烧杯搅拌试验条件的最优化

3.57
12.74
93 3 2 1
3.93
15.44
K1 10.93 10.76 9.54 9.47
K2 11.49 11.50 11.67 13.05
K3 12.55 12.71 13.76 12.45
K1 3.64 3.59 3.18 3.16
K2 3.83 3.83 3.89 4.35
K3 4.18 4.24 4.59 4.15
1 烧杯搅拌试验与生产工艺的比较
2 试验研究
圆形烧杯试验的水流状态与生产实际相差较大，在 很大程度上会影响试验的准确性。本次实验采用改进型
通过查阅资料[1]，文献中烧杯试验都采用圆形烧杯（容 透明方杯搅拌装置比传统玻璃烧杯搅拌装置更贴近生
积为1 L），搅拌转速分为快慢两档。快搅转速从100 r/min到 产实际。方形杯搅拌停止后，水的旋转很快就能停止，水
因素
A快搅转速（r/min） B快搅时间（min） C慢搅转速（r/min） D慢搅时间（min）
水平数 123 600 500 400 2 1 0.5 100 50 30 15 10 5
PAC投加量为10 mg/L （按生产中的最佳投量确定），
每组试验设6个平行样，去除浊度离散值后取平均值，具
体结果，见表3。
表3 正交试验结果
序号 A B C D 沉后水浊度X（NTU） X2
11 1 1 1
4.59
21.07
21 2 2 2
3.87
14.98
31 3 3Leabharlann Baidu3
2.88
8.29
42 1 2 3
3.69
13.62
52 2 3 1
1.82
3.31
62 3 1 2
3.86
14.90
73 1 3 2
1.67
2.79
序号 A B C D 沉后水浊度Y（NTU） Y2
11 1 1 1
2.03
4.12
21 2 2 2
4.06
16.48
31 3 3 3
4.84
23.43
42 1 2 3
3.68
13.54
52 2 3 1
3.87
14.98
62 3 1 2
3.94
15.52
73 1 3 2
5.05
25.50
83 2 1 3
R 0.54 0.65 1.41 1.19
快搅转速>慢搅转速>快搅时间>慢搅时间，
慢搅转速>慢搅时间>中搅转速>中搅时间。
②快速搅拌对余浊影响最大，这是因为聚合氯化铝
水解速度快，快速搅拌可以使混凝剂在水中快速均匀扩
散有利于混凝剂充分发挥其作用。慢搅时间对混凝试验
的影响也不能忽略，慢搅时间太短，矾花未有效碰撞，絮
凝试验结果与生产实际更接近。
4 结语
根 据 试 验 结 果 ，结 合 南 郊 水 厂 生 产 工 艺 ，以 及 实 验 室烧杯试验的应用效果，得出烧杯搅拌试验的最优试验 条件为：快速搅拌转速为500 r/min，时间为1 min，对应的 G值为320 S-1。中速搅拌转速为150 r/min，时间为2 min，对 应的G值为65 S-1；慢速搅拌转速为30 r/min，时间为12 min， 对应的G值为8 S-1。
第 ３３ 卷第 １０ 期 Ｖｏｌ．３３ Ｎｏ．１０
企业技术开发 TECHNOLOGICA企L D业EVE技LO术PME开NT发OF ENTERPRISE
２０１４ 年 ４ 月 ２０Ａ１４ｐｒ年．２０４１４月
烧杯搅拌试验条件的最优化
张延风
（西安市自来水有限公司，陕西 西安 710054）
摘 要：烧杯搅拌试验是水厂合理确定混凝剂投加量的重要方法，文章选用新型有机玻璃方形烧杯，利用正交试验对南
表4 烧杯试验条件参数选用情况
因素
A中搅转速（r/min） B中搅时间（min） C慢搅转速（r/min） D慢搅时间（min）
水平数 123 150 200 250 246 100 50 30 12 10 8
3 结果与讨论
①根据极差分析法，我们可以得到影响混凝效果的 主次顺序是：
表5 正交试验结果
试验，观察沉后水余浊情况，以及絮体沉降速度，确定沉 台式浊度仪。
淀时间为10 min。
2.2 试验方法
收稿日期：2013 - 01 - 24 作者简介：张延风（1978—），女，陕西西安人，硕士研究生，工程师，主
要从事水质管理、水质监测工作。
根据文献资料，先对快速搅拌和满速搅拌进行试验 分析。本次试验采用正交法确定烧杯试验的最佳试验条 件，用沉后水浊度X作为评价指标。
工艺的选取存在较大差异。南郊水厂混凝沉淀过程工艺
混凝剂采用新型混凝剂聚合氯化铝（以下简称PAC，
参数，见表1。
Al3O2含量为30％）；
生产工艺中平流沉淀池总停留时间为81 min，文献
烧 杯 试 验 装 置 采 用 ZR4 -6 智 能 型 六 联 搅 拌 机 、方 形
资料中沉淀时间为5～30 min，实验室沉淀时间根据烧杯 塑料烧杯（容积为1.5 L），浊度测定用哈希HACH2100N型
郊水厂烧杯搅拌试验条件进行最优筛选，同时，结合生产工艺及 G 值，提出了处理黑河水质时烧杯搅拌试验的最优化试
验条件。
关键词：黑河水质；烧杯搅拌试验；方形烧杯；正交试验
中图分类号：TU991.22
文献标识码：A
文章编号：1006-8937（2014）10-0044-02
Optimization of jar test conditions ＺＨＡＮＧ Ｙａｎ－ｆｅｎｇ
83 2 1 3
2.93
8.58
93 3 2 1
1.2
1.44
K1 11.34 9.95 11.38 9.34
K2 9.37 8.62 8.76 9.40
K3 5.80 7.94 6.37 7.77
K1 3.78 3.32 3.79 3.11
K2 3.12 2.87 2.92 3.13
K3 1.93 2.65 2.12 2.59
（Ｘｉ＇ａｎ Ｃｉｔｙ Ｗａｔｅｒ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｘｉ＇ａｎ，Ｓｈａａｎｘｉ ７１００５４，Ｃｈｉｎａ）
Abstract:Ｊａｒ ｔｅｓｔ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｃｏａｇｕｌａｎｔ ｄｏｓａｇｅ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｆｉｌｔｒａｔｅｓ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｊａｒ ｔｅｓｔ ｉｎ Ｎａｎｊｉａｏ Ｗａｔｅｒ Ｗｏｒｋｓ ｂｙ ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｎｅｗ ｐｌｅｘｉｇｌａｓｓ ｓｑｕａｒｅ ｂｅａｋｅｒ ａｎｄ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｔｅｓｔ． Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ Ｇ，ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｏ ｄｅａｌ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｊａｒ ｔｅｓｔ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｉｎ Ｈｅｉｈｅ Ｒｉｖｅｒ． Keywords：ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｈｅｉｈｅ Ｒｅｖｅｒ；ｊａｒ ｔｅｓｔ；ｓｑｕａｒｅ ｂｅａｋｅｒ；ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｔｅｓｔ
R 1.85 0.67 1.67 0.52
结 合 生 产 工 艺 我 们 发 现 G 值 呈 阶 段 型 分 布 ，为 了 明 确第二阶段G为179 S-1对混凝试验是否有影响，所以单独 对中速搅拌与慢速搅拌进行考察。
采用同样方法，我们再次利用L（9 34）正交试验，分析 中速搅拌阶段与慢速搅拌阶段的最优组合条件，见表4。 试验结果，见表5。
烧杯搅拌试验在水处理工艺设计、给水处理研究中，
表1 南郊水厂混凝沉淀过程工艺参数[2]
可以为水厂工艺的改进或水厂日常生产提供参考数据， 工艺 管道静态 机械搅拌池
参数 混合器 一级 二级
还可以预测滤后水水质和进行混凝剂、助凝剂的研究。 G（S-1） 735 602 482
混合反应池
一级 二级 三级
179
水样取自黑河水库，根据历年原水浊度平均值及浊度
482～735 S-1。方杯混凝试验600 r/min时，G值最大为390 S-1， 逐月变化情况，选取浊度为15 NTU的水样，水温为12 ℃，
转速大于600 r/min时，水样会飞溅出方烧杯，无法进行 PH值为8.05，碱度为65 mg/L。
试验。因此，作为考核混凝过程的G值，在实验室与生产 2.1 试验仪器和药剂
500 r/min，采用最多的是300 r/min；与南郊水厂工艺对比 流不会随惯性旋转。方形杯搅拌器可以按生产工艺设计
可见实验室圆杯试验快搅500 r/min时，G值最大为306 S-1， 进行分阶段运行，搅拌转速能更快接近设定转速。
对 应 的 生 产 实 际 中 ，第 一 阶 段 快 速 机 械 搅 拌 阶 段 G 值 为
53
25
由于烧杯搅拌试验与生产工艺有较大差异，而且水流状 T 态与生产实际相差甚远，导致所得G值与生产实际相差 分段
3.7 s 13 s 13 s 1.48 min 2.82 min 4.57 min
第一阶段
第二阶段 第三阶段
平流 沉淀池
/ 81 min
很 大 。本 文 通 过 正 交 试 验 ，确 定 了 常 规 水 质 条 件 下 方 形 烧杯试验的最优化试验条件。
参考文献：
[1] 宋佩娣，陈卫，周克酶.水厂混凝杯罐试验合理工况的确 定[J].中国给水排水，2005，21（12）：47-49.
[2] 汪光焘，肖邵雍，宋仁元，等.城市供水行业2000年技术进 步发展规划[M].北京：中国建筑工业出版社，1993.
第 ３３ 卷第 １０ 期
张延风：烧杯搅拌试验条件的最优化
４５
首先，将搅拌转速分为快搅、慢搅两个阶段，选取与 混 凝 条 件 相 关 的 4 个 因 素 ：快 搅 转 速 、快 搅 时 间 、慢 搅 转 速、慢搅时间。确定每个因素取3个水平进行L（9 34）正交 试验，见表2。
表2 烧杯试验条件参数选用情况
体 成 长 不 大 。慢 搅 时 间 太 长 ，形 成 的 大 矾 花 会 被 搅 拌 桨
打 碎 ，不 利 于 后 期 沉 淀 。中 搅 转 速 与 中 搅 时 间 对 混 凝 试
验影响作用不大。
③结合生产工艺，实验室烧杯试验各级搅拌的总时
间应控制在15 min。
④ 方 杯 与 圆 杯 对 试 验 G 值 的 影 响 略 有 不 同 。方 杯 混