利用正交实验法进行含油污水影响因素研究

陈 斌，陈 哲，安 宁

(1.吉林化工学院 石油化工学院，吉林 吉林 132022；2.吉林化工学院 科研处，吉林 吉林 132022；3.一汽解放汽车有限公司 技术发展部，吉林 长春 130011)

复配絮凝剂由于其成本低，操作简单的优点，广泛应用于含油污水处理过程中[1].表征处理效果的指标主要有透光率、含油量、悬浮物含量等[2-4].若只针对单一指标进行复配絮凝剂筛选，往往难以得到较好的处理效果[5].影响絮凝剂处理效果的因素也很多，如温度、pH值、复配比例、絮凝剂加药量等[6-8].这些因素对不对的指标影响大小不同.因此有必要针对各影响因素对各处理指标的影响进行研究，并在此基础上，综合考虑，得到各因素的最优水平组合.

目前，已有一些课题组利用正交实验法对复配絮凝剂处理含油污水进行研究[9-10]，但大多是针对单一指标进行研究.本文以聚合硫酸铁-壳聚糖复配絮凝剂处理含油污水为例，针对多个指标展开复配絮凝剂影响因素研究.

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

试验用某采油厂的污水，污水指标见表1.

表1 污水指标值

本实验中采用的絮凝剂为聚合硫酸铁和壳聚糖，均为分析纯.

测量指标：悬浮物含量、透光度、含油量.

指标测量方法：

(1)悬浮物含量 利用全玻璃微滤膜过滤器进行真空抽滤，然后对烘干后滤纸上的悬浮物进行称量.

(2)透光度 利用紫外线光度计测量污水溶液在一定波长或一定波长范围内的光吸收，对物质进行定性和定量的分析.

(3)含油量 利用分光光度法进行测量.

1.2 正交实验方案设计

(1)因素、水平确定

复配实验按照正交试验表进行，实验流程与单一絮凝剂实验相同，只需控制好混合时的温度、pH值、以及投药时的用量和配比这4个变量即可.具体选值见表2.

表2 因素水平表

(2)正交实验表选择

选择L9(34)，具体见数据分析表.

(3)实验过程

将已测定含油量等指标的废水密封避光保存.使用前，用移液管将废水移入试管中均匀搅拌，再向其中加入酸，进行酸化处理.然后向试管中分别加入配置好的絮凝剂溶液进行实验.实验中主要选择3个实验指标：含油量、悬浮物含量以及透光度.

2 结果与讨论

2.1 复配絮凝剂筛选结果

各组实验的实验指标见表3.

表3 实验指标表

2.2 实验结果分析

计算各因素、各水平下每种试验指标的数据和以及平均值，并进行极差计算见表4.

表4 实验指标极差分析表

通过极差分析，针对于透光度，各因素的影响主次顺序为A>B>C>D，各因素的优水平为A2B1C2D2；针对含油量各因素的影响主次顺序为A>C>B>D，各因素的优水平为A1B1C2D2；针对悬浮物含量各因素的影响主次顺序为A>C>D>B，各因素的优水平为A2B1C2D2.通过上述极差分析的结果发现，各因素对于各指标的影响主次顺序各不相同，且针对于不同指标，选取的各因素的优水平组合也不同，因此，为提高处理效果，应进行综合分析，最终确定一个因素最优组合，以获取最佳的絮凝条件：

(1)因素A(温度℃) 因素A对指标透光度、含油量、悬浮物含量的影响都是第一位.而其中指标透光度、悬浮物含量的优水平为A2，指标含油量为A1；且含油量、悬浮物的因素A1、A2水平下的指标差距均在50%左右，因此因素A选取对指标影响广泛的水平2，即A2；

(2)因素B(pH值)因素B对透光度的影响排第一位，而对含油量的影响排第三位，对悬浮物含量的影响是第四位，但是均取B1，因此B因素的优水平直接选B1即可；

(3)因素C(复配比例)与因素D(加药量)与因素B同理，虽然各因素对不同指标的影响大小不同，但是优水平相同，所以因素C选C2，因素D选D2.

3 结 论

(1)通过聚合硫酸铁-壳聚糖复配实验发现温度对各因素的影响都是最大的；pH值对透光度影响最大，对含油量影响次之，而对悬浮物含量影响最小；复配比例对含油量和悬浮物含量影响较大，而对透光度影响较小；加药量对悬浮物含量影响较大，对于透光度和含油量的影响相对于其它因素较小.