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含油废水是一种常见的工业废水,在钢铁、机械石油化工等行业的生产生活中会大量产生。含油废水会危害人体健康,严重破坏生态环境,而且含油废水的成分随着各种乳化剂的开发和应用变得越来越复杂,致使其处理难度日益增加。气浮法是一种常见的污水处理方法,其能耗低、污染小。气浮净水技术在水处理、净水和水资源利用的可持续发展等领域发挥了重要的作用。含油废水气浮处理强化技术的研究具有重要理论及实践意义。
本文以模拟含油废水为研究对象,采用单因素实验确定混凝-气浮处理含油废水过程的工艺参数范围,设计四因素、三水平Box-Behnken响应面优化方案,通过方差分析、模型残差分析建立二次回归模型,对混凝-气浮处理含油废水过程进行优化。研究了絮体形成过程、微泡的形成、微泡与絮体的碰撞与粘附过程和上升过程的机理,并从理论上计算了微泡与絮体粘附后组合体的上浮速度。主要结论如下:
(1)混凝实验结果表明,当PAC的药剂浓度为100mg/L,混凝pH值为7,混凝时间为5min时,COD(Cr)去除率为81.59%,含油量去除率为65.43%。在混凝法处理含油废水中,混凝剂的投加量不宜过低或偏高,在弱碱性的环境中,聚合铝盐的混凝效果最好。气浮实验结果表明,当进气量为0.4MPa,气浮pH值为7,气浮处理时间20min时,COD(Cr)去除率为80.06%,含油量去除率为60.44%。在微泡气浮法处理含油废水中,进气量是影响气浮效果的重要因素,较高的进气量会产生比表面积更高、吸附效果更好的微泡,从而提高气浮处理效果。混凝-微泡气浮联合技术处理含油废水结果表明,COD(Cr)去除率为85.88%,含油量去除率为74.21%,比单独混凝或微泡气浮处理效果有提升,二者存在协同效应。
(2)响应面分析法得到的二次回归模型R2为0.9943,F值为166.35,因素的主效应关系为进气量>PAC浓度>pH>时间,各因素间存在交互作用。模型的残差分析表明本文建立的模型显著,异常点少,具有普遍适用性。响应面分析法优化后的工艺条件为:PAC浓度为110mg/L、pH为7.2、时间为19min、进气量为0.40MPa,平行测定5次进行校验,实际测得平均COD(Cr)去除率为86.04%。
(3)从微泡气浮净水的机理研究中可以得到:影响气泡与絮粒发生碰撞和气泡吸附粘结絮粒的因素包括絮粒直径、气泡直径和絮粒和表面张力系数;影响絮体上浮速度的决定性因素是絮体自身粘附的微泡数量。
本文以模拟含油废水为研究对象,采用单因素实验确定混凝-气浮处理含油废水过程的工艺参数范围,设计四因素、三水平Box-Behnken响应面优化方案,通过方差分析、模型残差分析建立二次回归模型,对混凝-气浮处理含油废水过程进行优化。研究了絮体形成过程、微泡的形成、微泡与絮体的碰撞与粘附过程和上升过程的机理,并从理论上计算了微泡与絮体粘附后组合体的上浮速度。主要结论如下:
(1)混凝实验结果表明,当PAC的药剂浓度为100mg/L,混凝pH值为7,混凝时间为5min时,COD(Cr)去除率为81.59%,含油量去除率为65.43%。在混凝法处理含油废水中,混凝剂的投加量不宜过低或偏高,在弱碱性的环境中,聚合铝盐的混凝效果最好。气浮实验结果表明,当进气量为0.4MPa,气浮pH值为7,气浮处理时间20min时,COD(Cr)去除率为80.06%,含油量去除率为60.44%。在微泡气浮法处理含油废水中,进气量是影响气浮效果的重要因素,较高的进气量会产生比表面积更高、吸附效果更好的微泡,从而提高气浮处理效果。混凝-微泡气浮联合技术处理含油废水结果表明,COD(Cr)去除率为85.88%,含油量去除率为74.21%,比单独混凝或微泡气浮处理效果有提升,二者存在协同效应。
(2)响应面分析法得到的二次回归模型R2为0.9943,F值为166.35,因素的主效应关系为进气量>PAC浓度>pH>时间,各因素间存在交互作用。模型的残差分析表明本文建立的模型显著,异常点少,具有普遍适用性。响应面分析法优化后的工艺条件为:PAC浓度为110mg/L、pH为7.2、时间为19min、进气量为0.40MPa,平行测定5次进行校验,实际测得平均COD(Cr)去除率为86.04%。
(3)从微泡气浮净水的机理研究中可以得到:影响气泡与絮粒发生碰撞和气泡吸附粘结絮粒的因素包括絮粒直径、气泡直径和絮粒和表面张力系数;影响絮体上浮速度的决定性因素是絮体自身粘附的微泡数量。