[发明专利]一种确定水处理中混凝剂最佳投加量及最佳pH的方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境工程领域，具体地涉及一种确定水处理中混凝剂最佳投加量及最佳pH值的方法。

背景技术

随着经济快速发展和城市化进程的加快，我国城市水环境污染加剧，缺水问题更加严峻。国家有关部门为了解决这个问题，相继出台了有关政策。主要包括：(1)将污水处理厂的出水水质提高到一级A标准，减少排入水环境的污染物总量。(2)大力推广污水回用。上述两项政策，都涉及到控制污水处理厂或者再生水厂出水中总磷的浓度。为了去除污水中的总磷，确保达到一级A标准，或者达到再生水回用的标准，一般都采用投加混凝剂的方法。

目前，实验室或者水厂一般采用混凝烧杯试验来决定混凝剂的投加量。该种方法的基本操作步骤如下：

(1)按照烧杯的数目量取等容量1000ml的水样装入每个烧杯中。把多位搅拌器的桨叶放入水内，但桨叶的轴应该偏离烧杯中心，而桨叶与烧杯壁间应有6mm间隙。

(2)按照烧杯数目选取药剂投加量，每个剂量先装入小试管内，再稀释成10ml或者其它相等容量，将小试管装在投药架上以便同时向烧杯中投药。

(3)开动搅拌器，以120r/min的转速进行快速搅拌。按照不同烧杯需投加的药剂剂量同时向每个烧杯内投药，搅拌约1min。

(4)降低转速进行慢搅拌约20min。转速以保持烧杯内颗粒均匀悬浮起来为度，一般为20～40r/min。记录每个烧杯内出现絮体的时间。

(5)把搅拌桨从水中提出来，观察絮体的沉降过程。

(6)经过15min沉淀时间后，在烧杯内水深1/2处取样，测定浊度、色度、碱度和pH值等水质数据。

(7)根据水样浊度、色度确定最佳混凝条件。

上述烧杯试验的优点是在设备和操作都很简单的条件下，能够反映或者部分反映混凝过程中很多因素间错综复杂的关系，所以从20世纪60年代以来，一直是水厂控制混凝过程的主要方法，后来出现了再生水厂，也沿用此方法，给实际工作提供依据。

通过混凝沉淀法除磷，影响磷去除效果的因素很多，包括混凝剂的种类、pH值和碱度、水温、水化学特性、水中杂质性质和浓度、水利条件等因素的综合影响。

在实际操作过程中，混凝沉淀法的主要缺点是每次确定一个最优变量，但由于水质的复杂性，多个变量同时达到最优的可能性很少，比如为得到不同pH值原水最佳投药量，需要把原水加酸或者加碱配成若干个不同pH值的试验原水，然后对每个pH值的原水，分别进行不同加药量的试验，试验次数很多，带有很强的主观性，所以在很多情况下，这种试验的结果仅能作为定量试验。

单纯形优化法是运筹学中广泛应用的一种多因素优化方法，被广泛应用于分析测试、实验设计和数据分析等方面，但在水处理混凝剂投加量及投加条件的确定中尚未得到应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种确定水处理中混凝剂最佳投加量及最佳pH值的方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种确定水处理中混凝剂最佳投加量及最佳pH值的方法，包括如下步骤：

(1)寻找混凝剂投加量的边界条件，确定混凝剂中的金属离子与待处理水中总磷的摩尔比的范围；

(2)寻找pH值的边界条件，确定pH值的范围；

(3)单纯形优化试验：取水样置于容器中，在混凝剂中金属离子与待处理水中总磷的摩尔比的范围之间、pH值的范围之间，任选三点，搅拌，沉淀，在液面下取液，测定正磷酸盐和总磷的浓度，根据结果确定水处理中混凝剂最佳投加量及最佳pH值。

所述混凝剂为硫酸铁、硫酸铝或聚合氯化铝。

所述混凝剂为硫酸铁时，所述确定硫酸铁中铁离子与待处理水中总磷的摩尔比的范围为1-4.0∶1，所述确定pH值的范围为6.0-8.5。

所述混凝剂为硫酸铝时，所述确定硫酸铝中铝离子与待处理水中总磷的摩尔比的范围为1-5.0∶1，所述确定pH值的范围为5.0-8.5。

所述混凝剂为聚合氯化铝时，所述确定聚合氯化铝中铝离子与待处理水中总磷的摩尔比的范围为1-5.5∶1，所述确定pH值的范围为5.0-8.5。

所述单纯形优化试验为：取水样置于容器中，在混凝剂硫酸铁中Fe/待处理水中总P摩尔比的范围为1-4∶1之间、pH值的范围为6.0-8.5之间，任选三点，以180-240r/min搅拌1分钟，在20-30r/min搅拌30分钟，沉淀30分钟，在液面下3cm处取液，测定正磷酸盐和总磷的浓度；根据试验的结果确定水处理中混凝剂硫酸铁最佳投加量及最佳pH值。