氯化鋁 (PAC)聯(lián)合使用的混凝沉降的方法中凝聚劑聚合氯化鋁可以 破壞膠體的穩(wěn)定性 , 使細(xì)小懸浮顆粒和膠體顆粒聚集成較粗大的顆粒而沉降 , 從而達(dá)到廢水凈化的目的。其中自然沉降法在常壓常溫 pH 為 下進(jìn)行，沉降時(shí)間為 1天；混凝沉降法在常壓常溫 pH 為 下進(jìn)行，沉降時(shí)間為 5min，其他條件均相同實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表 31 所示。在混凝試驗(yàn)過程中觀察加入不同混凝劑所 生成礬花的速度、礬花的大小、體積及沉降速度。 絮凝沉降法 用 8 個(gè) 50mL 量筒各取 40mL 的選礦廢水水樣，向廢水水樣中加不同量的聚丙烯酰胺(PAM)、聚合氯化鋁（ PAC），在 20xxr/min 的轉(zhuǎn)速下時(shí)攪拌 1min, 隨后靜置絮凝。 （ 2）聚丙烯酰胺（ PAM）絮凝劑配制 準(zhǔn)確稱取 聚丙烯酰胺 （ PAM） （準(zhǔn)確到 ），溶于少量去離子水，移入 1000mL容量瓶中，用去離子水稀釋至刻度。 原溶液的濁度計(jì)算公式為： 濁度 =a（ b+c） /c 其中， a為 稀釋后水樣的濁度， 單位 度 ； b 為 稀釋水體積 ，單位 mL； c為 原水樣體積 ，單位 mL。搖勻后，即得濁度為 ， 10， 20， 40， 80及 100度的標(biāo)準(zhǔn)系列。可保存一個(gè)月。冷后用水稀釋至標(biāo)線，混勻。于25177。 注：硫酸肼有毒、致癌 ! （ 2） 10g／ 100mL 六次甲基四胺溶液 準(zhǔn)確稱取 六次甲基四胺 [(CH2)6N4)， 溶于少量去離子水，移入 100mL 容量瓶中，用去離子水稀釋至刻度。 （ 4）探究 pH值和沉降時(shí)間對(duì)選礦廢水出水率和透射比的影響 （ 5）設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)確定影響因素的最優(yōu)組合 試驗(yàn)方法 濁度測(cè)定 實(shí)驗(yàn)試劑配制 在適當(dāng)溫度下，硫酸肼與六次甲基四胺聚合，形成白色高分子聚合物， 以此作為濁度標(biāo)準(zhǔn)液， 在一定條件下與水樣濁度相比較 因?qū)嶒?yàn)條件有限故將去離子水看作無純度水。 （ PAM）沉降原理 聚丙烯酰胺（ PAM）是 丙烯酰胺單體在引發(fā)劑作用下均聚或共聚所得聚合物的統(tǒng)稱 ，它的 絮凝性 、 粘合性 、 降阻性 、 增稠性 具有在顆粒間形成更大的絮體由此產(chǎn)生的巨大表面吸附作用，加速顆粒的沉降速度。 L－ 1 GB1191489 實(shí)驗(yàn)儀器 722 型分光光度計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司； 電動(dòng)攪拌器：山東 鄄城 新科教學(xué)儀器廠； 離心機(jī)：上?；C(jī)械廠