利用正交實(shí)驗(yàn)法進(jìn)行含油污水影響因素研究

陳 斌，陳 哲，安 寧

(1.吉林化工學(xué)院 石油化工學(xué)院，吉林 吉林 132022；2.吉林化工學(xué)院 科研處，吉林 吉林 132022；3.一汽解放汽車有限公司 技術(shù)發(fā)展部，吉林 長(zhǎng)春 130011)

復(fù)配絮凝劑由于其成本低，操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于含油污水處理過(guò)程中[1].表征處理效果的指標(biāo)主要有透光率、含油量、懸浮物含量等[2-4].若只針對(duì)單一指標(biāo)進(jìn)行復(fù)配絮凝劑篩選，往往難以得到較好的處理效果[5].影響絮凝劑處理效果的因素也很多，如溫度、pH值、復(fù)配比例、絮凝劑加藥量等[6-8].這些因素對(duì)不對(duì)的指標(biāo)影響大小不同.因此有必要針對(duì)各影響因素對(duì)各處理指標(biāo)的影響進(jìn)行研究，并在此基礎(chǔ)上，綜合考慮，得到各因素的最優(yōu)水平組合.

目前，已有一些課題組利用正交實(shí)驗(yàn)法對(duì)復(fù)配絮凝劑處理含油污水進(jìn)行研究[9-10]，但大多是針對(duì)單一指標(biāo)進(jìn)行研究.本文以聚合硫酸鐵-殼聚糖復(fù)配絮凝劑處理含油污水為例，針對(duì)多個(gè)指標(biāo)展開(kāi)復(fù)配絮凝劑影響因素研究.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

試驗(yàn)用某采油廠的污水，污水指標(biāo)見(jiàn)表1.

表1 污水指標(biāo)值

本實(shí)驗(yàn)中采用的絮凝劑為聚合硫酸鐵和殼聚糖，均為分析純.

測(cè)量指標(biāo)：懸浮物含量、透光度、含油量.

指標(biāo)測(cè)量方法：

(1)懸浮物含量 利用全玻璃微濾膜過(guò)濾器進(jìn)行真空抽濾，然后對(duì)烘干后濾紙上的懸浮物進(jìn)行稱量.

(2)透光度 利用紫外線光度計(jì)測(cè)量污水溶液在一定波長(zhǎng)或一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光吸收，對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性和定量的分析.

(3)含油量 利用分光光度法進(jìn)行測(cè)量.

1.2 正交實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

(1)因素、水平確定

復(fù)配實(shí)驗(yàn)按照正交試驗(yàn)表進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)流程與單一絮凝劑實(shí)驗(yàn)相同，只需控制好混合時(shí)的溫度、pH值、以及投藥時(shí)的用量和配比這4個(gè)變量即可.具體選值見(jiàn)表2.

表2 因素水平表

(2)正交實(shí)驗(yàn)表選擇

選擇L9(34)，具體見(jiàn)數(shù)據(jù)分析表.

(3)實(shí)驗(yàn)過(guò)程

將已測(cè)定含油量等指標(biāo)的廢水密封避光保存.使用前，用移液管將廢水移入試管中均勻攪拌，再向其中加入酸，進(jìn)行酸化處理.然后向試管中分別加入配置好的絮凝劑溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)中主要選擇3個(gè)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)：含油量、懸浮物含量以及透光度.

2 結(jié)果與討論

2.1 復(fù)配絮凝劑篩選結(jié)果

各組實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)指標(biāo)見(jiàn)表3.

表3 實(shí)驗(yàn)指標(biāo)表

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

計(jì)算各因素、各水平下每種試驗(yàn)指標(biāo)的數(shù)據(jù)和以及平均值，并進(jìn)行極差計(jì)算見(jiàn)表4.

表4 實(shí)驗(yàn)指標(biāo)極差分析表

通過(guò)極差分析，針對(duì)于透光度，各因素的影響主次順序?yàn)锳>B>C>D，各因素的優(yōu)水平為A2B1C2D2；針對(duì)含油量各因素的影響主次順序?yàn)锳>C>B>D，各因素的優(yōu)水平為A1B1C2D2；針對(duì)懸浮物含量各因素的影響主次順序?yàn)锳>C>D>B，各因素的優(yōu)水平為A2B1C2D2.通過(guò)上述極差分析的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，各因素對(duì)于各指標(biāo)的影響主次順序各不相同，且針對(duì)于不同指標(biāo)，選取的各因素的優(yōu)水平組合也不同，因此，為提高處理效果，應(yīng)進(jìn)行綜合分析，最終確定一個(gè)因素最優(yōu)組合，以獲取最佳的絮凝條件：

(1)因素A(溫度℃) 因素A對(duì)指標(biāo)透光度、含油量、懸浮物含量的影響都是第一位.而其中指標(biāo)透光度、懸浮物含量的優(yōu)水平為A2，指標(biāo)含油量為A1；且含油量、懸浮物的因素A1、A2水平下的指標(biāo)差距均在50%左右，因此因素A選取對(duì)指標(biāo)影響廣泛的水平2，即A2；

(2)因素B(pH值)因素B對(duì)透光度的影響排第一位，而對(duì)含油量的影響排第三位，對(duì)懸浮物含量的影響是第四位，但是均取B1，因此B因素的優(yōu)水平直接選B1即可；

(3)因素C(復(fù)配比例)與因素D(加藥量)與因素B同理，雖然各因素對(duì)不同指標(biāo)的影響大小不同，但是優(yōu)水平相同，所以因素C選C2，因素D選D2.

3 結(jié) 論

(1)通過(guò)聚合硫酸鐵-殼聚糖復(fù)配實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)溫度對(duì)各因素的影響都是最大的；pH值對(duì)透光度影響最大，對(duì)含油量影響次之，而對(duì)懸浮物含量影響最??；復(fù)配比例對(duì)含油量和懸浮物含量影響較大，而對(duì)透光度影響較?。患铀幜繉?duì)懸浮物含量影響較大，對(duì)于透光度和含油量的影響相對(duì)于其它因素較小.