【養(yǎng)殖污水處理】均勻設(shè)計(jì)法處理含硫廢水的研究
對鈉鹽型和銨鹽型含硫工業(yè)廢水進(jìn)行脫硫處理，采用均勻設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)試驗(yàn)，得到定量描述試驗(yàn)內(nèi)在規(guī)律的多元非線性回歸方程。用該回歸方程計(jì)算的預(yù)測值與試驗(yàn)結(jié)果一致。對影響脫硫效果和脫硫效率的影響因素———絮凝劑投加量、pH以及廢水含硫量進(jìn)行了考察。利用回歸方程，對反應(yīng)體系進(jìn)行了模擬優(yōu)化處理。研究表明，在試驗(yàn)條件下，用聚合氯化鋁作為絮凝劑、pH=7的條件下，采用兩段工藝，可以使脫硫后廢水含硫量降至40mg/L以下，滿足下游污水處理裝置對含硫量的要求。
1 試驗(yàn)部分
1.1 廢水來源
1#原水為制革廢水，鈉鹽型，硫主要以Na2S的形式存在，pH=12。
2#原水為煉油廢水，銨鹽型，硫主要以NH4HS、(NH4)2S存在，pH=9。
1.2 試驗(yàn)儀器和試劑
PHB29901pH計(jì)；MY300026智能型混凝試驗(yàn)攪拌儀。
聚合氯化鋁(PAC)；硫化物測定相關(guān)試劑。
1.3 試驗(yàn)及分析方法
1.3.1 試驗(yàn)方法
500mL的原水置于1000mL燒杯中，加藥后用六聯(lián)同步自動升降攪拌機(jī)以300r/min快攪60s，然后以60r/min慢攪5min，靜置1h后，取上清液，測定含硫量。
1.3.2 分析方法
采用碘量法測定含硫量。
2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果討論
2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
篩選了PAC作為脫硫絮凝劑，對其脫硫效果進(jìn)行了較全面的研究。采用均勻設(shè)計(jì)法，對PAC投加量、原水pH和含硫量進(jìn)行了考察。試驗(yàn)共選用3因素10水平。含硫量采用擬水平。選用均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)表為U10(102×5)，D(均勻設(shè)計(jì)系數(shù))為0.1878。
2.2 試驗(yàn)結(jié)果與討論
2.2.1 脫硫試驗(yàn)條件與結(jié)果
試驗(yàn)條件與試驗(yàn)結(jié)果見表1。序號1～10為1#原水(X1)，序號11～20為2#原水(X2)，X3為pH。用脫硫量(ΔS)和脫硫率(Y)來表征脫硫效果，以單位PAC脫硫量(Z)來表征脫硫效率，計(jì)算公式見式(1)至式(3)。
ΔS=S0-Si (1)
Y=ΔS/S0×100% (2)
Z=ΔS/X4 (3)
式中：S0、Si分別為原水含硫量、脫硫后廢水含硫量，mg/L；X4為PAC投加量，mg/L。
采用多元非線性回歸對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到多元非線性回歸方程，見式(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為回歸系數(shù)，與原水性質(zhì)有關(guān)；i為1～3自然數(shù)；j為1～5自然數(shù)。1#原水的多元非線性回歸方程具體為式(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#原水的多元非線性回歸方程具體為式(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)
用回歸方程式(7)至式(12)進(jìn)行預(yù)測計(jì)算，并進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn)，其結(jié)果見表2。預(yù)測值與試驗(yàn)結(jié)果基本一致，表明回歸方程是可靠的。
2.2.2 工藝參數(shù)對脫硫效果的影響
pH對脫硫量的影響見圖1。從圖1可見，pH對脫硫量有較大的影響，且存在最佳值。根據(jù)圖1推測以及式(8)、式(9)、式(11)和式(2)的計(jì)算可知，不同的PAC投加量時(shí)，Y(Z)—pH曲線也是一組平行線。
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PAC投加量對脫硫效果和脫硫效率的影響見圖2。PAC對脫硫量和脫硫率的影響是一致的，存在最佳值，但單位PAC脫硫量一直是在下降的。在試驗(yàn)條件下，當(dāng)PAC投加量達(dá)到200mg/L時(shí)，脫硫量和脫硫率開始下降，單位PAC脫硫量穩(wěn)定在一個(gè)較低的水平，說明過多增加PAC的投加量是不適宜的。這與有關(guān)研究結(jié)論相同。
原水含硫量對脫硫效果的影響見圖3，脫硫量隨著原水含硫量的增加而增加。不同的PAC投加量時(shí)，是一組平行線，不同的原水其增加的趨勢不同，但脫硫率是降低的(見圖4)。從圖1、圖3和圖4可以看出，1#原水比較容易脫硫，2#原水脫硫難度大得多。兩者的脫硫率相差10%～25%。
根據(jù)式(7)至式(12)計(jì)算可知，pH為4時(shí)，脫硫量、脫硫率和單位PAC脫硫量最高。由于含硫廢水的pH通常為堿性，要調(diào)整pH需要消耗大量的酸，增加運(yùn)行成本和安全性等不利因素。含硫廢水的pH為4～5時(shí)，對設(shè)備的腐蝕將帶來嚴(yán)重的問題，且其再利用也有一系列困難，因此進(jìn)水選用pH為7左右。
當(dāng)原水含硫量較高(600mg/L)時(shí)，在pH為7的條件下，采用兩段工藝調(diào)整PAC的投加量，結(jié)果見表3。由于脫硫效率的限制，脫硫后出水中含硫量為200mg/L，達(dá)不到下游裝置進(jìn)水對含硫量的要求，因此可以采用兩段流程，將含硫量降至40mg/L以下，滿足下游裝置要求。
表3 兩段工藝脫硫效果
結(jié) 論
試驗(yàn)中選用制革廢水和煉油廢水進(jìn)行脫硫處理。在相同的工藝條件下，這兩種原水脫硫性能差別很大。因此，必須針對原水的特性，合理優(yōu)化工藝參數(shù)，才能獲得最佳的脫硫效果。
(1)pH為4時(shí)脫硫率達(dá)到最大值；PAC投加量超過200mg/L后脫硫率不增加；隨著原水含硫量增加，脫硫率一直降低。
(2)pH為4時(shí)，單位PAC脫硫量達(dá)到最高值；隨著原水含硫量的增加，脫硫量和單位PAC脫硫量增加；由于原水含硫量和PAC投加量的不同，單位PAC脫硫量的最高值也不同；PAC投加量增加時(shí)，單位PAC脫硫量降低。說明增加PAC投加量，對提高單位PAC脫硫量是不利的。因此，需要根據(jù)其他參數(shù)選擇最佳的PAC投加量，以降低運(yùn)行成本。
此文【養(yǎng)殖污水處理】均勻設(shè)計(jì)法處理含硫廢水的研究關(guān)鍵詞：污水處理,污水處理技術(shù),污水治理,養(yǎng)殖污水處理,均勻設(shè)計(jì)法處理含硫廢水的研究
