混凝设计实验专项方案.doc

微污染水源混凝实验设计
班级： 学号： 姓名：汤楠
1、微污染水源
基本概念
微污染水源水是指受到有机物污染,某些项目指标超过卫生原则.此类水中所含污染物种类较多、性质较复杂,但浓度比较低.
1.1导致微污染水源因素
（1）微污染水源水水质重要受排入工业废水和生活污水影响,在江河水源上表
现为氨氮、总磷、色度、有机物等含量超标。在湖泊水库水源上,体现为水库和湖泊水体
富营养化,并在一定期期藻类滋生,导致水质恶化,腐烂时腥臭逼人。
（2）水中溶解性有机物大量增长,特别是自来水出厂水、管网水经常于春末夏初、
夏秋之交浮现明显异味,氯耗季节性猛增。水中有机物多带负电,增大了混凝剂和消毒剂投
量,同步使管壁腐蚀和管网寿命减少。
（3）国家卫生部颁布《生活饮用水卫生规范》,提出了更高水质原则。
而当前已发现某些有害微生物较难去除,如贾第氏鞭毛虫、隐抱子虫、军团细菌、病
毒等。
（4）内分泌干扰物质（又称环境荷尔蒙）去除效率不高,这些化学品不但具备“三
致”作用,还会严重千扰人类和动物生殖功能。
1.2 微污染水源解决办法
针对微污染水源水解决问题,国内外进行了大量研究和实践。在饮用水常规处
理工艺基本上,人们又研发了各种新工艺和技术,归纳起来重要有预解决技术、
深度解决技术和强化老式解决技术。
预解决技术
预解决技术是指在常规解决工艺前面,采用恰当物理、化学和生物解决办法,对
水中污染物进行初级去除,同步可以使常规解决更好地发挥作用,减轻常规解决和深
度解决承担,发挥水解决工艺整体作用,提高对污染物去除效果,改进和提高饮用
水水质。惯用预解决技术重要有生物预解决技术、吸附预解决技术和化学氧化法。
深度解决技术
深度解决工艺普通是在常规解决工艺后来,采用恰当解决办法,将常规解决不能
有效去除污染物或消毒副产物前体物加以去除。重要涉及膜分离解决技术、臭氧活
性炭联用深度解决技术、生物活性炭深度解决技术、光催化氧化技术等。
强化老式解决技术
强化混凝
强化混凝是向水源水中投加过量混凝剂并控制一定值,从而使常规解决中
天然有机物去除效果得到提高,最大限度地去除消毒副产物前体物
,使饮用水消毒副产物符合饮用水水质原则办法。随着给水技术不断发
展和人们对饮用水水质规定不断提高,各种新型高效常规工艺净化技术随之诞生,
从不同限度上优化和强化了常规解决功能,提高了常规工艺净化效果。美国环保局以为强化混凝是控制天然有机物最佳方案之一。
强化沉淀
强化沉淀是指在老式沉淀分离水解决工艺基本上,采用新强化沉淀技术,主
要针对改进沉淀水流流态,减小沉降距离,缩短沉淀时间,大幅度提高沉淀效率。当水
进入沉淀区后,通过自上而下浓缩絮凝过程,实现对原水中有机物持续性网捕、
卷扫、吸附、共沉等系列综合净化,以达到强化沉淀工艺解决微污染水目。
强化过滤
强化过滤是在不预加氯状况下,在滤料表面培养繁殖微生物,运用微生物新陈
代谢作用去除水中有机物。惯用办法是活性滤池,它是在不增长任何设施状况下
在普通滤池石英砂表面培养附着生物膜,用于解决微污染水源水。该工艺是解决微
污染水源水一种新途径。
此外尚有某些新型组合解决工艺,如臭氧、沸石、活性炭组合工艺可充分运用
沸石互换能力及生物活性炭对氨氮去除能力。微絮凝直接过滤工艺可以省去常规处
理工艺中混凝一沉淀一过滤一投氯消毒混凝和沉淀,同步以普通石英砂滤料代替活性
炭滤料,可以使微污染水解决成本得到大大减少。

2、正交实验
2.1 正交实验概念
正交实验法就是运用排列整洁表 -正交表来对实验进行整体设计、综合比较、记录分析，实现通过少数实验次数找到较好生产条件，以达到最高生产工艺效果，这种实验设计法是从大量实验点中挑选适量具备代表性点，运用已经造好表格—正交表来安排实验并进行数据分析办法。正交表可以在因素变化范畴内均衡抽样，使每次实验都具备较强代表性，由于正交表具备均衡分散特点，保证了全面实验某些规定，这些实验往往可以较好或更好达到实验目。
2.2 正交实验设计
正交实验设计(Orthogonal experimental design)是研究多因素多水平又一种设计办法，它是依照正交性从全面实验中挑选出某些有代表性点进行实验，这些有代表性点具备了“均匀分散，齐整可比”特点，正交实验设计是分式析因设计重要办法。是一种高效率、迅速、经济实验设计办法。日本知名记录学家田口玄一将正交实验选取水平组合列成表格，称为正交表。

3、微污染混凝实验方案设计
3.1 单因素实验
3.1.1 混凝剂种类
在不变化原水条件下,选用混凝剂三氯化铁、硫酸铝川,、聚合铝铁分别进行烧杯实验。经400r/min下搅拌1min,100r/min下搅拌4min,60r/min下搅拌,静止沉淀15min后取样测其CODMn。去除率、UV254去除率及出水浊度。
3.1.2 混凝剂投量（ml）
(1) 三氯化铁

图：三氧化铁混凝效果
由图数据可以得出：三氯化铁投加量对有机物去除有很大影响,且随着投加量增长,有机物去除率逐渐提高,当投加量超过80mg/L后,再增长三氯化铁投加量,有机物去除率基本保持不变。而对于浊度,当三氯化铁投药量在10mg/L—60mg/L时随着投药量增长,出水浊度值始终呈明显下降趋势,阐明投药量增长对浊度有较好去除效果,当投加量超过60mg/L,出水浊度略微升高,但无太大波动。综合考虑经济与效率因素,取最佳投加量为80mg/L。

图硫酸铝混凝效果
由图可以得出硫酸铝投加量对混凝效果影响与三氯化铁大体相似,且硫酸
铝最佳投加量也为80mg/L。

图聚合铝铁投加量对混凝效果影响
由图可以得出聚合铝铁投加量对有机物去除有很大影响,且随着投加量
增长,有机物去除率逐渐提高,当投加量超过50mg/L后,再增长PAFC投加量,有机
物去除率基本保持不变。而对于浊度,当PAFC投药量在10mg/L—50mg/L时随着投药
量增长,出水浊度值始终呈明显下降趋势,阐明投药量增长对浊度有较好去除效果,当投加量超过50mg/L,出水浊度略微升高,但无太大波动,综合考虑经济与效率原
因,取最佳投加量为50mg/L。

3.1.3 反映时间(min)
通过以上分析得出三氯化铁、硫酸铝、聚合铝铁三种混凝剂最佳投药量分别为80mg/L、80mg/L、50mg/L。在此基本上同步选用以上三种混凝剂针对同一原水在同一时间同一环境下作横向对比实验。
对于微污染水源水样,经400r/min下搅拌1min，100r/min下搅拌4min,60r/min下搅拌15min,静止沉淀15min后测其有机物浓度与浊度。

3.1.4 活性碳投量（g）
取原水,调节水温至4℃,投加50mg/LPAFC+0.6mg/LPAM,选用粒径为40一60um微砂,分别投加微砂0.0g/L,0.2g/L,0.4g/L,0.6g/L,0.8g/L,1.0g/L,1.2g/L，先以400r/min迅速混合60s,100r/min下搅拌4min，60r/min下搅拌15min,静止沉淀15min后测其有机物浓度与浊度。投加方式为微砂与同步投加,经迅速混合后再投加PAM。

投加微砂后,CODMn、UV254去除率有较大提高,当微砂投加量较小时,有机物去除率提高不大随着微砂投加量增长,去除率逐渐增大,当微砂投加量达到0.8g/L时,去除率达到最大,随着微砂投加量进一步增长,有机物去除率有略微下降趋势但基本趋于稳定。
微砂投加量既决定了水中微砂及胶体碰撞机率、也决定了除浊效率。随着微砂用量增大,剩余浊度变化趋势是先减少后升高,阐明存在一种投砂量最适合范畴,在此范畴内,高分子助凝剂、微砂颗粒与脱稳微絮体三者之间粘附机率最大,形成絮凝体性能最佳粒大且密实,因而除浊效果最佳。如果微砂投加量过大,因过度碰撞剪切作用也许将絮凝体枝节打断成微絮体,也也许导致砂粒之间过度磨损,影响出水效果。
当原水中投加50mg/LPAFC+0.8mg/LPAM微砂时,CODMn和UV254去除率分别为505和32%,比投加PAFC十PAM时去除率提高了11%和12%,出水浊度为1.6NTU,比投加PAFC十PAM时浊度减少了3.9NTU。

3.2 正交实验设计

本实验重要针对微砂强化混凝工艺解决低温低浊水时效果进行测试分析。混凝剂重要采用高分子无机絮凝剂聚合氯铁,助凝剂采用聚丙烯酞胺,依照实验来拟定不同浊度水最佳投药量。原水值PH保持在于7.0~7.5,浊度为9.0~12.1NTU左右,CODMn为4.5~5.0,水温调节为左右4℃左右。
本实验共设立四个影响因素：投加量、队投加量、微砂投加量、微砂粒径,每个影响因素采用3水平,正交实验因素与水平安排如表2.3。采用正交表L9（34）。实验评价指标为：解决水沉淀15min后上清液剩余浊度和CODMn。混凝搅拌程序设定为迅速、中速和慢速三个阶段,每个阶段相应搅拌强度和搅拌时间与前面实验相似.

以解决水上清液剩余浊度为重要指标、出水CODMn为次要指标,采用综合分析法评估混凝效果。（综合评分y=0.5浊度+CODMn）
从表极差计算成果,可以得出各因素影响混凝效果相对重要性顺序为微砂
粒径,PAFC投加量,微砂量,PAM投加量。并得到了混凝最优水平组合为A2、B2、C3、D1,
即PAFC50mg/L，PAM0.6 mg/L微砂投加量1.0g/L,微砂粒径40~60um。