CN117217567A - 一种基于均匀试验设计筛选带式机压滤用调理剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于均匀试验设计筛选带式机压滤用调理剂的方法，包括：S1，确定影响调理剂试验效果及成本的全部因素；S2，设置每个因素对应的水平值区间，将水平值区间等分得到多个水平；S3，根据所述因素和水平随机生成均匀设计表，得到对应的均匀设计试验方案表；S4，按照均匀设计试验方案表进行泥浆的絮凝试验与模拟带式脱水的评估试验，获取每组试验Fk的各指标值；S5，根据S4获取的试验结果建立加权综合评价模型，将各评价指标值的重要性和贡献度量化，并计算出综合评价值；S6，对得到的综合评价值使用二次多项式回归分析方法，通过数学模型模拟选定理论最优的调理剂及组分；S7，经规划求解得各因素取值的理论最优组合。
Description
技术领域
本发明涉及污泥脱水干化领域，具体涉及一种基于均匀试验设计筛选带式机压滤用调理剂的方法。
背景技术
河湖疏浚、采矿洗煤、房屋建筑、地铁隧道、公路桥梁等工程中都会产生大量的污泥需要处置，这类污泥普遍存在着颗粒分布稳定，泥浆含水率高，难以自然沉淀分离。目前工程上的主要处理方式都是首先通过向泥浆中投加调理剂，例如絮凝剂，产生泥水分离，然后利用机械压滤如带式压滤机、板框压滤机或离心机等深度脱水后，进行泥饼的外运。絮凝剂是通过电中和、吸附架桥和卷扫网捕等作用实现使泥浆颗粒脱稳形成大絮团，絮凝剂的品类多种多样，按离子性质可分为阳离子、阴离子、非离子和两性离子，各种离子型的絮凝剂又分为不同分子量或离子度。因此，不同理化性质的泥浆所匹配的最佳絮凝剂有所不同，在上机开展生产性试验之前，有必要对需处理的泥浆先进行絮凝小试试验，筛选出最适宜的絮凝剂及其投加量。但是，仅通过简单的药剂试验进行筛选，不仅工作繁琐且筛选效率较低。
现有的污泥脱水小试试验方法较多采用空压机、真空抽滤、离心杯等小型压滤设备，而这类靠机械直接挤压脱水方式筛选出的絮凝剂通过上机中试后发现更适用于板框压滤机，而与带式压滤机污泥脱水工艺并无较高的适配性。这是因为两种压滤机的脱水原理有所不同，板框压滤机通过向密闭的腔室内注入泥浆，然后高压压榨使污泥脱水；而带式压滤机则是通过上下两条张紧的滤带包裹絮团，经多道滚轴的剪切力进行压榨，因此，仅通过单一的机械压榨试验确定絮凝剂并不能很好地匹配带式压滤机的脱水工况。
带式压滤机因其具有可连续化生产、设备稳定性高、成本较低等优势，目前在河湖疏浚、矿山废渣等多领域占据很大的市场，因此，迫切需要开发一种筛选适用于带式机压滤用调理剂的方法。
发明内容
为克服现有技术存在的不足，本发明提供一种高效的基于均匀设计筛选带式机压滤用调理剂的方法。
为此，本发明采用以下技术方案：
一种基于均匀试验设计筛选带式机压滤用调理剂的方法，用于污泥脱水，其特征在于该方法包括以下步骤：
S1，根据工程项目要求，确定影响调理剂试验效果及成本的全部因素X1、X2……Xi，其中i≥3；
S2，根据工程项目的具体情况，设置每个因素对应的水平值区间，将所述水平值区间等分得到多个水平，所述水平的个数大于i；
S3，根据S1确定的因素和S2设置的水平随机生成均匀设计表，进而得到对应的均匀设计试验方案表；
S4，按照所述的均匀设计试验方案表进行泥浆的絮凝试验与模拟带式脱水的评估试验，获取每组试验Fk的各指标值Yj(Fk)，其中，k等于所述水平的个数，j为评价调理剂试验效果及成本的指标个数；
S5，根据S4获取的试验结果建立加权综合评价模型，将各评价指标值的重要性和贡献度量化，并计算出综合评价值，包括以下分步骤：
S51，依据工程经验及项目要求确定各指标评价体系表；
S52，计算每组试验Fk的各项评价指标值Zjk与综合评价值Pk：
其中：
Zjk：表示第k组试验的第j个评价指标值；
Yj(Fk)：表示第k组试验的第j个评价指标试验数据；
max[Yj(Fk)]：表示第j个评价指标的最优值；
min[Yj(Fk)]：表示第j个评价指标的最差值；
wj：表示第j个评价指标值在综合评价值中所占权重，
Pk：表示第k组试验的综合评价值；
S6，对S5得到的综合评价值使用二次多项式回归分析方法，通过数学模型模拟选定理论最优的调理剂及其组分，包括以下分步骤：
S61，将每个试验组(Fk，k＝1，2，3，4，5)的因素水平与试所述综合评价值相对应；
S62，将各试验组的因素水平及综合评价值进行二次多项式回归分析，获得综合评价值P与因素Xi的回归方程；
S7，通过上述模型规划求解，当P取最大值时，Xi(i＝1，2，3，4)的取值为理论最优组合。
在本发明的一个实施例中，所述污泥为湖泊底泥，所述因素有4个，分别为预处理泥浆密度、阳离子絮凝剂的配制浓度以及阳离子絮凝剂的分子量和阳离子絮凝剂的离子度，各个因素根据具体工程情况或工程经验值设置5个水平值。所述各因素的水平区间分别为：预处理泥浆密度1.05-1.25g/cm3；阳离子絮凝剂配制浓度0.10％-0.26％；阴离子絮凝剂的分子量800万-1200万；阳离子絮凝剂的离子度10％-50％。
在本发明的另一实施例中，所述污泥为河道底泥，所述因素有4个，分别为预处理泥浆密度、阴离子絮凝剂配制浓度以及和水解度，各个因素根据具体工程情况或工程经验值设置5个水平值。所述各因素的水平区间分别为：预处理泥浆密度1.0-1.2g/cm3；阴离子絮凝剂配制浓度0.05％-0.25％；阴离子絮凝剂的分子量800万-2400万；阳离子絮凝剂的水解度10％-30％。
在本发明的又一实施例中，所述污泥为建筑废弃泥浆，所述因素有3个，分别为阴离子絮凝剂配制浓度、阴离子絮凝剂的分子量和阴离子絮凝剂的水解度，各个因素根据具体工程情况或工程经验值设置5个水平值。所述各因素的水平区间分别为：阴离子絮凝剂配制浓度0.05％-0.25％；阴离子絮凝剂的分子量800万-2400万；阳离子絮凝剂的水解度10％-30％。
在步骤S52中，所述评价指标为药剂成本、重力脱水滤液量、悬浮物、漏泥量和泥饼含水率。
对于每吨绝干泥，所述药剂成本的权重为20％-40％；所述重力脱水滤液量的权重为10％-20％；所述悬浮物的权重为5％-30％；所述漏泥量的权重为10％-20％；所述泥饼含水率的权重为20％-40％。
优选的是，对于每吨绝干泥，所述药剂成本的权重为30％；所述重力脱水滤液量的权重为15％；所述悬浮物的权重为10％；所述漏泥量的权重为15％；所述泥饼含水率的权重为30％。
本发明的筛选方法主要通过均匀设计试验确定药剂筛选试验方案，对絮凝后的絮体进行模拟带式脱水试验，通过建立加权综合评价模型将各因素的重要性和贡献度量化，并计算出综合得分。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明的方法既能充分结合带式压滤机的脱水工艺特点，又能实现高效准确地完成絮凝剂的筛选试验，为带机中试提供可靠的泥浆脱水方案选择；
2.本发明大大缩短了药剂筛选试验时间，能高效准确地完成絮凝剂的筛选试验，在短时间内取得可靠有效的泥浆脱水方案；
3.本发明将评价指标和带式机的脱水工艺特点进行融合，使评价结果更适用于带式机的调理剂筛选。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的方法进行详细说明。
以下实施例中，实施例1使用的阳离子型絮凝剂购自广东首信环保材料科技有限公司；实施例2使用的阴离子絮凝剂购自爱森(中国)絮凝剂有限公司；实施例3使用的阴离子絮凝剂购自江苏富淼科技股份有限公司。
实施例1
在广东省某湖泊底泥脱水项目中，通过均匀设计筛选带式压滤机的调理剂，具体如下：
S1.广东省某湖泊底泥脱水项目，其具体要求为：该项目的处理每吨绝干泥药剂成本要在20元以内，滤液悬浮物SS值要小于20mg/L，泥饼含水率要低于45％。
根据上述要求确定影响调理剂投入成本的全部因素：因底泥颗粒带负电荷，所以试验用调理剂选择阳离子型絮凝剂，影响因素Xi(i＝1，2，3，4)为预处理泥浆密度(X1)、絮凝剂配制浓度(X2)、阳离子絮凝剂的分子量(X3)和离子度(X4)。
S2.根据该项目的具体工程情况(泥浆密度)，设置各项影响因素对应的等间距的水平Mh(h＝1，2，3，4，5)，其中：
所述泥浆密度(X1)对应的水平为1.05g/cm3、1.1g/cm3、1.15g/cm3、1.2g/cm3、1.25g/cm3，所述溶药浓度(X2)对应的水平为0.10％、0.14％、0.18％、0.22％、0.26％，所述絮凝剂分子量(X3)对应的水平为800万、900万、1000万、1100万、1200万，所述絮凝剂离子度(X4)对应的水平为10％、20％、30％、40％、50％。
S3.根据上述步骤选择的4因素(Xi，i＝1，2，3，4)和5水平(Mh，h＝1，2，3，4，5)，随机生成均匀试验设计表，形成对应的均匀设计试验方案，即5个试验组(Fk，k＝1，2，3，4，5)，详见表1：
表1均匀设计试验方案表
S4.按照表1进行5组泥浆的絮凝试验与模拟带式脱水的评估试验。按照表1将不同类型的絮凝剂配制成要求的浓度、将预处理泥浆配制成目标密度，开展调理试验：用烧杯取待试验泥浆100ml，用移液枪分次投加溶解一定浓度的调理剂并用玻璃棒持续搅拌，直至产生絮凝现象并记录药剂投加量；将调理后的泥浆一并倒入带式压滤机的重力脱水区，静止30s收集滤液，并测量滤液的体积与浊度；带式机压力段压榨脱水过程中，两侧收集跑漏的泥浆絮体并测重量；收集出泥口压榨后的泥饼，测量泥饼重量及含水率。每组试验(Fk，k＝1，2，3，4，5)各指标值Yj(Fk)(j＝1，2，3，4，5)的结果见表2：
表2模拟带式脱水试验各指标结果记录表
S5.根据S4获取的试验结果建立加权综合评价模型，将各评价指标值的重要性和贡献度量化，并计算出综合评价值。具体如下：
依据工程经验及项目要求确定各指标评价体系表，见表3：
表3各指标评价体系表
根据下列公式(1-1，1-2)，计算每组试验Fk的各项评价指标值Zjk与综合评价值Pk：
其中：
Zjk：表示第k组试验的第j个评价指标值；
Yj(Fk)：表示第k组试验的第j个评价指标试验数据；
max[Yj(Fk)]：表示第j个评价指标最优值；
min[Yj(Fk)]：表示第j个评价指标最差值；
wj：表示第j个评价指标值在综合评价值中所占权重，每吨绝干泥所需药剂成本(w1)评分占比宜在20％-40％之间，本方法选择30％；所述重力脱水滤液量(w2)评分占比宜在10％-20％之间，本方法选择15％；所述悬浮物SS(w3)评分占比宜在5％-30％之间，本方法选择10％；所述漏泥量(w4)评分占比宜在10％-20％之间，本方法选择15％；泥饼含水率(w5)评分占比宜在20％-40％之间，本方法选择30％。；
Pk：表示第k组试验的综合评价值。
计算结果见表4：
表4各项指标与综合评价值
S6.综合S3、S4、S5中计算可得，各试验组(Fk，k＝1，2，3，4，5)的影响因素水平与试验结果的综合评价值如表5所示：
表5各试验组影响因素与综合评价值
对表5中各组试验的因素水平及综合评价值通过二次多项式回归分析，获得P与Xi(i＝1，2，3，4)的回归方程为：
P＝96.89-3.09X1*X4+747.86X2*X4+0.001X3*X4
经检验，方程的显著性f≤0.01，所以方程拟合程度高，模型成立。
S7.通过上述模型规划求解当P取最大值时，Xi(i＝1，2，3，4)的取值即为理论最优组合，具体泥浆脱水方案为：将泥浆密度(X1)为1.12g/cm3，絮凝剂配制浓度(X2)为0.25％，阳离子絮凝剂选择分子量(X3)为1102万，离子度(X4)为10.1％的情况下，达到理论评价最高值。
根据药剂研制的特点，选择与理论最优方案相近的各个因素水平，即实际最优脱水方案为：泥浆密度1.12g/cm3，絮凝剂配制浓度0.25％，阳离子絮凝剂选择分子量1100万，离子度为10％。
为了获取以上理论最优脱水方案的各评价指标值Yj，根据表1与表2中各试验组的因素水平与各指标结果，采用回归分析拟合试验各指标结果Yj(Fk)与各项影响因素Xi之间的关系模型，回归方程如下：
Y1(Fk)＝39.456-0.025*X3+1.746*X1*X4-676.307*X2*X4；
Y2(Fk)＝92.885-2.886*X1*X4+505.945*X2*X4+0.001*X3*X4；
Y3(Fk)＝52.088-0.009*X4*X4+0.826*X1*X4-17.417*X2*X3；
Y4(Fk)＝-0.396-0.591*X3+1.043*X1*X4-172.854*X2*X4；
Y5(Fk)＝0.496-62.875*X2+0.009*X1*X4-0.0000068*X3*X4；
经检验，以上回归方程的显著性f均≤0.01，所以方程拟合程度高，模型成立。
通过建立的回归模型，对理论最优脱水方案的各指标值Yj(Fk)进行模型预测计算，可得：理论最优方案处理每吨绝干泥药剂成本为14.6元，重力脱水滤液量为88.6g，滤液悬浮物SS值为12.5mg/L，压力段漏泥量为1.0g，泥饼含水率可达36.48％。即处理成本及处理效果均达到本项目要求，该方案可供项目实际应用。
实施例2
江苏省某河道底泥疏浚项目开展底泥脱水固化处理，该项目底泥性质无机成分较多。通过均匀设计筛选带式压滤机的调理剂，具体如下：
S1.江苏省某河道底泥疏浚项目，其具体要求为：该项目处理每吨绝干泥药剂成本要在18元以内，滤液悬浮物SS值要小于10mg/L，泥饼含水率要低于40％。同时，确定影响调理剂投入成本的全部因素，根据前期试验判断该河道底泥调理剂适宜选择阴离子型絮凝剂，确定影响调理剂投入成本的全部因素，影响因素Xi(i＝1，2，3，4)：预处理泥浆密度(X1)、絮凝剂配制浓度(X2)、阴离子絮凝剂的分子量(X3)和水解度(X4)。
S2.根据该项目的具体工程情况(泥浆密度)，设置各项影响因素对应的等间距的Mh水平(h＝1，2，3，4，5)，其中：
所述泥浆密度(X1)对应的水平包括1.0g/cm3、1.05g/cm3、1.1g/cm3、1.15g/cm3、1.2g/cm3，所述溶药浓度(X2)对应的水平包括0.05％、0.10％、0.15％、0.20％、0.25％，所述絮凝剂分子量(X3)对应的水平包括800万、1200万、1600万、2000万、2400万，所述絮凝剂水解度(X4)对应的水平包括10％、15％、20％、25％、30％。
S3.根据上述步骤选择的4因素(Xi，i＝1，2，3，4)和5水平(Mh，h＝1，2，3，4，5)，随机生成均匀试验设计表，形成对应的均匀设计试验方案表，即5个试验组(Fk，k＝1，2，3，4，5)，详见表1：
表1均匀设计试验方案表
S4.按照表1进行5组泥浆的絮凝试验与模拟带式脱水的评估试验。按照表1将不同类型的絮凝剂配制成要求的浓度、将预处理泥浆配制成目标密度，开展调理试验：用烧杯取待试验泥浆100ml，用移液枪分次投加溶解一定浓度的调理剂并用玻璃棒持续搅拌，直至产生絮凝现象并记录药剂投加量；将调理后的泥浆一并倒入带式压滤机的重力脱水区，静止30s收集滤液，并测量滤液的体积与浊度；带式机压力段压榨脱水过程中，两侧收集跑漏的泥浆絮体并测重量；收集出泥口压榨后的泥饼，测量泥饼重量及含水率。每组试验(Fk，k＝1，2，3，4，5)各指标值(Yj(Fk)，(j＝1，2，3，4，5))的结果见表2：
表2模拟带式脱水试验各指标结果记录表
S5.根据S4获取的试验结果建立加权综合评价模型，将各评价指标值的重要性和贡献度量化，并计算出综合评价值。具体如下：
依据工程经验及项目要求确定各指标评价体系表，见表3：
表3各指标评价体系表
根据下列公式(1-1，1-2)，计算每组试验Fk的各项评价指标值Zjk与综合评价值Pk：
其中：
Zjk：表示第k组试验的第j个评价指标值；
Yj(Fk)：表示第k组试验的第j个评价指标试验数据；
max[Yj(Fk)]：表示第j个评价指标最优值；
min[Yj(Fk)]：表示第j个评价指标最差值；
wj：表示第j个评价指标值在综合评价值中所占权重，每吨绝干泥所需药剂成本(w1)评分占比宜在20％-40％之间，本方法选择30％；所述重力脱水滤液量(w2)评分占比宜在10％-20％之间，本方法选择15％；所述悬浮物SS(w3)评分占比宜在5％-30％之间，本方法选择10％；所述漏泥量(w4)评分占比宜在10％-20％之间，本方法选择15％；泥饼含水率(w5)评分占比宜在20％-40％之间，本方法选择30％。；
Pk：表示第k组试验的综合评价值。
计算结果见表4：
表4各项指标与综合评价值
S6.综合S3、S4、S5中计算可得，各试验组(Fk，k＝1，2，3，4，5)的影响因素水平与试验结果的综合评价值如表5所示。
表5各试验组影响因素与综合评价值
对表5中各组试验的因素水平及综合评价值通过二次多项式回归分析，获得P与Xi(i＝1，2，3，4)的回归方程为：
P＝77.087+1.221X4-0.443X1*X4-5.392X2*X3
经检验，方程的显著性f≤0.01，所以方程拟合程度高，模型成立。
S7.通过上述模型规划求解当P取最大值时，Xi(i＝1，2，3，4)的取值即为理论最优组合，具体泥浆脱水方案为：将泥浆密度(X1)为1.00g/cm3，絮凝剂配制浓度(X2)为0.05％，阴离子絮凝剂选择分子量(X3)为1192万，水解度(X4)为29.6％的情况下，达到理论评价最高值。
根据药剂研制的特点，选择与理论最优方案相近的各个因素水平，即实际最优脱水方案为：泥浆密度为1.00g/cm3，絮凝剂配制浓度为0.05％，阴离子絮凝剂选择分子量为1200万，水解度为30％。
为了获取以上理论最优脱水方案的各评价指标值Yj，根据表1与表2中各试验组的因素水平与各指标结果，采用回归分析拟合试验各指标结果Yj(Fk)与各项影响因素Xi之间的关系模型，回归方程如下：
Y1(Fk)＝36.821-16.385X1-0.238X1*X4+4.130X2*X3
Y2(Fk)＝99.743-1.439X4+0.055X4*X4-9171.797X1*X2
Y3(Fk)＝13.675+0.000002X3*X3-0.013X4*X4+3000.612X1*X2
Y4(Fk)＝8.147-0.487X3+0.006X4*X4+2667.112X1*X2
Y5(Fk)＝0.311+0.123X1-0.002X4+0.018X2*X3
经检验，以上回归方程的显著性f均≤0.01，所以方程拟合程度高，模型成立。
通过建立的回归模型，对理论最优脱水方案的各指标值Yj(Fk)进行模型预测计算，可得：理论最优方案处理每吨绝干泥药剂成本为15.8元，重力脱水滤液量为100.8g，滤液悬浮物SS值为6.63mg/L，压力段漏泥量为0.32g，泥饼含水率可达38.55％。即处理成本及处理效果均达到本项目要求，该方案可供项目实际应用。
实施例3
天津市某项目开展建筑工程中产生的废弃泥浆脱水固化处理，该项目的建筑废弃泥浆成分与密度相对比较稳定，泥浆密度约为1.18g/cm3左右，泥浆成分主要为无机物。通过均匀设计筛选带式压滤机的调理剂，具体如下：
S1.天津市某建筑工程项目，其具体需求为：处理每吨绝干泥药剂成本要在25元以内，滤液悬浮物SS值要小于20mg/L，泥饼含水率要低于45％。同时，确定影响调理剂投入成本的全部因素，因该工程建筑废弃泥浆密度稳定，所以泥浆密度不作为影响因素之一，在试验前取足量预处理泥浆，确保泥浆密度在1.18g/cm3左右即可。本试验影响因素Xi(i＝1，2，3)：絮凝剂配制浓度(X1)、阴离子絮凝剂的分子量(X2)和水解度(X3)。
S2.所述各个因素对应的水平值根据具体工程应用选定，设置各项影响因素对应的等间距的Mh水平(h＝1，2，3，4，5)，其中：
所述溶药浓度(X1)对应的水平包括0.05％、0.10％、0.15％、0.20％、0.25％，所述絮凝剂分子量(X2)对应的水平包括800万、1200万、1600万、2000万、2400万，所述絮凝剂水解度(X3)对应的水平包括10％、15％、20％、25％、30％。
S3.根据上述步骤选择的3因素(Xi，i＝1，2，3)和5水平(Mh，h＝1，2，3，4，5)，随机生成均匀试验设计表，形成对应的均匀设计试验方案表，即5个试验组(Fk，k＝1，2，3，4，5)，详见表1：
表1均匀设计试验方案表
S4.按照表1进行5组泥浆的絮凝试验与模拟带式脱水的评估试验。按照表1将不同类型的絮凝剂配制成要求的浓度，开展调理试验：用烧杯取待试验泥浆(密度1.18g/cm3左右)100ml，用移液枪分次投加溶解一定浓度的调理剂并用玻璃棒持续搅拌，直至产生絮凝现象并记录药剂投加量；将调理后的泥浆一并倒入带式压滤机的重力脱水区，静止30s收集滤液，并测量滤液的体积与浊度；带式机压力段压榨脱水过程中，两侧收集跑漏的泥浆絮体并测重量；收集出泥口压榨后的泥饼，测量泥饼重量及含水率。每组试验(Fk，k＝1，2，3，4，5)各指标值Yj(Fk)(j＝1，2，3，4，5)的结果见表2：
表2模拟带式脱水试验各指标结果记录表
S5.根据S4获取的试验结果建立加权综合评价模型，将各评价指标值的重要性和贡献度量化，并计算出综合评价值。具体如下：
依据工程经验及项目要求确定各指标评价体系表，见表3：
表3各指标评价体系表
根据下列公式(1-1，1-2)，计算每组试验Fk的各项评价指标值Zjk与综合评价值Pk：
其中：
Zjk：表示第k组试验的第j个评价指标值；
Yj(Fk)：表示第k组试验的第j个评价指标试验数据；
max[Yj(Fk)]：表示第j个评价指标最优值；
min[Yj(Fk)]：表示第j个评价指标最差值；
wj：表示第j个评价指标值在综合评价值中所占权重，每吨绝干泥所需药剂成本(w1)评分占比宜在20％-40％之间，本方法选择30％；所述重力脱水滤液量(w2)评分占比宜在10％-20％之间，本方法选择15％；所述悬浮物SS(w3)评分占比宜在5％-30％之间，本方法选择10％；所述漏泥量(w4)评分占比宜在10％-20％之间，本方法选择15％；泥饼含水率(w5)评分占比宜在20％-40％之间，本方法选择30％。；
Pk：表示第k组试验的综合评价值。
计算结果见表4：
表4各项指标与综合评价值
S6.综合S3、S4、S5中计算可得，各试验组(Fk，k＝1，2，3，4，5)的影响因素水平与试验结果的综合评价值如表5所示：
表5各试验组影响因素与综合评价值
对表5中各组试验的因素水平及综合评价值通过二次多项式回归分析，获得P与Xi(i＝1，2，3)的回归方程为：
P＝81.729-541300.615X1*X1+291.360X1*X3-0.0005X2*X3
经检验，方程的显著性f≤0.01，所以方程拟合程度高，模型成立。
S7.通过上述模型规划求解当P取最大值时，Xi(i＝1，2，3)的取值即为理论最优组合，具体泥浆脱水方案为：将絮凝剂配制浓度(X1)为0.25％，阴离子絮凝剂选择分子量(X2)为807万，水解度(X3)为28.1％的情况下，达到理论评价最高值。
根据药剂研制的特点，选择与理论最优方案相近的各个因素水平，即实际最优脱水方案为：絮凝剂配制浓度为0.25％，阴离子絮凝剂选择分子量为800万，水解度为30％。
为了获取以上理论最优脱水方案的各评价指标值Yj，根据表1与表2中各试验组的因素水平与各指标结果，采用回归分析拟合试验各指标结果Yj(Fk)与各项影响因素Xi之间的关系模型，回归方程如下：
Y1(Fk)＝-51.923+0.091X2-0.00003X2*X2+317.549X1*X3
Y2(Fk)＝70.312+0.249X3+87.150X1*X3-0.0002X2*X3
Y3(Fk)＝13.693+0.001X2+0.531X1*X2+0.0002X2*X3
Y4(Fk)＝11.468+0.002X2+0.012X3-57.564X1*X3
Y5(Fk)＝0.434+69.968X1-38054.968X1*X1+0.0000012X2*X3
经检验，以上回归方程的显著性f均≤0.01，所以方程拟合程度高，模型成立。
通过建立起的回归模型，对理论最优脱水方案的各指标值Yj(Fk)进行模型预测计算，可得：理论最优方案处理每吨绝干泥药剂成本为21.43元，重力脱水滤液量为78.65g，滤液悬浮物SS值为19.66mg/L，压力段漏泥量为9.21g，泥饼含水率可达40.09％。即处理成本及处理效果均达到本项目要求，该方案可供项目实际应用。
Claims (10)
1.一种基于均匀试验设计筛选带式机压滤用调理剂的方法，用于污泥脱水，其特征在于该方法包括以下步骤：
S1，根据工程项目要求，确定影响调理剂试验效果及成本的全部因素X1、X2、……Xi，其中i≥3；
S2，根据工程项目的具体情况，设置每个因素对应的水平值区间，将所述水平值区间等分得到多个水平，所述水平的个数大于i；
S3，根据S1确定的因素和S2设置的水平随机生成均匀设计表，进而得到对应的均匀设计试验方案表；
S4，按照所述的均匀设计试验方案表进行泥浆的絮凝试验与模拟带式脱水的评估试验，获取每组试验Fk的各指标值Yj(Fk)，其中，k等于所述水平的个数，j为评价调理剂试验效果及成本的指标个数；
S5，根据S4获取的试验结果建立加权综合评价模型，将各评价指标值的重要性和贡献度量化，并计算出综合评价值，包括以下分步骤：
S51，依据工程经验及项目要求确定各指标评价体系表；
S52，计算每组试验Fk的各项评价指标值Zjk与综合评价值Pk：
其中：
Zjk：表示第k组试验的第j个评价指标值；
Yj(Fk)：表示第k组试验的第j个评价指标试验数据；
max[Yj(Fk)]：表示第j个评价指标的最优值；
min[Yj(Fk)]：表示第j个评价指标的最差值；
wj：表示第j个评价指标值在综合评价值中所占权重，
Pk：表示第k组试验的综合评价值；
S6，对S5得到的综合评价值使用二次多项式回归分析方法，通过数学模型模拟选定理论最优的调理剂及其组分，包括以下分步骤：
S61，将每个试验组(Fk，k＝1，2，3，4，5)的因素水平与试所述综合评价值相对应；
S62，将各试验组的因素水平及综合评价值进行二次多项式回归分析，获得综合评价值P与因素Xi的回归方程；
S7，通过上述模型规划求解，当P取最大值时，Xi(i＝1，2，3，4)的取值为理论最优组合。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述污泥为湖泊底泥，所述因素有4个，分别为预处理泥浆密度、阳离子絮凝剂的配制浓度以及阳离子絮凝剂的分子量和阳离子絮凝剂的离子度，各个因素根据具体工程情况或工程经验值设置5个水平值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，各因素的水平区间分别为：预处理泥浆密度1.05-1.25g/cm3；阳离子絮凝剂配制浓度0.10％-0.26％；阴离子絮凝剂的分子量800万-1200万；阳离子絮凝剂的离子度10％-50％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述污泥为河道底泥，所述因素有4个，分别为预处理泥浆密度、阴离子絮凝剂配制浓度以及和水解度，各个因素根据具体工程情况或工程经验值设置5个水平值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，各因素的水平区间分别为：预处理泥浆密度1.0-1.2g/cm3；阴离子絮凝剂配制浓度0.05％-0.25％；阴离子絮凝剂的分子量800万-2400万；阳离子絮凝剂的水解度10％-30％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述污泥为建筑废弃泥浆，所述因素有3个，分别为阴离子絮凝剂配制浓度、阴离子絮凝剂的分子量和阴离子絮凝剂的水解度，各个因素根据具体工程情况或工程经验值设置5个水平值。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，各因素的水平区间分别为：阴离子絮凝剂配制浓度0.05％-0.25％；阴离子絮凝剂的分子量800万-2400万；阳离子絮凝剂的水解度10％-30％。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S52中，所述评价指标为药剂成本、重力脱水滤液量、悬浮物、漏泥量和泥饼含水率。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：对于每吨绝干泥，所述药剂成本的权重为20％-40％；所述重力脱水滤液量的权重为10％-20％；所述悬浮物的权重为5％-30％；所述漏泥量的权重为10％-20％；所述泥饼含水率的权重为20％-40％。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：对于每吨绝干泥，所述药剂成本的权重为30％；所述重力脱水滤液量的权重为15％；所述悬浮物的权重为10％；所述漏泥量的权重为15％；所述泥饼含水率的权重为30％。
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