對鈉鹽型和銨鹽型含硫工業(yè)廢水進行脫硫處理，采用均勻設計法設計試驗，得到定量描述試驗內在規(guī)律的多元非線性回歸方程。用該回歸方程計算的預測值與試驗結果一致。對影響脫硫效果和脫硫效率的影響因素———絮凝劑投加量、pH以及廢水含硫量進行了考察。利用回歸方程，對反應體系進行了模擬優(yōu)化處理。研究表明，在試驗條件下，用聚合氯化鋁作為絮凝劑、pH=7的條件下，采用兩段工藝，可以使脫硫后廢水含硫量降至40mg/L以下，滿足下游污水處理裝置對含硫量的要求。

1　試驗部分

1.1　廢水來源

1#原水為制革廢水，鈉鹽型，硫主要以Na2S的形式存在，pH=12。

2#原水為煉油廢水，銨鹽型，硫主要以NH4HS、(NH4)2S存在，pH=9。

1.2　試驗儀器和試劑

PHB29901pH計；MY300026智能型混凝試驗攪拌儀。

聚合氯化鋁(PAC)；硫化物測定相關試劑。

1.3　試驗及分析方法

1.3.1　試驗方法

500mL的原水置于1000mL燒杯中，加藥后用六聯(lián)同步自動升降攪拌機以300r/min快攪60s，然后以60r/min慢攪5min，靜置1h后，取上清液，測定含硫量。

1.3.2　分析方法

采用碘量法測定含硫量。

2　試驗設計及結果討論

2.1　試驗設計

篩選了PAC作為脫硫絮凝劑，對其脫硫效果進行了較全面的研究。采用均勻設計法，對PAC投加量、原水pH和含硫量進行了考察。試驗共選用3因素10水平。含硫量采用擬水平。選用均勻設計試驗表為U10(102×5)，D(均勻設計系數(shù))為0.1878。

2.2　試驗結果與討論

2.2.1　脫硫試驗條件與結果

試驗條件與試驗結果見表1。序號1～10為1#原水(X1)，序號11～20為2#原水(X2)，X3為pH。用脫硫量(ΔS)和脫硫率(Y)來表征脫硫效果，以單位PAC脫硫量(Z)來表征脫硫效率，計算公式見式(1)至式(3)。

ΔS=S0-Si         (1)

Y=ΔS/S0×100%　　(2)

Z=ΔS/X4          (3)

式中：S0、Si分別為原水含硫量、脫硫后廢水含硫量，mg/L；X4為PAC投加量，mg/L。

采用多元非線性回歸對試驗數(shù)據(jù)進行處理，得到多元非線性回歸方程，見式(4)至式(6)。

ΔS=A10+A11X3+A12X4+A13S0+A14X23+A15X24(4)

Z=A20+A21X3+A22X4+A23S0+A24X32+A25X42(5)

lnY=A30+A31X3+A32X4+A33S0+A34X32+A35X42(6)

式中：Aij為回歸系數(shù)，與原水性質有關；i為1～3自然數(shù)；j為1～5自然數(shù)。1#原水的多元非線性回歸方程具體為式(7)至式(9)。

ΔS=-23.41+30.97X3+1.30X4+0.64S0-4.95X23-2.94×10-3X24(7)

Z=10.66-0.30X3-0.09X4+5.02×10-3S0+0.019X23+1.64×10-4X24(8)

lnY=3.41+0.23X3+1.76×10-3X4-3.22×10-4S0-0.03X23-3.73×10-6X24(9)

2#原水的多元非線性回歸方程具體為式(10)至式(12)。

ΔS=-37.84+64.64X3+1.12X4+0.31S0-7.56X23-2.63×10-3X24(10)

Z=5.84+0.21X3-0.04X4+1.12×10-3S0-0.04X23+0.59×10-4X24(11)

lnY=4.06+0.50X3+4.98×10-3X4-1.21×10-3S0-0.05X23-1.17×10-5X24(12)

用回歸方程式(7)至式(12)進行預測計算，并進行了驗證試驗，其結果見表2。預測值與試驗結果基本一致，表明回歸方程是可靠的。

2.2.2　工藝參數(shù)對脫硫效果的影響

pH對脫硫量的影響見圖1。從圖1可見，pH對脫硫量有較大的影響，且存在最佳值。根據(jù)圖1推測以及式(8)、式(9)、式(11)和式(2)的計算可知，不同的PAC投加量時，Y(Z)—pH曲線也是一組平行線。

PAC投加量對脫硫效果和脫硫效率的影響見圖2。PAC對脫硫量和脫硫率的影響是一致的，存在最佳值，但單位PAC脫硫量一直是在下降的。在試驗條件下，當PAC投加量達到200mg/L時，脫硫量和脫硫率開始下降，單位PAC脫硫量穩(wěn)定在一個較低的水平，說明過多增加PAC的投加量是不適宜的。這與有關研究結論相同。

原水含硫量對脫硫效果的影響見圖3，脫硫量隨著原水含硫量的增加而增加。不同的PAC投加量時，是一組平行線，不同的原水其增加的趨勢不同，但脫硫率是降低的(見圖4)。從圖1、圖3和圖4可以看出，1#原水比較容易脫硫，2#原水脫硫難度大得多。兩者的脫硫率相差10%～25%。

根據(jù)式(7)至式(12)計算可知，pH為4時，脫硫量、脫硫率和單位PAC脫硫量最高。由于含硫廢水的pH通常為堿性，要調整pH需要消耗大量的酸，增加運行成本和安全性等不利因素。含硫廢水的pH為4～5時，對設備的腐蝕將帶來嚴重的問題，且其再利用也有一系列困難，因此進水選用pH為7左右。

當原水含硫量較高(600mg/L)時，在pH為7的條件下，采用兩段工藝調整PAC的投加量，結果見表3。由于脫硫效率的限制，脫硫后出水中含硫量為200mg/L，達不到下游裝置進水對含硫量的要求，因此可以采用兩段流程，將含硫量降至40mg/L以下，滿足下游裝置要求。

表3　兩段工藝脫硫效果

結　論

試驗中選用制革廢水和煉油廢水進行脫硫處理。在相同的工藝條件下，這兩種原水脫硫性能差別很大。因此，必須針對原水的特性，合理優(yōu)化工藝參數(shù)，才能獲得最佳的脫硫效果。

(1)pH為4時脫硫率達到最大值；PAC投加量超過200mg/L后脫硫率不增加；隨著原水含硫量增加，脫硫率一直降低。

(2)pH為4時，單位PAC脫硫量達到最高值；隨著原水含硫量的增加，脫硫量和單位PAC脫硫量增加；由于原水含硫量和PAC投加量的不同，單位PAC脫硫量的最高值也不同；PAC投加量增加時，單位PAC脫硫量降低。說明增加PAC投加量，對提高單位PAC脫硫量是不利的。因此，需要根據(jù)其他參數(shù)選擇最佳的PAC投加量，以降低運行成本。

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