克拉玛依职业技术学院毕业设计（论文） 表3-6选矿废水处理实验方案和结果分析（透射比）
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 R Q A 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4 10.6 252.972 B 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 3.875 40.0919 C 1 2 3 4 2 1 4 3 3 4 1 2 4 3 2 1 17.475 826.107 D 1 2 3 4 3 4 1 2 4 3 2 1 2 1 4 3 16.175 598.357 E 1 2 3 4 4 3 2 1 2 1 4 3 3 4 1 2 6.325 83.13188 透射比/% 43.1 53.6 47.4 53.5 31.6 25 46.5 52.1 43.1 39.1 39.8 46.8 51.6 49.5 48.5 14.3 出水率/% 65 72.5 68.9 75 7.5 41.2 76.2 76.2 71.2 40 65 77.5 57.5 75 67.5 2.5 方差计算如下：
SA=QA/3=84.32396；SB=QB/3=13.36396；SC=QC/3=275.369； SD=QD/3=199.4523；SE=Qe/3=27.71063；
FA=SA/SE=3.04； FB=SB/SE=0.48； FC=SD/SE=9.94；FD=SD/SE=7.20；FE=SE/S2=1； 将上述计算数据列入表3-7中。
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表3-7方差分析表（透射比）
方差名称 PAC加量（A） PAM加量（B） pH值（C） 沉淀时间（D） 空白（E） 总合 离差 252.9719 40.09188 826.1069 598.3569 83.13188 1800.659 F(自由度) 3 3 3 3 3 15 均方离差 84.32396 13.36396 275.369 199.4523 27.71063 F值 3.043019 0.482268 9.937306 7.197683 根据正交实验方差表3-7分析结果可知，各因素的均方大小与极差大小次序相同，因素的主次顺序也为C＞D＞A＞B。F值检验的结果为：给定?=0.05，查表得F?(3,3)=9.28，得知FC＞9.28，表明pH对值处理选矿废水透射比有显著影响。给定?=0.1，查表得F?(3,3)= 5.39，FD＞5.39，表明沉降时间对选矿废水透射比有一定影响。FA 、FB＜5.39，表明PAC加量、PAM加量对选矿废水透射比无影响，说明此时PAC加量、PAM加量的选取范围已经是最佳加量范围，所以对实验结果的影响并不是很大。
由于因素B的离差和均方离差均小于空白实验的离差和均方离差，为增加F检验的灵敏度，将因素B的离差和自由度并入空白试验的离差和自由度，并入后的方差分析表如下表3-8。
表3-8 方差分析表（透射比）
方差名称 PAC加量（A） PAM加量（B） pH值（C） 沉淀时间（D） 空白（E） 总合 离差 252.9719 826.1069 598.3569 123.2238 1800.659 F(自由度) 3 3 3 6 15 均方离差 84.32396 275.369 199.4523 20.53729 F值 4.105895 13.40824 9.711713 根据正交实验方差表3-8分析结果可知，各因素的均方大小与极差大小次序相同，因素的主次顺序也为C＞D＞A＞B。F值检验的结果为：给定?=0.05，查表得F?(3,3)=9.28，得知FC、FD＞9.28，表明pH值、沉降时间对处理选矿废水透射比有显著影响。给定?=0.1，查表得F?(3,3)= 5.39，FA＜5.39，表明PAC加量、PAM加量对选矿废水透射比无影响，说
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明此时PAC加量、PAM加量的选取范围已经是最佳加量范围，所以对实验结果的影响并不是很大。
2、出水率的方差分析
QA=( K1- k2)2+( K1- k3)2+( K1- k4)2+( k2- k3)2+( k2- k4)2+( k3- k4)2=1171.387； 同理：QB=749.5117；QC= 1801.074；QD = 4669.824；QE= 150.293； 将以上数据列于表3-9。
表3-9选矿废水处理试验方案及试验结果（出水率） 试验号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 R Q A 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4 10.6 1171.387 B 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 3.875 749.5117 C 1 2 3 4 2 1 4 3 3 4 1 2 4 3 2 1 17.475 1801.074 D 1 2 3 4 3 4 1 2 4 3 2 1 2 1 4 3 16.175 4669.824 E 1 2 3 4 4 3 2 1 2 1 4 3 3 4 1 2 6.325 150.293 透射比/% 43.1 53.6 47.4 53.5 31.6 25 46.5 52.1 43.1 39.1 39.8 46.8 51.6 49.5 48.5 14.3 出水率/% 65 72.5 68.9 75 7.5 41.2 76.2 76.2 71.2 40 65 77.5 57.5 75 67.5 2.5 A
A
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方差计算如下：
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SA=QA/3=390.4622； SB=QB/3= 249.8372； SC=QC/3= 600.3581； SD=QD/3= 1556.608；SE=Qe/3= 50.09766；
FA=SA/SE=7.794022； FB=SB/SE= 4.987005； FC=SD/SE= 11.98376； FD=SD/SE=31.07147； FE=SE/S2=1； 将上述计算数据列入表3-10中。
表3-10 方差分析表（出水率）
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方差名称 PAC加量（A） PAM加量（B） pH值（C） 沉淀时间（D） 空白（E） 总合 离差 1171.387 749.5117 1801.074 4669.824 150.293 8542.09 F(自由度) 3 3 3 3 3 15 均方离差 390.4622 249.8372 600.3581 1556.608 50.09766 F值 7.794022 4.987005 11.98376 31.07147 根据正交实验方差表3-10分析结果可知，因素的主次顺序也为D＞C＞A＞B。F值检验的结果为：给定?=0.05，查表得F?(3,3)=9.28，得知FC、FD＞9.28，表明沉淀时间和pH值对选矿废水出水率有显著影响。给定?=0.1，查表得F?(3,3)= 5.39，FA＞5.39，表明PAC加量对选矿废水出水率有一定影响。FB＜5.39，表明PAM加量对选矿废水出水率无影响。
从数据中可以看出，选矿废水透射比与出水率随各因素水平的变化而呈现较大变化。现将各因素对透射比和出水率的影响分述如下：
（1）PAC加量的影响
在一定范围内出水率和透射比随PAC的加量增加而逐渐升高，这主要是因为水解后的带有正电荷的PAC在静电库仑力、分子间范德华力、憎水斥力以及羟基与表面的键合力等的作用下，吸附在水中悬浮的胶体上。PAC在颗粒物表面结合后，颗粒物所带负电荷转化为正电荷，PAC则在颗粒物表面发生进一步的水解，由于Al3+的水解产物有很好的絮凝作用, 对水中杂质有强烈的吸附作用，最后形成表面无限聚合度氢氧化铝沉淀，此时的凝聚作用转化为絮凝作用为主，电中和作用转化为粘附卷扫作用为主。絮凝法处理可以分为凝聚阶段、絮凝阶段和沉降阶段。凝聚几乎是瞬时发生的，该阶段以异向絮凝为主，由布朗运动引起，并在强烈水力作用下进一步加剧了，胶体表面发生物理化学状况变化，形成的矾花小而密实。絮凝阶段是以同向絮凝为主。在此阶段要控制好适当范围的湍流程度，同时又要求在此阶段有足够的停留时间，使矾花完成其长大的过程，这是一种以物理的集合
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为主的过程。适当的湍流程度有利于同向絮凝进行和使小矾花碰撞长大，但湍流程度又不能太大，否则不利于吸附进行，并有可能使已最大的矾花又被破碎。沉降阶段在凝聚和絮凝阶段结束后，絮体处于悬浮态，絮体主要依靠重力作用而沉降。在开始阶段，水中矾花浓度高，在沉降过程中会出现一个清水和浑水的交界面，该交界面逐渐下降，大部分矾花在此阶段被去除，当大部分悬浮物已沉降，余下的粒径小、密度小的矾花以小于开始阶段的沉降速度缓慢下沉，同时相互碰撞结大，最终水相中悬浮物浓度基本不变。
但是当加入过多的PAC的时候，则会使胶粒的吸附面被PAC覆盖，两胶粒接近时就会受到高分子之间的互相排斥而不能聚集，产生“胶体保护”作用，使絮凝效果下降，甚至重新稳定，即“再稳”。这样透射比和出水率反而会下降。因此，PAC加入量选择22mL为宜。
（2）PAM加量的影响
在一定范围内出水率和透射比随PAM的加量增加而逐渐升高，这是因为PAM的分子内酰胺基可与许多物质亲和形成氢键。高分子PAM是能吸附微粒的官能团线状高分子化合物。它能像一条长绳一样将一些微粒吸附在一起形成团絮状，也可加速微粒沉降。高分子PAM能在被吸附的粒子间形成“桥联”，其长碳链起架桥作用，可通过化学转化或共聚转变成含有阳、阴、非离子及两性离子的完整絮凝剂体系，促进团絮生成，加速微粒沉降。而且单独投加PAC时，PAC能起到电性中和、压缩双电层和一定的网捕作用，形成的絮体细小松散，沉降速度慢。而将PAC和PAM复合使用后，不仅表面所带的正电荷增强，静电粘附能力增强，而且水解产物的体积也增大，提高了吸附架桥能力，再加上大絮体沉降过程中的卷扫作用，显著提高了处理效果。
但是当PAM加入量过量时，上清液的浊度趋于回升，这是发生了胶体保护现象。因此，综合出水率和透射比分析，当PAM加量是0.5mL时为宜。
（3）pH值的影响
保持PAC和PAM用量不变，按照实验方法用缓冲溶液和氨水等调节pH值，观察pH值对出水率和透射比的影响，实验结果表明，pH值对出水率和透射比有较大的影响。随着pH值的增大，出水率和透射比提高，当pH值大约在6.7时出水率和透射比出现最高值，达到71.25%和48.2%，当pH值超过8．0后，出水率和透射比反而迅速降低。这是因为当pH值较小时，聚合氯化铝易与H+形成络合物等物质，当pH值较大时，聚合氯化铝易与OH
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形成氢氧化铝等物质，使得PAC不易与污染物结合，阻碍了絮凝反应的顺利进行，极大
地降低了处理效率。因此，pH值为6.7时为宜。
（4）沉淀时间的影响
随沉淀时间的增加，出水率和透射比越高，絮凝处理效果越好。沉淀15～30min时间段
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