基于响应面法优化混凝效果及其机理研究

摘要

为了考察pH值、混凝剂与助凝剂投量、搅拌强度和絮凝时间等因素对混凝过程的综合影响,以硫酸铝作为混凝剂,PAM作为助凝剂对高岭土原水进行处理,以浊度、絮体平均粒径及分形维度作为响应值,采用响应面法对混凝条件进行优化并对混凝机理进行分析,最终建立了包括所有参数在内的回归模型方程。结果表明,当原水浊度为95.47 NTU时,在pH值为8.00、硫酸铝投量为21.47 mg/L、PAM投量为5.75 mg/L,搅拌强度为31.41 r/min,絮凝时间为19.37 min条件下,浊度去除率为87.42%,混凝效果极好。对建立的回归模型方程进行求导分析,得到不同因素对混凝效果的影响权重,发现投药量(助凝剂、混凝剂)和pH值对混凝效果的影响最为显著,对絮体的形态结构起决定作用;搅拌强度、絮凝时间等工况影响絮体形成速率和最终形态,对混凝效果影响较小。在最优条件下进行3组平行实验,实际浊度与预测值的相对误差为2.66%,表明该模型对实际工程中优化工况以强化混凝效果具有指导作用。