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[期刊论文] 严子春 陶仁乾
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EI CSTPCD CSSCI 北大核心
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摘要:通过单因素及正交试验,以聚二甲基二烯丙基氯化铵(HCA)为混凝剂对模拟农村生活污水进行强化混凝预处理,考察了影响HCA混凝去除SS、TP及有机物的主要因素及其主次顺序,并以Zeta电位及分形维数对HCA的混凝机理进行了分析.结果表明,影响HCA处理效果的因素顺序为初始pH值值>HCA投加量>絮凝搅拌时间>混合搅拌速度梯度>混合搅拌时间>絮凝搅拌速度梯度,在优化条件下HCA混凝对SS、TP及COD去除率最高分别达94.1%、74.9%及61.1%;当HCA投加量为15mg/L时,Zeta电位与絮体分形维数分别为-2.03mv及1.0149.试验表明HCA对生活污水具有较好的处理效果,强化混凝去除污染物的机理主要是电性中和作用....
[硕士论文] 陶仁乾
建筑与土木工程 兰州交通大学 2018(学位年度)
摘要:随着我国新农村经济建设步伐的不断推进,农村环境建设逐渐受到重视,特别是农村生活污水的处理现状备受关注。我国北方地区因低温期长、水质不稳定、经济条件等的限制导致生活污水处理效果不佳、处理难度大、处理成本高等问题。本文针对目前我国北方地区生活污水中存在的问题,以聚二甲基二烯丙基氯化铵(HCA)为主要混凝剂,开展HCA及其复配混凝剂对农村污水的强化混凝预处理的试验研究,从而减小后续处理单元的处理负荷,降低基建费用,最终实现对西北地区生活污水进行经济有效地防治的目标。
  HCA单因素试验主要因素分别为:水力条件(混合搅拌、絮凝搅拌强度及时间)、初始pH值、HCA投加量并以SS、TP及COD去除率为评价指标,结合分形维数以及Zeta电位的测试结果对HCA处理效果进行验证,得出各个因素参数值为:在水温为15℃-23℃范围内,混合搅拌速度400r/min,混合搅拌时间1.5min,絮凝搅拌速度100r/min,絮凝搅拌时间5min,初始pH值8.5-9.0左右,HCA投加量15mg/L,此时HCA对SS、TP及COD去除率分别可达92.2%、74.9%、65.1%。当HCA投加量为15mg/L时分形维数与Zeta电位分别为1.0149、-2.03mv,符合分形维数与Zeta电位的表征规律,同时进一步说明了试验筛选结果的合理性以及两种验证方法的适用性。
  为进一步优化HCA混凝参数,在单因素试验的基础上进行了正交试验,选取的主要因素分别为:初始pH值、HCA投加量、混合搅拌速度梯度、混合搅拌速度梯度、混合搅拌时间、絮凝搅拌速度梯度、絮凝搅拌时间。结果显示各因素对HCA处理效果的影响顺序为:初始pH值>HCA投加量>混合搅拌速度梯度>混合搅拌时间>絮凝搅拌速度梯度>絮凝搅拌时间。Zeta电位及分形维数的结果显示出与单因素试验结果类似的规律,即处理效果佳的絮体分形维数较大、Zeta电位的绝对值更接近0mv点位。正交试验优化HCA单独投加的混凝条件为:混合搅拌G值为244.3-268.2s-1(<15℃)、混合搅拌GT值为7329-8046、絮凝G值为38.9-40.5s-1、絮凝时间为5min、初始pH为8.5-9.0左右、HCA投加量为15mg/L。
  对正交试验结果的分析,初步进行了HCA处理生活污水的混凝机理探索,结果表明:混凝过程中,HCA主要是充分发挥其高正电荷性的特点,通过电性中和作用形成微小毛绒絮体,再通过吸附架桥、网捕卷扫等作用将细小絮体逐渐凝结为较大絮体颗粒最终沉降,从而达到去除水中污染物的目的。
  为进一步探究HCA复配混凝剂的处理效果,进行了HCA与无机混凝剂(FeCl3、PAC、PAFC)及有机混凝剂(PAM、AM)之间的复配试验,主要考察了投加比、初始pH值及投加量因素对复配混凝剂处理效果的试验。通过HCA与其他混凝剂复配组合处理效果的对比,当HCA∶PAC投加比为1∶20,投加量为10mg/L,初始pH值为8.5左右时,SS去除率在90%以上,TP去除率在65%左右,COD去除率在60%左右,与其他复配组合的处理效果相比,其形成的絮体颗粒较为粗大稳定,投量相对较少。
  针对西北地区生活污受温度影响较大的特点,文中探究了温度对HCA处理效果的影响,试验进行了常温与低温(15℃以下)两个温度环境下HCA处理效果的对比。结果表明温度对HCA处理效果影响较小,常温下各评价指标较低温时虽有提高但提高幅度均在10%以内。
  文末利用软件Design Expert8.0,根据Box-Behnken Design(BBD)实验设计对影响HCA处理生活污水效果的主要因素参数值进行了优化,过程中仍以SS、TP、COD去除率为评价指标,结果显示:正交试验絮凝搅拌时间为5min,初始pH确定为8.5左右,HCA投加量为15mg/L,通过响应面法优化后的结果所得初始pH值与正交试验结果接近,絮凝搅拌时间基本在5min左右,但HCA投加量优化值与正交试验值区别较大,对应SS、TP及COD去除率分别为90.2%、25.7%及39.9%。
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