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    均匀设计法处理含硫废水的研究

    访问: 水污染治理 来源:环保信息网 2010-03-30收藏本页 信息来至互联网,仅供参考

    对钠盐型和铵盐型含硫工业废水进行脱硫处理,采用均匀设计法设计试验,得到定量描述试验内在规律的多元非线性回归方程。用该回归方程计算的预测值与试验结果一致。对影响脱硫效果和脱硫效率的影响因素———絮凝剂投加量、ph以及废水含硫量进行了考察。利用回归方程,对反应体系进行了模拟优化处理。研究表明,在试验条件下,用聚合氯化铝作为絮凝剂、ph=7的条件下,采用两段工艺,可以使脱硫后废水含硫量降至40mg/l以下,满足下游污水处理装置对含硫量的要求。

    1 试验部分

    1.1 废水来源

    1#原水为制革废水,钠盐型,硫主要以na2s的形式存在,ph=12。

    2#原水为炼油废水,铵盐型,硫主要以nh4hs、(nh4)2s存在,ph=9。

    1.2 试验仪器和试剂

    phb29901ph计;my300026智能型混凝试验搅拌仪。

    聚合氯化铝(pac);硫化物测定相关试剂。

    1.3 试验及分析方法

    1.3.1 试验方法

    500ml的原水置于1000ml烧杯中,加药后用六联同步自动升降搅拌机以300r/min快搅60s,然后以60r/min慢搅5min,静置1h后,取上清液,测定含硫量。

    1.3.2 分析方法

    采用碘量法测定含硫量。

    2 试验设计及结果讨论

    2.1 试验设计

    筛选了pac作为脱硫絮凝剂,对其脱硫效果进行了较全面的研究。采用均匀设计法,对pac投加量、原水ph和含硫量进行了考察。试验共选用3因素10水平。含硫量采用拟水平。选用均匀设计试验表为u10(102×5),d(均匀设计系数)为0.1878。

    2.2 试验结果与讨论

    2.2.1 脱硫试验条件与结果

    试验条件与试验结果见表1。序号1~10为1#原水(x1),序号11~20为2#原水(x2),x3为ph。用脱硫量(δs)和脱硫率(y)来表征脱硫效果,以单位pac脱硫量(z)来表征脱硫效率,计算公式见式(1)至式(3)。

    δs=s0-si         (1)

    y=δs/s0×100%  (2)

    z=δs/x4          (3)

    式中:s0、si分别为原水含硫量、脱硫后废水含硫量,mg/l;x4为pac投加量,mg/l。

    采用多元非线性回归对试验数据进行处理,得到多元非线性回归方程,见式(4)至式(6)。

    δs=a10+a11x3+a12x4+a13s0+a14x23+a15x24(4)

    z=a20+a21x3+a22x4+a23s0+a24x32+a25x42(5)

    lny=a30+a31x3+a32x4+a33s0+a34x32+a35x42(6)

    式中:aij为回归系数,与原水性质有关;i为1~3自然数;j为1~5自然数。1#原水的多元非线性回归方程具体为式(7)至式(9)。

    δs=-23.41+30.97x3+1.30x4+0.64s0-4.95x23-2.94×10-3x24(7)

    z=10.66-0.30x3-0.09x4+5.02×10-3s0+0.019x23+1.64×10-4x24(8)

    lny=3.41+0.23x3+1.76×10-3x4-3.22×10-4s0-0.03x23-3.73×10-6x24(9)

    2#原水的多元非线性回归方程具体为式(10)至式(12)。

    δs=-37.84+64.64x3+1.12x4+0.31s0-7.56x23-2.63×10-3x24(10)

    z=5.84+0.21x3-0.04x4+1.12×10-3s0-0.04x23+0.59×10-4x24(11)

    lny=4.06+0.50x3+4.98×10-3x4-1.21×10-3s0-0.05x23-1.17×10-5x24(12)

    用回归方程式(7)至式(12)进行预测计算,并进行了验证试验,其结果见表2。预测值与试验结果基本一致,表明回归方程是可靠的。

    2.2.2 工艺参数对脱硫效果的影响

    ph对脱硫量的影响见图1。从图1可见,ph对脱硫量有较大的影响,且存在最佳值。根据图1推测以及式(8)、式(9)、式(11)和式(2)的计算可知,不同的pac投加量时,y(z)—ph曲线也是一组平行线。


    pac投加量对脱硫效果和脱硫效率的影响见图2。pac对脱硫量和脱硫率的影响是一致的,存在最佳值,但单位pac脱硫量一直是在下降的。在试验条件下,当pac投加量达到200mg/l时,脱硫量和脱硫率开始下降,单位pac脱硫量稳定在一个较低的水平,说明过多增加pac的投加量是不适宜的。这与有关研究结论相同。

    原水含硫量对脱硫效果的影响见图3,脱硫量随着原水含硫量的增加而增加。不同的pac投加量时,是一组平行线,不同的原水其增加的趋势不同,但脱硫率是降低的(见图4)。从图1、图3和图4可以看出,1#原水比较容易脱硫,2#原水脱硫难度大得多。两者的脱硫率相差10%~25%。

    根据式(7)至式(12)计算可知,ph为4时,脱硫量、脱硫率和单位pac脱硫量最高。由于含硫废水的ph通常为碱性,要调整ph需要消耗大量的酸,增加运行成本和安全性等不利因素。含硫废水的ph为4~5时,对设备的腐蚀将带来严重的问题,且其再利用也有一系列困难,因此进水选用ph为7左右。

    当原水含硫量较高(600mg/l)时,在ph为7的条件下,采用两段工艺调整pac的投加量,结果见表3。由于脱硫效率的限制,脱硫后出水中含硫量为200mg/l,达不到下游装置进水对含硫量的要求,因此可以采用两段流程,将含硫量降至40mg/l以下,满足下游装置要求。

    表3 两段工艺脱硫效果

    结 论

    试验中选用制革废水和炼油废水进行脱硫处理。在相同的工艺条件下,这两种原水脱硫性能差别很大。因此,必须针对原水的特性,合理优化工艺参数,才能获得最佳的脱硫效果。

    (1)ph为4时脱硫率达到最大值;pac投加量超过200mg/l后脱硫率不增加;随着原水含硫量增加,脱硫率一直降低。

    (2)ph为4时,单位pac脱硫量达到最高值;随着原水含硫量的增加,脱硫量和单位pac脱硫量增加;由于原水含硫量和pac投加量的不同,单位pac脱硫量的最高值也不同;pac投加量增加时,单位pac脱硫量降低。说明增加pac投加量,对提高单位pac脱硫量是不利的。因此,需要根据其他参数选择最佳的pac投加量,以降低运行成本。


    标签:污水处理技术 污水处理工艺 污染治理

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