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向石材污水中投放一定量的絮凝剂可以使分散在污水中的细小颗粒凝聚成团，从而加快了悬浮物颗粒的沉降速度，使沉淀池的处理效果提升，缩短沉淀时间并减小池子的尺寸，污水的净化也会更加彻底。

同时，絮凝剂的使用不仅能使污泥中的颗粒粒径满足脱水的要求，而且还能提高污泥的脱水特性，将有利于过滤设备对污泥的脱水过程。因此，絮凝工艺对整个工艺的实现、处理效果以及经济性都有着极其重要的影响。

絮凝剂不同、投放量不同将直接关系到絮凝效果的好坏，从而影响沉淀池的处理效果和出水水质，而不必要的投放量又会造成企业额外的经济投入，增加了企业的经济负担。因此，对污水处理工艺而言，选择何种絮凝剂并确定最优投放量是必要的。

絮凝工艺设计

絮凝工艺设计内容包括絮凝剂类型的选择及其最优投放量的确定。

絮凝工艺的设计对处理工艺的运行状况和经济性有着显著的影响：

(1)絮凝效果的好坏会影响沉淀池的效果和出水水质；

(2)超出最优投放量的絮凝剂投放会造成企业额外的经济投入，有违于企业的经济性需求；

(3)絮凝剂的效果影响污泥的脱水过程。

因此，需要针对处理工艺和锯切污水的特性设计高效与经济的絮凝工艺。

2.1锯切污水与颗粒的特性分析

根据调研并查阅有关资料、文献，石材污水的特性可总结为以下几个方面的内容：

(1)石粉颗粒通常是由SiO₂、CaCO₃和CaO等物质所构成；

(2)石材污水的固体浓度很大，以目前的加工水平石粉颗粒所占的比重通常在12000mg/L以上；

(3)污水中颗粒的直径通常在0.01～0.05mm;这些颗粒高度分散而且沉降困难，因此不利于固液分离过程。

2.2絮凝剂类型与用量确定

选择何种絮凝剂应综合考虑其经济性和絮凝效果。目前针对石材污水的处理，阳离子的PAM(聚丙烯酰胺)和PAC(聚合氯化铝)是常用的絮凝剂。它们不仅有着良好的絮凝效果而且能保证较低的絮凝成本。

参考絮凝工艺的实验性优化研究，对于20mg/L的石材污水，PAM的最优投放比例为4.24×10³g/L而PAC的最优投放量为1.04×10'g/L,目前PAM的价格约为15000元/t,而PAC的价格约为1000元/t,根据以上比例投放，则计算得到PAM的成本为72元/天，而PAC的成本为100元/天。

絮凝实验

向石材污水投放一定量的絮凝剂可以使分散在污水中的细小颗粒凝聚成团，从而加快了悬浮物颗粒的沉降速度，使沉淀池的处理效果提升，缩短沉淀时间并减小池子的尺寸，污水的净化也会更加彻底。

同时，絮凝剂的使用不仅能使污泥中的颗粒粒径满足脱水的要求，而且还能提高污泥的脱水特性，将有利于过滤设备对污泥的脱水过程。因此，絮凝工艺对整个工艺的实现、处理效果以及经济性都有着极其重要的影响。

絮凝剂不同、投放量不同将直接关系到絮凝效果的好坏，从而影响沉淀池的处理效果和出水水质，而不必要的投放量又会造成企业额外的经济投入，增加了企业的经济负担。因此，对污水处理工艺而言，选择何种絮凝剂并确定最优投放量是必要的。

3.1实验设计

3.1.1实验准备

实验的准备环节是实验能够顺利进行并获得准确数据的前提，而絮凝剂溶液的配制是其中最为重要的内容，溶液是否被精确配制将直接关系到实验结果的准确程度。

(1)实验取材：在华山县某石材厂实地取得浓度为0.02g/ml的石材污水作为低浓度的污泥来进行实验，经测定可知污水的pH值略大于7为碱性，符合实验的要求。

(2)仪器与装置：计时器、AUY120天平、GZX-9140烘干箱、比阻测量装置、烧杯、胶头滴管、试剂瓶等。

AUY120精图2 GZX-9140图3污泥阻比测

(3)絮凝剂溶液的配制：首先，精确量取质量为0.2g的PAM和质量为20g的PAC,将它们分别投放到两个盛有450ml水的烧杯中，为保证其充分的溶解和扩散，通过搅拌器对两个烧杯中的溶液进行搅拌，时间约1h左右，速度为400r/min。

然后，将两种溶液分别加入到两个体积容量为500ml的试剂瓶中，利用胶头滴管分别向两个试剂瓶滴加水直到溶液的体积达到500ml;最后，盖紧瓶塞并贴上相应的标签，完成絮凝剂溶液的配制。

3.1.2实验设计流程

(1)用烧杯取500ml浓度为0.02g/ml的石材污水，称量其质量；

(2)检验装置的气密性，查看其能否正常使用；

(3)在漏斗内平放一张滤纸(φ11mm),通过少量的水将其打湿，用玻璃棒压平滤纸的边缘；

(4)开启装置，通过泵来设置一定的压力，通常设定在35kPa左右；

(5)将石材污水倒入漏斗内，同时开始计时，以5s的间隔来读取量筒内液体的体积，当液体体积趋于稳定时，结束数据的统计并关闭装置；

(6)把滤饼连带滤纸放进烧杯，称量其质量，以100℃的温度进行4～5h的烘干，再称量其质量；

(7)整理实验过程中所测量的数据；

(8)取石材污水若干份，在不同的絮凝工艺下分别完成以上(2)～(7)的过程，其中，在污水中投放絮凝剂之后应通过玻璃棒匀速搅拌约3min左右，然后静置15min以后再倒入漏斗。

3.2实验数据整理与计算

3.2.1不同絮凝条件下的实验数据处理

下面三张表格分别是不同絮凝工艺条件下的石材污水进行实验所记录的数据以及数据的运算结果。

首先，在石材污水不经过任何絮凝工艺的条件下进行实验，数据的记录和运算结果如表1所示。

无絮凝工艺的数据记录与运算结果（表1）

然后，在石材污水中分别投放不同剂量的配比为0.02g/ml的PAC来进行实验，数据的记录和运算结果如表所示。

不同PAC投放量下的数据记录与运算结果（表2）

最后，在污水中分别投放不同剂量的配比为0.2×10³g/ml的PAM来进行实验，数据的记录和运算结果如表3所示。

3.2.2计算比阻的准备工作

根据比阻的计算,要得到最终的表3不同PAM投放量下的数据记录与运算结果比阻值，应该分别求解k、和C的值，下面将依次对它们的值进行求解从而为计算比阻的做好准备。

(1)k值求解

对于k的求解，我们需要对V和t/V的数据在坐标系中所对应的点进行拟合，所得到的直线的斜率即为k的解。根据实验数据，通过MATLAB软件，得到下图、表2(以3ml为例)的输出图像如下图所示。

V(ml)V(ml)

输出的拟合曲线

根据以上求解过程，再依次对剩余实验数据所对应的k进行求解，求解结果见于表4。

对于C的求解，应该根据滤饼的含水率来计算，不同絮凝条件下C的计算结果见于表4。

已知滤纸的直径是11cm,对于石材污水而言经过抽滤以后量筒内液体的黏度m约为0.01g(cm·s),而压降就是设定的压力值35kPa。

3.2.3比阻的计算

根据以上的计算结果，我们就可以根据公式

来对比阻进行求解，计算结果与如表4所示。

3.3实验数据分析

根据表4所列出的数据，我们对不同絮凝条件下的比阻进行数据的分析，对实验数据的分析采用的是曲线拟合的方法。

根据计算结果，通过MATLAB软件，得到了不同PAC投放量下的比阻变化曲线与不同PAM投放量下的比阻变化曲线，如图5所示。

比阻变化曲线

根据变化曲线可知，当PAC的剂量为2.6ml时比阻最小，对应的脱水特性也最好，相应的絮凝效果也就最优，所以对于PAC来说，最优的投放量为2.6ml。

当剂量大于2.5ml时，颗粒的带电性又发生了改变，粒子间在斥力的作用下开始分散，絮块随之开始分散，粒径变小，脱水性也随之变差。

其中根据MATLAB可以确定最低点的坐标为(2.6,0.508)。当PAM的剂量为10.6ml时比阻最小，对应的脱水特性也最好，相应的絮为10.6ml。

当剂量大于10.6ml时，颗粒的带电性又发生了改变，粒子间在斥力的作用下开始分散，絮块随之开始分散，粒径变小，脱水性也随之变差。其中根据MATLAB可以确定最低点的坐标为(10.6,0.450)。

实验表明：500ml浓度为0.02g/ml的石材污水中，加入浓度为0.0004g/ml的絮凝剂PAC2.6ml时，石材污泥脱水性能最好，絮凝效果最优；加入浓度为0.04g/ml的絮凝剂10.6ml时，石材污泥脱水性能最好，絮凝效果最优。

结论

本文通过实验方法来研究石材污水处理工艺中的絮凝环节，通过不同絮凝工艺下比阻的变化和比较来选择最优的絮凝工艺，实现优化的同时也为污水处理工艺的设计提供了较准确的参数依据。

参考文献

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