混凝沉降法对废水处理的实验研究毕业论文

1、混凝沉淀法处理选矿废水的试验研究摘要：选矿废水中含有多种有害悬浮物、金属离子等，如果直接排放，将对环境造成严重污染。因此，选矿废水处理是选矿行业不可缺少的环节。本实验采用聚合氯化铝和聚丙烯酰胺混凝剂联合使用的方法对废水处理进行实验研究。采用单因素分析法确定各因素的最佳范围。根据正交实验，非离子聚丙烯酰胺的用量为0.5 ml ，聚合氯化铝的用量为22 mL ，沉降时间为5 min ， pH值为6.7 。污水透光率达57.86% 。出水水质分析表明，聚合氯化铝与非离子聚丙烯酰胺联合使用的出水水质优于聚合氯化铝单独使用的出水水质，满足工业排放回用的要求。关键词：废水单因素正交试验混凝剂目录TOC o

2、 1-4 h u HYPERLINK l _Toc21614 1前言 PAGEREF _Toc21614 5 HYPERLINK l _Toc21980 1.1选矿废水特性及危害 PAGEREF _Toc21980 5 HYPERLINK l _Toc8563 1.2选矿废水处理方法 PAGEREF _Toc8563 5 HYPERLINK l _Toc887 1.2.1混凝沉降法 PAGEREF _Toc887 5 HYPERLINK l _Toc12736 1.2.2酸碱废水中和处理法 PAGEREF _Toc12736 7 HYPERLINK l _Toc471 1.2.3化学氧化法 P

3、AGEREF _Toc471 8 HYPERLINK l _Toc14578 1.2.4 人工湿地法 PAGEREF _Toc14578 9 HYPERLINK l _Toc13555 1.2.5吸附法 PAGEREF _Toc13555 10 HYPERLINK l _Toc22182 1.3课题研究的意义和内容 PAGEREF _Toc22182 11 HYPERLINK l _Toc854 2实验部分 PAGEREF _Toc854 12 HYPERLINK l _Toc3871 2.1选矿废水 PAGEREF _Toc3871 12 HYPERLINK l _Toc8363 2.2实验

4、仪器 PAGEREF _Toc8363 12 HYPERLINK l _Toc19965 2.3实验试剂 PAGEREF _Toc19965 12 HYPERLINK l _Toc24083 2.4实验原理 PAGEREF _Toc24083 12 HYPERLINK l _Toc27615 2.4.1聚合氯化铝（PAC）沉降原理 PAGEREF _Toc27615 12 HYPERLINK l _Toc13765 2.4.2聚丙烯酰胺（PAM）沉降原理 PAGEREF _Toc13765 13 HYPERLINK l _Toc13797 2.5测试卷 PAGEREF _Toc13797 13

5、 HYPERLINK l _Toc13569 2.6测试方法 PAGEREF _Toc13569 13 HYPERLINK l _Toc11881 2.6.1试剂的制备 PAGEREF _Toc11881 13 HYPERLINK l _Toc15977 2.6.1.1浊度测定实验试剂的制备 PAGEREF _Toc15977 13 HYPERLINK l _Toc14449 2.6.1.2絮凝沉降实验试剂的制备 PAGEREF _Toc14449 15 HYPERLINK l _Toc12336 2.6.2实验步骤 PAGEREF _Toc12336 15 HYPERLINK l _Toc1

6、1165 2.6.2.1自然沉降法 PAGEREF _Toc11165 15 HYPERLINK l _Toc5320 2.6.2.2絮凝沉降法 PAGEREF _Toc5320 15 HYPERLINK l _Toc31907 3实验结果与讨论 PAGEREF _Toc31907 16 HYPERLINK l _Toc31217 3.1污水处理的自然沉降和混凝沉降研究 PAGEREF _Toc31217 16 HYPERLINK l _Toc18072 3.2混凝沉淀法联合聚丙烯酰胺和聚合氯化铝处理选矿废水的研究 PAGEREF _Toc18072 16 HYPERLINK l _Toc10

7、589 3.2.1单因素调查法 PAGEREF _Toc10589 17 HYPERLINK l _Toc9111 3.2.1.1聚合氯化铝（PAC）对透光率和产水量的影响 PAGEREF _Toc9111 17 HYPERLINK l _Toc5948 3.2.1.2添加聚丙烯酰胺对透光率和产水量的影响 PAGEREF _Toc5948 17 HYPERLINK l _Toc30597 3.2.1.3沉降时间对透光率和产水量的影响 PAGEREF _Toc30597 18 HYPERLINK l _Toc15986 3.2.1.4 pH值对透光率和产水量的影响 PAGEREF _Toc159

8、86 19 HYPERLINK l _Toc9726 3.2.2正交设计实验 PAGEREF _Toc9726 19 HYPERLINK l _Toc8014 3.2.2.1可视化分析 PAGEREF _Toc8014 21 HYPERLINK l _Toc13493 3.2.2.2方差分析 PAGEREF _Toc13493 24 HYPERLINK l _Toc31975 4结论 PAGEREF _Toc31975 31 HYPERLINK l _Toc9678 参考文献 PAGEREF _Toc9678 32 HYPERLINK l _Toc5782 至 PAGEREF _Toc5782

9、 34混凝沉淀法处理选矿废水的试验研究1前言矿山是中国重要的资源来源。在开采过程中，需要大量的生产用水，同时也排放大量的废水。选矿废水是其中的重要组成部分。据测算，我国矿山选矿厂每年排放的废水约占全国工业废水总量的十分之一，是我国工业废水排放量最大的行业之一。控制选矿厂废水排放，提高废水回收率，防止水污染环境和破坏生态平衡，是世界各国共同关心的问题。因此，如何有效处理选矿废水是各个矿山长期以来必须解决的重大问题，也是选矿过程中必须解决的技术难题。选矿废水的循环利用是解决这一问题的重要技术措施，也是实现选矿废水综合利用的重要前提1 。中国人口占世界总人口的五分之一，人均耕地面积不足1000m 2

10、 ，仅占世界人均耕地面积的27% ，尤其是中国水资源严重不足。废水处理更为显着2 。目前，国家已开发出混凝法、酸碱中和法、化学氧化法、人工湿地法、吸附法等一系列选矿废水处理方法。1.1选矿废水特征及危害选矿废水具有水量大、悬浮物含量高、有害物质种类多、浓度低的特点。选矿废水中含有各种选矿剂（如氰化物、黑药、黄药等） 、一定量的金属离子、氟、砷等污染物。尾矿粉选矿废水会使整条河流变色。选矿试剂是选矿废水中的另一重要污染物。浮选试剂通常是有毒的。含浮选药剂的选矿厂废水进入天然水体后，会对鱼类和浮游生物造成伤害。此外，浓缩厂废水的pH值往往高于或低于国家排放标准，也会对环境造成危害。1.2选矿废水处

11、理方法1.2.1混凝沉降法其基本原理是在混凝剂的作用下，通过压缩微粒表面的双电层、降低界面zeta电位、电中和等电化学过程，与架桥等物理化学过程相结合。 、净捕获和吸附。污泥中的悬浮物、胶体等絮凝物质凝结成“絮状物” ；然后絮凝后的废水通过沉降设备进行固液分离， “絮状物”沉到沉降设备底部变成泥浆，顶部流出的是色度和浊度较低的清水。混凝沉降去除的对象是二次处理水中呈胶体和微悬浮状态的有机、无机污染物。从外观上看，是为了去除污水的色度和浊度。混凝沉降还可以去除污水中的某些溶解物质，如砷、汞等，还可以有效去除会导致流水富营养化的氮、磷。混凝沉淀法中混凝剂的作用非常重要。常用的混凝剂有三氯化铁、硫酸

12、亚铁、硫酸铝、聚合氯化铝、有机聚合物等，同时也常加入一些混凝剂。助凝剂，常用的助凝剂有pH调节剂、絮状结构改性剂、聚丙烯酰胺（ PAM ）等。硫酸铝、氯化铁和聚合硫酸铁。对混凝剂的种类和性质、混凝剂的用量、混凝剂与絮凝剂的配合使用、 pH值、搅拌强度、搅拌时间和沉降时间进行了考察。最佳用量为40毫克/升；最佳混凝pH值为8.4 ，即原水的pH值；原水中加入40mg / L硫酸铝后，采用正交试验确定的混凝水力条件和沉降时间。 ，出水浊度可从91.2 NTU降至1.32 NTU ；原水中加入40mg / L硫酸铝后，正交实验测定的非离子聚丙烯酰胺用量为0.25mg / L ，混凝水力条件和沉降时间

13、，出水浊度可降低至0.23台。孔令强 4等比较了聚合硫酸铁、聚合氯化铝和明矾三种混凝剂对蒙自铅锌矿选矿废水的处理效果。硫酸铁、聚合氯化铝和明矾可以通过混凝显着降低废水中的金属离子含量，其中聚合硫酸铁是最佳选择。为了加强混凝效果，混凝助剂聚丙烯酰胺和聚合硫酸铁并用，通过混凝沉淀去除废水中的金属离子，再利用活性炭吸附废水中残留的有机化学物质，使_废水中金属离子含量和化学耗氧量均符合排放标准。用处理后的废水对蒙自铅锌矿进行铅锌浮选试验，得到与淡水相近的分离指标，证明处理后的废水完全可以回用于选矿生产。魏5等。采用了调节pH值氧化混凝催化氧化吸附回用的技术路线；通过调节废水的pH值，以硫酸亚铁为混凝剂

14、，通过絮凝氧化去除废水中的重金属离子和重金属离子。选矿剂，通过催化氧化吸附去除残留的选矿剂和Fe 2+ 。处理后的废水无色、无刺激性气味，既能满足选矿过程的水质要求，又能满足GB 8978-1996一级排放标准的要求。具有显着的环境效益和经济效益，具有良好的推广应用价值。郭朝辉6等。优化聚合硫酸铝铁中铝、硅、铁的比例，配制合适的聚合硫酸铝铁絮凝剂，处理钨铋选矿废水，为多金属矿选矿废水的稳定排放提供技术。依据。研究结果表明：在w ( SiO 2 )=2.0% 、 n ( Fe+Al )/ n ( Si )=2:1 、 n ( Fe )/ n ( Al )=1:1的适当比例下聚硅酸盐硫酸铝铁絮凝剂

15、在1.5%的投加量下可使钨铋选矿废水的浊度去除率达到95%以上，处理后的废水浊度为70NTU ； COD去除率达到70% ，处理后废水中COD含量为72mg / L ； As 、 Be 、 Pb去除率均在90%以上，处理后废水中As 、 Be 、 Pb质量浓度分别为34、0.2、13 g / L ，处理后废水达到GB89781996 ( 综合污水排放标准” ） I类标准。王秋林 7 等研究了石灰乳和不同絮凝剂（如聚丙烯酰胺、聚合氯化铝、聚合硫酸铁、淀粉、明矾等）的絮凝作用，结果表明：加入石灰乳和絮凝剂聚丙烯酰胺处理选矿废水，净化后的水质远低于废水综合排放标准5 GB8978-1996 6一级标

16、准。石敏8等研究了钼选矿厂浮选废水采用不同混凝剂、不同pH值、不同水力条件处理后的废水浊度和COD 。实验结果表明，在最佳水力条件下，不调节原水pH值，以APAM -A为絮凝剂， PAC为混凝剂。浊度为25NTU ， COD小于30 mg/L 。浮选废水经处理后回用于选矿浮选工艺，大大提高了选矿指标。梁9等。采用絮凝沉淀加BAF工艺处理某大型煤矿废水，出水水质优于国内杂项水质标准CJ25.1-89 ， COD稳定在30 mgL- 1以下， SS质量浓度稳定在10 mgL - 1 1以下，水回用率100% 。运行结果表明，采用该工艺处理和回用煤矿废水在技术上和经济上都是可行的。 HYPERLIN

17、K %20%20%20%20:/%20%20%20% t _blank Jun 10等利用铁氧体（ Fe 3 O 4 ）与聚合氯化铝（ PAC ）结合对低温低浊度水（ T 10 ，浊度DAB，即：pH值沉降时间PAC添加量PAM添加量。根据K值趋势分析，较好的工艺条件可能为A 1 B 3 C 3 D 2 ，即：PAC用量22ml，PAM用量0.5mL，pH值6.7，沉降时间5min。表 3-4 选矿废水处理（透光率）后试验方案及试验结果分析测试编号一个乙CD乙k149.442.3530.5546.47545.7k238.841.845.12549.27539.375k342.245.5548.

18、02533.142.7k440,97541,67547,67542.52543.6范围 R10.63,87517.47516.1756.325上述数据处理结果（产水量）分别列于表3-5。根据各因素的范围可以看出，沉降时间是影响产水量的主要因素。其余为：pH值、PAC添加量、PAM添加量。数量。各影响因素的主次顺序为：DCAB，即：沉降时间pH值PAC添加量PAM添加量。根据K值趋势分析，较好的工艺条件可能为A 1 B 3 C 3 D 1 ，即：PAC用量22ml，PAM用量0.5mL，pH值6.7，沉降时间7min。测试编号一个乙CD乙k170.312550.312543.437573.437

19、562.1875k250.312557.187556.2567.812555,625k363.437569.37572.812529.687561.25k450,62557.812562.187563.7555,625范围 R2019.062529,37543.756.5625表 3-5 选矿废水处理后试验方案及试验结果分析（出水量）通过以上数据对比可以看出，透光率和产水量较好的工艺条件几乎相同，但沉降时间相差2min，处理后的污水速率沉降5min，沉降产水量为5min。 7分钟差别不大。 1 B 3 C 3 D 2。3.2.2.2方差分析可视化分析法可以利用各因素在各水平的实验值的平均值来考

20、察该因素对实验结果的影响。但是，如果要判断哪个因素对实验结果有显着影响，哪个因素对实验结果没有显着影响，则无法确定直观的分析方法，而是采用方差分析法。ANOVA 计算如下：1.透光率方差分析Q A =( k A 1- kA 2) 2 +( k A 1- kA 3) 2 +( k A 1- kA 4) 2 +( kA 2- kA 3) 2 +( kA 2- kA 4) 2 +( kA 3 - kA 4) 2 =252.9719;相似地：Q B =40.09188； Q C =826.1069; Q D =598.3569； Q E =83.13188，以上数据见表3-6。表3-6 选矿废水处理（

21、透光）实验方案及结果分析方差计算如下：序列号测试编号一个乙CD乙透过率/%产水率/%11111143.16521222253.672.531333347.468.941444453.57552123431.67.56221432541.272341246.576.282432152.176.293134243.171.2103243139.140113312439.865123421346.877.5134142351.657.5144231449.575154324148.567.5164413214.32.5R10.63.87517.47516.1756.325问252.97240.091

22、9826.107598.35783.13188S2 A=Q A /3=84.32396； S2 B=Q B /3=13.36396； S2 C=Q C /3=275.369；S2 D=Q D /3=199.4523； S2 E=Q e /3=27.71063；F A =S2 A/S2 E=3.04； F B =S2 B/S2 E=0.48； F C =S2 D/S2 E=9.94； F D =S2 D/S2 E=7.20； F E =S2 E/S2=1；上述计算数据列于表3-7。表 3-7 ANOVA 表（透射率）差异名称分散F（自由度）均方差F值PAC用量（A）252.9719384.323

23、963.043019PAM 用量 (B)40.09188313.363960.482268酸碱度 ()826.10693275.3699.937306稳定时间 (D)598.35693199.45237.197683空白 (E)83.13188327.71063全部的1800.65915根据正交实验方差表3-7的分析结果，各因子的均方大小与极差的顺序相同，各因子的主次顺序也是CDA B. F值检验结果为：给定=0.05，查表得F ( 3,3)=9.28，发现FC9.28，说明pH对选矿废水透光率有显着影响.给定=0.1，查表发现F(3,3)=5.39，F D 5.39，说明沉降时间对选矿废水的

24、透光率有一定影响。 F A ，F B DAB。 F值测试结果为：给定=0.05，查表得到F(3,3)=9.28，可知F C和F D 9.28，说明pH值和沉降时间有显着影响选矿废水的透光率。给定=0.1，查表得F (3,3)=5.39，F A CAB。 F值检验结果为：给定=0.05，查表得到F(3,3)=9.28，可知F C和F D 9.28，说明沉降时间和pH值对选矿废水的出水率有显着影响。给定=0.1，查表发现F(3,3)=5.39，F A 5.39，说明添加PAC对选矿废水出水率有一定影响。 F B 5.39，说明PAM的添加对选矿废水出水率没有影响。从数据中可以看出，选矿废水的透光率

25、和产水率随着各因素的高低变化很大。现将各因素对透光率和产水量的影响描述如下：(1) PAC用量的影响在一定区域内，随着PAC的增加，水的流出量和透光率逐渐增加，这主要是因为水解后的带正电的PAC对静电库仑力、分子间德华力和疏水斥力与羟基相互作用有很强的影响。在表面的结合力等作用下，吸附在悬浮在水中的胶体上。 PAC在颗粒表面结合后，颗粒的负电荷转化为正电荷，PAC在颗粒表面进一步水解。由于Al 3+的水解产物具有良好的絮凝效果，对水中的杂质有很强的吸附作用。最后在表面形成无限聚合度的氢氧化铝沉淀。此时混凝作用主要转化为絮凝作用，电中和作用主要转化为粘附和清扫作用。絮凝处理可分为混凝阶段、絮凝阶

26、段和沉降阶段。凝结几乎是瞬间发生的。这一阶段以各向异性絮凝为主，由布朗运动引起，并在强水力作用下进一步加剧。胶体表面的物理化学条件发生变化，形成的矾花小而密。絮凝阶段以同向絮凝为主。在这个阶段，需要控制适当的围护结构的湍流程度，同时要求在这个阶段有足够的停留时间，使矾花完成生长的过程，这是一个基于过程的过程。关于实物收藏。适当的紊流程度有利于同向絮凝和小矾花的碰撞生长，但紊流程度不宜过大，否则不利于吸附，有可能造成最大的矾花被又坏了。在沉降阶段，在混凝和絮凝阶段完成后，絮体处于悬浮状态，絮体主要靠重力沉降。初期，水中明矾浓度较高，在沉淀过程中会出现清水和浑水的界面，界面逐渐下降，此阶段明矾大部

27、分被去除。粒径小、密度低的明矾以比初始阶段更低的沉降速度缓慢下沉，同时相互碰撞变大，水相中悬浮物终浓度基本不变。但添加过多的 PAC 时，胶体颗粒的吸附面会被 PAC 覆盖，当两个胶体颗粒靠得很近时，它们会被大分子相互排斥而不能聚集，导致“胶体保护”作用和絮凝作用。效果降低，甚至重新稳定，即“重新稳定”。这样，透光率和产水量就会降低。因此，选择 22 mL 的 PAC 添加量是合适的。(2)增加PAM量的效果在一定环境下，随着PAM用量的增加，产水率和透光率逐渐增加，这是因为PAM的分子酰胺基团可以与许多物质形成氢键。高分子PAM是能够吸附微粒的官能团线型高分子化合物。它可以像一根长绳一样把一

28、些颗粒吸附在一起形成絮状物，还可以加速颗粒的沉降。聚合物PAM可以在被吸附颗粒之间形成“桥梁”，其长碳链起到桥梁的作用，可以通过化学转化或共聚作用转化为包含阳离子、阴离子、非离子和两性离子的完整絮凝剂体系。絮状物的形成加速了颗粒的沉降。而且，单独加入PAC时，PAC能起到电中和、双电层压缩和一定净捕集作用，形成的絮凝物小而松散，沉降速度慢。 PAC和PAM并用后，不仅表面正电荷增强，静电粘附能力增强，而且水解液的体积也增大，从而提高了吸附架桥能力。滚扫效果显着提高加工效果。但当PAM加入量过多时，上清液的浊度有上升的趋势，这是胶体保护现象。因此，在产水率和透光率的综合分析中，PAM的用量以0.

29、5mL为宜。(3) pH值的影响保持PAC和PAM的用量不变，按实验方法用缓冲液和氨水调节pH值，观察pH值对出水率和透光率的影响。实验结果表明，pH值对产水量和透光率有很大影响。 .随着pH值的增加，产水量和透光率增加。 pH值在6.7左右时，出水率和透光率最高，分别达到71.25%和48.2%。当pH值超过8.0时，出水率和透光率达到最高值。相反，透射率迅速下降。这是因为当pH值较小时，聚合氯化铝易与H +等物质形成络合物。 pH值较高时，聚合氯化铝易与OH形成氢氧化铝等物质，使PAC难以与污染物结合，阻碍絮凝反应的顺利进行，大大降低处理效率。因此，6.7 的 pH 值是合适的。(4) 降

30、水时间的影响随着沉降时间的增加，产水量和透光率越高，絮凝处理效果越好。 1530min沉淀期的絮凝处理效果斜率明显小于015min沉淀期的絮凝处理效果斜率，50min沉淀的絮凝处理效果远高于沉淀30分钟。当时间达到5min时，延长沉淀时间对絮凝处理效果的贡献不大，因此本实验选择絮凝反应的沉淀时间为5min。为了验证A 1 B 3 C 3 D 1组合的正确性，按照该组合进行了5组测试，结果见表3-11。 5次测试的平均透光率为57.86%，平均出水率为75.62%。透光率和产水量比较稳定，重现性好，说明选择的组合是合适的，即最佳污水处理条件为：PAC22mL，PAM 0.5mL，PH值6.7，沉

31、降时间5min。表 3-11 验证实验数据实验编号12345透光率%56.057.759.958.856.9产水率/%76.378.87573754结论(1) PAC和PAM联合使用的混凝沉降法具有高效、成熟、稳定、操作简单、能耗低等优点。(2)在混凝沉降过程中，当系统中加入适量的PAC，可以大大提高污水中杂质的混凝速度，加入适量的PAM，可以提高系统中絮体的沉降速度。污水可以明显增加，说明PAC主要起混凝作用。 ，PAM主要起絮凝作用。( 3 )通过正交试验确定了最佳工艺条件。在PAC投加量20mL 、PAM投加量0.5mL、pH值6.7、沉降时间5min的条件下，可实现市双滦区某选矿废水的

32、输送。比和产水量达到更高的值。根据范围大小和方差分析可以看出，影响污水处理透光率的决定性因素是pH值，其次是沉降时间，而添加PAC和PAM的影响最小。原因是本实验选择的PAC添加量和PAM添加量均在最佳范围内，而pH值选择的范围较大，导致pH值变化对结果影响较大。(4)双滦区某选矿废水采用PAC和PAM联合混凝沉淀法，处理后废水的透光率和产水率分别为57.86%和75.62%。参考1 范，叶，一民。混凝沉淀法处理蓝晶石选矿废水的试验研究J.环境科学与技术，2011，34（1） ： 159-162 。2宋宝旭，思清。国选厂废水处理现状及研究进展J.矿冶, 2012, 21(2 ) : 97-10

33、3.3范，叶，益民。混凝沉淀法处理蓝晶石选矿废水的试验研究J.环境科学与技术, 2011,34(1):159 - 162.4孔令强, 秦文清,何明飞,等.蒙自铅锌矿选矿废水净化处理及回用研究J.金属矿山，2011，（4） ： 149-152。5魏新平，戴雄.某铅锌矿选矿废水回用及零排放试验研究J .环境工程, 2011, 29(3 ) : 37-39.6郭朝辉，袁珊珊，肖希元，等.聚硅酸铝铁的复配及其在钨铋选矿废水中的应用J.中南大学学报(自然科学版) , 2013, 44(2): 461-468. 7 王秋林，文，闫小虎。大溪沟铁矿选矿废水处理试验研究J.矿产综合利用，2011，（1）：41

34、-44。8 HYPERLINK %20%20%20%20:/%20%20%20% t _blank 史敏， HYPERLINK %20%20%20%20:/%20%20%20% t _blank 春宝， HYPERLINK %20%20%20%20:/%20%20%20% t _blank 明英，等。高浊度钼矿浮选废水的混凝沉降J.中国环境工程学报, 2013, 7(1 ) : 247-252.9 HYPERLINK %20%20%20%20:/%20%20%20% t _blank 梁， HYPERLINK %20%20%20%20:/%20%20%20% t _blank 朱乐辉， HYPERLINK %20%20%20%20:/%20%20%20% t _blank 德龙等.絮凝沉淀+BAF工艺处理煤矿废水回用J.水处理技术, 2012, 38(3): 132-135.10 HYPERLINK %20%20%20%20:/%20%20%20% t _blank 君， HYPERLINK %20%20%20%20:/%20%20%20% t _blank 王三凡， HYP