正交實(shí)驗(yàn)法復(fù)配絮凝劑去除廢水污油

　　復(fù)配絮凝劑法是一種常用的處理含油污水的方法。為了提高處理效果，一般要確定絮凝劑的最佳絮凝條件。影響絮凝效果的的條件因素有絮凝溫度、pH值、配比以及用量。一般在設(shè)計(jì)篩選實(shí)驗(yàn)時(shí)，每個(gè)因素選取三個(gè)實(shí)驗(yàn)水平，若要進(jìn)行全面實(shí)驗(yàn)，則要設(shè)計(jì)81組實(shí)驗(yàn)法案，實(shí)驗(yàn)數(shù)量龐大，無法實(shí)現(xiàn)。因此，急需尋求一種有效的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)方法。正交實(shí)驗(yàn)法正是利用正交表來安排與分析多因素實(shí)驗(yàn)的一種設(shè)計(jì)方法。用正交實(shí)驗(yàn)法，挑選部分有代表性的水平組合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以確定個(gè)各因素最優(yōu)的水平組合。

　　一、試劑與儀器

　　1.1 實(shí)驗(yàn)用含油廢水

　　試驗(yàn)用的廢水為吉林油田某采油廠污水排放口，目測該水質(zhì)混濁，透明度低，且含油較高，約為322mg/L。

　　1.2 絮凝劑

　　本實(shí)驗(yàn)中采用的絮凝劑為為分析純的聚合氯化鋁，陽離子型，水解度20%的聚丙烯酰胺。

　　1.3 實(shí)驗(yàn)儀器

　　測量指標(biāo)：懸浮物含量、透光度、含油量。

　　所用儀器：電子天平、六聯(lián)恒溫水浴、電動(dòng)攪拌器、紫外分光光度計(jì)、500mL玻璃換膜過濾器等。

　　二、復(fù)配絮凝劑篩選實(shí)驗(yàn)方案

　　將已測定含油量等指標(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)。根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)法，不考慮各因素的交互作用，選擇按照正交試驗(yàn)表L₉(3⁴)表設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如表1，各因素水平選值如表2。

　　三、復(fù)配絮凝劑篩選結(jié)果及極差分析

　　因?yàn)椋瑢τ贏因素，ｋ２<ｋ３<ｋ１，因此２水平(５０℃)是Ａ因素的最優(yōu)水平。同理，水平２(７)是因素Ｂ的最優(yōu)水平，水平３(５∶１)是因素Ｃ的最優(yōu)因素，水平３(６０ｍｇ/Ｌ)是因素Ｄ的最優(yōu)水平，即最優(yōu)組合為Ａ２Ｂ２Ｃ３Ｄ３。我們可得到當(dāng)溫度為５０℃、ｐＨ值為７、無機(jī)/有機(jī)為５∶１、加藥量為６０ｍｇ/Ｌ為絮凝法處理采油廠污水中污油的最佳絮凝條件。

　　根據(jù)極差的大小R_A>R_D>R_B>R_C，各因素對含油量影響程度的大小順序?yàn)椋簻囟?gt;加藥量>pH值>復(fù)配比例。溫度是影響含油量的最大因素，溫度過高或者過低都不利于絮凝物的形成，合適的絮凝溫度可以促使絮凝聚集體更加緊密牢固。加藥量為污油去除效果的第二影響因素，在一定范圍內(nèi)，隨著加藥量的增加，污油的去除量也逐漸增大。pH值為污油去除效果的第三影響因素。復(fù)配比例的影響最小，但是從實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，無機(jī)絮凝劑的用量明顯多于有機(jī)絮凝劑，這要是因?yàn)榫郾０肥且环N水溶性發(fā)高分子化合物，再加上其非離子型胺基的作用，使其在水中分布廣泛，但是其中合懸浮膠體所帶負(fù)電荷的能力較弱。而聚合氯化鋁在水中發(fā)生水解中和作用后，生成的聚合羥基恰好具有較強(qiáng)的中和懸浮顆粒所帶負(fù)電荷的能力，所以兩者結(jié)合，且無機(jī)絮凝劑比例較大，具有增效作用。

　　四、結(jié)論

　　通過正交實(shí)驗(yàn)對復(fù)配絮凝劑聚合氯化鋁和聚丙烯酰胺處理含有污水的污油處理效果進(jìn)行研究。通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行極差分析，得到處理污油的最佳絮凝條件為溫度為50℃、pH值為7、無機(jī)/有機(jī)為5∶1、加藥量為60mg/L。且各因素對含油量影響程度為溫度>加藥量>pH值>復(fù)配比例。(來源：吉林化工學(xué)院 油氣儲(chǔ)運(yùn)工程系)