【摘要】：論文研究了復合型混凝劑PDADMAC在水處理領域中的應用。首選采用統(tǒng)計學田口方法設計出PDADMAC的制備路線，以期獲得優(yōu)化的合成條件。通過方差分析分析(ANOVA)，研究了合成條件對濁度去除率的影響。其次采用混凝試驗，，以余濁和化學需氧量（COD）的去除率為指標，對PDADMAC的混凝性能進行了評價。研究結(jié)果表明：PDADMAC的優(yōu)化合成條件是溫度50oC，引發(fā)劑用量0.20g，去離子水用量10mL和合成時間8h。方差分析結(jié)果顯示，PDADMAC除濁能力最顯著的影響因素是合成溫度，其次是引發(fā)劑用量，合成時間和去離子水用量。采用田口方法研究了合成溫度，引發(fā)劑用量，去離子水用量和合成時間對產(chǎn)品粘度的影響，研究結(jié)果表明當合成溫度，引發(fā)劑用量，去離子水用量和合成時間分別是60oC,0.15g,10mL and5h時，產(chǎn)品粘度達到最佳。方差分析結(jié)果表明合成溫度是產(chǎn)品粘度最顯著的影響因素，其次是引發(fā)劑用量，合成時間和去離子水用量。 混凝的優(yōu)化條件為：投加量為12mg/L，生活污水pH值為9，快速攪拌速度為300rpm以及沉淀時間120min。在優(yōu)化的混凝劑投加量條件下，濁度和COD去除率分別達到86.56和57.64%。其中污水的濁度從70.9NTU下降到9.53NTU，而COD從288mg/L下降到122mg/L。但是在優(yōu)化的廢水初始pH條件下，濁度和COD去除率分別為91.06%和57.47%。在優(yōu)化的混凝劑投加量條件下，COD值為從初始的174mg/L下降到74mg/L，而濁度從106NTU下降到9.45NTU，且濁度和COD的去除效率分別為90.71%和76.54%。此時，濁度下降到9.15NTU而COD下降到42mg/L，膠體的zeta電位值小于零(-4.97mV),因此電中和機理在混凝過程中起著重要的作用，但是它并不是PDADMAC唯一的混凝機理。 論文研究了PFS與新型復合絮凝劑PFPD_1, PFPD_2和PFPD3。通過響應曲面（RSM）法研究了不同混凝劑投加量和污水初始pH值對污水濁度和COD去除的影響，從而獲得能夠達到最佳COD去除效果的混凝劑投加量和廢水初始pH值。結(jié)果表明觀測值與預測值相吻合。 通過模型對各種混凝劑進行除濁效果的預測。研究結(jié)果表明：當PFS投加量為390mg/L與pH為7.7時，濁度去除率達到98.2%；當PFPD_1投加量為430mg/L，pH值為7.96,濁度去除率預測值為98.1%。PFPD_2的最佳混凝條件為投加量320mg/L和pH為7.24，濁度去除率預測值為96.75%；采用PFPD3，模型預測的濁度去除率為90.5%，此時混凝劑投加量為390mg/L與pH值為7.28。 通過模型研究了混凝劑對廢水COD的去除率效果。研究結(jié)果表明：PFS投加量為390mg/L,廢水初始pH為7.32時, COD去除率能夠達到66.9%; PFPD_1投加量為384mg/L和廢水初始pH值為8.13時，66.2%的COD將會被除去；當投加量為450mg/L且廢水初始pH值為8.14，PFPD_2對COD去除有69.4%的預測效果；模型預測表明：當PFPD3投加量為390mg/L與廢水初始pH值為7.49時，廢水COD的去除率達到67.6%. 采用濁度與COD作為模型的響應值擬合模型，研究結(jié)果表明PFS投加量為388mg/L與廢水初始pH值為7.6時，濁度和COD的去除率預測值分別為98.1%和66.8%；采用PFPD_1，當投加量為384mg/L和廢水初始pH值為7.75時，濁度和COD的預測效率分別為97.8%和65.8%；采用PFPD_2，混凝劑投加量為444mg/L和廢水初始pH值8.05時，濁度和COD的預測效率分別為93.65%和69.05%；在PFPD3投加量390mg/L與廢水初始pH值7.48條件下，濁度和COD的預測效率分別為90.5%與67.6%。模擬結(jié)果表明，混凝劑除濁性能大小比較為：PFSPFPD_1PFPD_2PFPD3；而COD去除率的性能大小比較則為PFPD_2PFPD3PFSPFPD_1。 在優(yōu)化的預測條件下，實驗結(jié)果表明：采用PFS，濁度從67.3NTU降低至2.66NTU,而COD值從200mg/L降低到65mg/L；采用PFPD_1，濁度從74.0NTU降低至2.70NTU,而COD值從194mg/L降低到65.2mg/L;但是，采用PFPD_2，廢水的濁度從70.4降低到5.25NTU，而COD從192mg/L降低至60.9mg/L；最后，采用PFPD3進行混凝試驗，濁度從初始的63.1NTU降低到6.10NTU,而廢水COD含量從199mg/L降低至63.8mg/L。實驗結(jié)果證明了RSM方法適合于優(yōu)化混凝過程。 論文還研究了復合混凝劑PFPD_1與PFPD_2的制備以及用于微污染水源水的處理，同時與PFS進行了比較。采用響應曲面法設計和觀察在不同混凝劑投加量與污染水初始pH條件下，濁度和TOC的去除效果。此外，預測了達到最低余濁和TOC值時所需的混凝劑投加量和廢水初始pH值。實驗結(jié)果表明模型預測值和觀察值基本一致。 通過模型對余濁進行預測分析。研究結(jié)果表明當PFS投加量為200mg/L與污染水初始pH為8.13時，濁度從初始8.01NTU降低至0.924NTU；采用PFPD_1，當投加量為140mg/L與污染水初始pH為7.52時，濁度從初始的8.01NTU降低至0.907NTU;而采用PFPD_2，在投加量為100mg/L與污染水初始pH為7.34時，濁度從初始14.4NTU去除至1.08NTU。 通過模型對TOC進行預測分析，研究結(jié)果表明當PFS投加量為200mg/L與污染水初始pH為7.98時，TOC預測值從初始3.17mg/L降低至2.03mg/L；采用PFPD_1，當投加量為180mg/L與污染水初始pH為7.97時，濁度從初始3.17mg/L去除至1.83mg/L;而采用PFPD_2，在投加量為140mg/L與污染水初始pH為7.94時，濁度從初始2.53mg/L去除至1.51mg/L。 通過余濁模擬，結(jié)果表明各種混凝劑混凝性能大小比較為：PFSPFPD1PFPD_2；而通過TOC模擬，結(jié)果表明各種混凝劑混凝性能大小比較：PFPD_2PFPD_1PFS。實驗驗證了RSM模型預測值與觀測值一致，證明了該模型適用于混凝過程的優(yōu)化。
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：X703

【共引文獻】

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本文編號：2640822