正交试验法优选预氧化除藻工艺.pdf

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1、正交试验法优选预氧化除藻工艺潘章斌贾瑞宝宋武昌孙韶华(济南市供排水监测中心，济南2 5 0 0 2 1)摘要：对预氧化除藻工艺进行优化，采用L。(4 5)正交试验对氧化剂种类、氧化剂氧化能力、P A F C 投加量、p H 值、预氧化时间等工艺参数进行优选。影响预氧化除藻的主要因素为氧化剂种类，其次是氧化剂氧化能力、P A F C 投加量、p H 值和预氧化时间。预氧化除藻工艺中各因素的最佳水平条件为：氧化剂为二氧化氯，氧化剂氧化能力为低I i P I m g L，P A F C 投加量为l m g L，p H 值为7，预氧化时间为l O m i n。关键词：预氧化除藻；正交试验；优选O p

2、t i m i z i n gt e c h n i q u eo fp r e-o x i d a t i o nf o ra l g a lr e m o v a lb yo r t h o g o n a ld e s i g nA b s t r a c t：O p t i m i z i n gt e c h n i c so fp r e o x i d a t i o nf o ra l g a lr e m o v a l L 1 6(4。)o r t h o g o n a ld e s i g nw a su s e dt oo p t i m i z et e c h n

3、 i c a lp a r a m e t e r ss u c ha st h es p e c i e so fo x i d a n t s，t h ea b il i t yo fo x i d a n t s，t h ed o s a g eo fP A F C，p Ha n dt h et i m eo fp r e o x i d a t i o n T h es p e c i e so fo x i d a n t sw a st h em a i nf a c t o rw h i c he f f e c t e dt h ep r e o x i d a t i o n

4、f o ra l g a lr e m o v a l，t h ed o s a g eo fP A F Cw a st h es e c o n d l yf a c t o r s，t h e nw a st h ed o s a g eo fP A F C，p Ha n dt h et i m e o fp r e o x i d a t i o n T h eo p t i m u mc o n d i t i o n sw e r ed e t e r m i n e da sf o l l o w s：C h l o r i n ed i o x i d e，t h el o wo

5、 x i d a t i o na b i l i t yo flm g L，P A F Co flm g h，p na t7，p r e-o x i d a t i o no fl O m i n K e yw o r d s：p r e o x i d a t i o nf o ra l g a lr e m o v a l：o r t h o g o n a ld e s i g n：o p t i m i z i n g近些年来工农业的迅速发展大大增加了氮、磷等营养物质向水体中的排放，加速了湖泊富营养化进程，水华等湖泊富营养化事件频繁爆发。化学预氧化是水处理中常用的强化常规处理含藻水的

6、工艺。因此本研究利用L。(4 5)正交试验优化预氧化除藻工艺，具有重要的现实意义。l 试验材料与方法1 1 藻类的培养试验中用的铜绿微囊藻属于蓝藻门，藻种购自中科院武汉水生生物研究所。B G I I 培养基，温度2 5，光照3 0 0 0 L U X。1 5 01 2 药剂与仪器药剂：聚合氯化铝铁(P A F C)：A 1 2 0 3 含量为1 0 5；二氧化氯：含量为1 8 0 0-2 2 0 0 m g L；次氯酸钠：有效氯1 0；过氧化氢：质量分数3 0；高锰酸钾：分析纯；0 1 m o l L 的盐酸和氢氧化钠：仪器：T A 6 2 程控混凝实验搅拌仪；便携式二氧化氯检测仪；便携式余氯

7、检测仪；U V 一2 5 5 0分光光度计：S H Z D(I I I)循环水式真空泵；H E R M L E Z 3 8 3 离心机：M A 2 3 5 p H 计：M I L L I P O R E 纯水机1 3 试验方法以预氧化时间、氧化剂种类、氧化剂氧化强度、P A F C 投加量、p H 值5 个因素进行L。(4 5)正交试验研究，确定预氧化除藻工艺的参数，试验方案如表1 所示。表1 正交试验因素水平表T a b l e1L e v e l sa n df a c t o r st a b l eo fo r t h o g o n a ld e s i g n预氧化时间氧化剂氧化能

8、P A F C 投加量水平氧化剂种类p H(m i n)力(m g L)l5高锰酸钾弱l621 0二氧化氯低3731 5次氯酸钠中5842 5过氧化氢高1 09注：高锰酸钾氧化能力的弱、低、中、高相对应的投加量分别为0 4、0 6、0 8、l m g L；二氧化氯相对应投加量为0 5、1、1 5、2 r a g L；次氯酸钠相对应的投加量为l、2、3、4 m g L；过氧化氢相对应的投加量为2、4、6、8 m g L。按表1 所示的条件进行试验。用纯水配制叶绿素a 含量为3 4 p g L 的含藻水1 L 并置于有机玻璃杯中，首先加入氧化剂，以3 0 0 r m i n 的搅拌速度按预氧化时间

9、进行搅拌，随后加入P A F C，以3 0 0 r m i n 快速搅拌l m i n 后以1 5 0 r m i n 中速搅拌3 m i n，再以5 0 r m i n 慢速搅拌l O m i n，静置3 0 m i n后在水面下l c m 处抽取上清液并测定叶绿素a。2 结果与分析2 1 试验因素的主次分析表2 正交试验结果T a b l e2T h er e s u l t so fo r t h o g o n a ld e s i g n预氧化时间氧化剂氧化P A F C 投加量叶绿素a 去除试验号氧化剂种类p n(m i n)能力(m g L)率()11ll1l1 6 3 6212

10、2229 7 83l33338 8 3 44l44441 5 352l2343 0 7622l439 4 4 67234l29 2 2 2824321l O 4 593l3423 5 9 1l O324319 7 5 4l l331244 0 8 11 2342l32 8 5 41 34l4231 5 31 4423149 5 4 41 54324l9 3 7 91 644l321 1 3 4均值15 4 4 5 02 4 5 6 74 0 7 4 25 8 1 4 05 4 5 3 5均值25 6 9 5 79 6 3 1 06 2 7 0 74 1 0 9 05 9。3 1 7均值35 0

11、 7 0 07 8 7 9 05 7 5 3 55 6 9 8 05 6 6 6 0均值45 3 9 6 81 6 4 0 75 5 0 9 05 9 8 6 54 5 5 6 3极差6 2 5 77 9 9 0 32 1 9 6 51 8 7 7 51 3 7 5 4由表中极差大小可知，预氧化除藻工艺中各因素对叶绿素a 去除率影响的强弱顺序为：氧化剂种类 氧化剂氧化能力 P A F C 投加量 p H 值 预氧化时间。氧化剂种类：二氧化氯 次氯酸钠 高锰酸钾 过氧化氢；氧化剂氧化能力：低 中 高 弱；P A F C 投加量(r a g L)：1 0 1 5 3；p n 值：7 8 6 9预氧

12、化时间(m i n)：1 0 5 2 5 1 5由此可以得出预氧化除藻工艺中各因素的最佳水平条件为：氧化剂为二氧化氯，氧化剂氧化能力为低I：P I=8 L，P A F C 投加量为m g L(1 m g L 和l O m g L 的叶绿素a 去除率相差不大)，p H 值为7，预氧化时间为l O m i n。2 2 试验因素的显著性分析1 5 2表3 方差分析结果T a b l e3T h er e s u lt so fv a r i a n c ea n a l y s is方差来源偏差平方和自由度F 值F 0 0 5F 0 0 1氧化剂种类1 8 7 3 6 5 8 832 3 6 1 0

13、 89 2 8 02 9 4 6氧化能力1 0 6 1 0 5 931 3 3 7 19 2 8 02 9 4 6P A F C 投加量9 0 8 3 4 031 1 4 4 69 2 8 02 9 4 6p H4 2 7 3 l l35 3 8 59 2 8 02 9 4 6误差7 9 3 63注：F 0 0 5(3，3)=9 2 8，F 0 0 1(3，3)=2 9 4 6由表3 方差分析结果得，氧化剂种类、氧化能力、P A F C 投加量对试验结果有显著影响，其中氧化剂种类对试验结果影响特别显著。而p H 对试验结果无显著影响。2 3 验证试验根据正交试验得出的预氧化除藻的最佳工艺条件，

14、进行三次平行样试验，得出叶绿素a 去除率为9 8 4，高于正交试验中的所有组合，说明工艺优化成功。3 结论通过正交试验得出，影响预氧化除藻工艺的因素强弱顺序：氧化剂种类 氧化剂氧化能力 P A F C 投加量 p H 值 预氧化时间。其中氧化剂种类有特别显著影响；氧化剂氧化能力和P A F C 投加量有显著影响；p H 和预氧化时间无显著影响。各因素的最优组合为：氧化剂为二氧化氯，氧化剂氧化能力为低即l m g L，P A F C 投加量为l m g L(1 m g L 和1 0 m g L 的叶绿素a 去除率相差不大)，p H 值为7，预氧化时间为l O m i n。参考文献 1 S u k e n i kA，T e l t c hB，W a c h sAW，e ta 1 E f f e c to fo x i d a n t so nm i c r o a l g a lf l o c c u l a t i o n J W a tR e s，1 9 8 7，2 1(5)：5 3 3-5 3 9