淄博市印刷油墨污水處理設(shè)備淄博市印刷油墨污水處理設(shè)備
印刷油墨廢水成分復(fù)雜,色度大,有機(jī)物含量高(COD 可達(dá)20 g/L 左右,有的高達(dá)300 g/L),生物降解性很低,大多具有潛在毒性,是極難處理的工業(yè)廢水之一。直接排放會(huì)破壞水生生態(tài)環(huán)境,造成水體嚴(yán)重污染。目前我國(guó)對(duì)油墨廢水的處理方法主要有物理、化學(xué)和生物處理或者幾種處理技術(shù)組合以強(qiáng)化處理效果,以上常規(guī)的水處理方法已不能滿足處理要求。研發(fā)高效新型的油墨廢水(預(yù))處理方法和技術(shù),是此類廢水處理的難點(diǎn)之一。高級(jí)氧化技術(shù)作為一種新環(huán)境凈化技術(shù)受到越來越多的關(guān)注。其中,F(xiàn)enton氧化技術(shù)能夠有效去除廢水的COD,能使許多結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、甚至很難被生物降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無毒無害可生物降解的低分子物質(zhì),可提高生物處理有效性和經(jīng)濟(jì)可行性,同時(shí)具有設(shè)備簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和、高效等優(yōu)點(diǎn),在印染廢水的深度處理中有較好的應(yīng)用前景。響應(yīng)曲面法是一種綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)學(xué)建模的優(yōu)化方法,是一種可靠的研究廢水處理過程的分析方法,可以有效地分析過程參數(shù)單獨(dú)的及相互作用對(duì)響應(yīng)量的影響。利用響應(yīng)曲面法對(duì)有限的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行分析得到模型,可預(yù)測(cè)目標(biāo)值的具體工藝條件,能大大地減少實(shí)驗(yàn)的次數(shù)和時(shí)間。本文以油墨廢水為研究對(duì)象,采用Fenton 試劑氧化降解廢水中的有機(jī)污染物,利用Box-Behnken 分析法,以廢水的COD 去除率為響應(yīng)值,對(duì)影響其降解的關(guān)鍵因素(初始pH 值、H2O2投加量及FeSO4 投加量)進(jìn)行優(yōu)化并得到條件。
1實(shí)驗(yàn)材料與方法
1.1 實(shí)驗(yàn)材料
1.1.1實(shí)驗(yàn)水樣和藥品
實(shí)驗(yàn)水樣:水樣取自河北省某廠實(shí)際油墨廢水,經(jīng)分析原始廢水COD 高達(dá)200~250 g/L,pH 值為8.2,色度約為15 000 倍(稀釋倍數(shù)法),渾濁,墨綠色,有較濃臭味。由于原始COD 太高,直接處理原廢水,COD去除率不理想,經(jīng)試驗(yàn)確定采用將原水水樣稀釋500倍之后進(jìn)行研究。
藥品:FeSO4·7H2O,H2O2(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%),濃H2SO4 和NaOH,均為分析純。
1.1.2所用儀器
PHS -3C 數(shù)字酸度計(jì)、JB -1A 磁力攪拌器、JA2003N 分析天平、紫外燈(20 W 低壓汞燈)、5B-C型COD 快速測(cè)定儀及常用玻璃器皿若干。
1.2 方法
1.2.1實(shí)驗(yàn)方法
量取100 mL 水樣(COD 值約為487.6 mg/L,色度約為26,pH 值為8.4)于燒杯中,向溶液中加入一定量FeSO4,調(diào)節(jié)pH 值為一定值,再加入一定量的H2O2,在室溫下,置于磁力攪拌器上進(jìn)行攪拌反應(yīng)一定時(shí)間后,將溶液pH 調(diào)節(jié)至10 左右。靜置一段時(shí)間后過濾,取濾液進(jìn)行分析,考察初始pH 值、H2O2投加量、FeSO4投加量對(duì)油墨廢水COD 的影響規(guī)律。
1.2.2分析方法
COD 采用化學(xué)需氧量速測(cè)儀測(cè)定。
2結(jié)果與討論
2.1 響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)與分析
2.1.1響應(yīng)曲面分析方案與結(jié)果
依據(jù)前期單因素的研究結(jié)果,得到明顯影響Fenton 氧化油墨廢水的因素有:初始pH 值,H2O2投加量,F(xiàn)eSO4 投加量,對(duì)3 因素及其水平進(jìn)行設(shè)計(jì)。利用Design Expert 8.0 軟件,采用Box-Behnken 設(shè)計(jì)方案,設(shè)計(jì)響應(yīng)曲面,對(duì)Fenton 氧化處理油墨廢水的COD 去除率進(jìn)行優(yōu)化,確定工藝。以COD 去除率為響應(yīng)值,初始pH 值、H2O2投加量及FeSO4 投加量為自變量。其中x1,x2 和x3 分別為初始pH 值,H2O2投加量,F(xiàn)eSO4 投加量,并以-1,0,+1 代表3 因素的水平,按方程Xi=(xi-x0)/Δx 對(duì)自變量進(jìn)行編碼。其中,Xi為變量的編碼值;xi 為變量的真實(shí)值;x0 為實(shí)驗(yàn)中心點(diǎn)處變量的真實(shí)值;Δx 為變量的變化步長(zhǎng)。
2.1.2響應(yīng)曲面法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果
響應(yīng)曲面法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),利用統(tǒng)計(jì)軟件Design Expert8.0 中的ANOVA(analysis of variance,方差分析)進(jìn)行分析。
2.1.3模型方程及顯著性檢驗(yàn)
應(yīng)用統(tǒng)計(jì)軟件Design Expert 8.0 對(duì)表2 中的數(shù)據(jù)進(jìn)行多元回歸擬合,得到Fenton試劑氧化油墨廢水的二元多項(xiàng)式回歸方程:
η=82.72+6.48X1-2.19X2+0.69X3-0.35X1X2-0.15X1X3+0.17X2X3-8.00X12-9.67X22-5.42X32
式中,η為COD 去除率的預(yù)測(cè)值,X1、X2 和X3 分別為初始pH 值、H2O2投加量(mg/L)、FeSO4 投加量(mg/L)。
回歸方程的方差分析(ANOVA)可知,該模型顯著性高,X1,X2,X12,X22 和X32 的Prob>F 值均小于0.000 1,為極顯著性影響因素,X3 的P 值為0.005小于0.05,說明其是顯著性影響因素。其中初始pH 值對(duì)油墨廢水COD 降解率的影響大,其次是H2O2投加量,F(xiàn)eSO4 投加量。由表3 得出,模型的適應(yīng)性非常顯著(F 值為1 399.36,P<0.000 1),模型的失擬項(xiàng)不顯著(P=0.307 9>0.05),說明回歸方程描述各因子與響應(yīng)值之間的非線性方程關(guān)系是顯著的,也就是說明這種實(shí)驗(yàn)方法是可靠的;并且多元相關(guān)系數(shù)R2= 0.999 4,說明該模型能解釋99.94% 響應(yīng)值的變化,即該模型與實(shí)際實(shí)驗(yàn)擬合良好,R2Adj-R2Pred=0.998 7-0.994 7=0.004 0<0.2;CV=0.44%<10%,表明模型的可信度和精密度高。綜上所述,說明在研究區(qū)域內(nèi)該回歸方程能夠很好地模擬真實(shí)的曲面,模型的精密度、可信度和精確度均在可行的范圍內(nèi),因此可用該回歸模型對(duì)Fenton 氧化油墨廢水中的COD 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行分析、預(yù)測(cè)。
2.1.4雙因子交互效應(yīng)分析