淄博市印刷油墨污水處理設備淄博市印刷油墨污水處理設備

印刷油墨廢水成分復雜，色度大，有機物含量高（COD 可達20 g/L 左右，有的高達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。直接排放會破壞水生生態(tài)環(huán)境，造成水體嚴重污染。目前我國對油墨廢水的處理方法主要有物理、化學和生物處理或者幾種處理技術組合以強化處理效果，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）處理方法和技術，是此類廢水處理的難點之一。高級氧化技術作為一種新環(huán)境凈化技術受到越來越多的關注。其中，F(xiàn)enton氧化技術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)濟可行性，同時具有設備簡單、反應條件溫和、高效等優(yōu)點，在印染廢水的深度處理中有較好的應用前景。響應曲面法是一種綜合實驗設計和數(shù)學建模的優(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)單獨的及相互作用對響應量的影響。利用響應曲面法對有限的實驗點進行分析得到模型，可預測目標值的具體工藝條件，能大大地減少實驗的次數(shù)和時間。本文以油墨廢水為研究對象，采用Fenton 試劑氧化降解廢水中的有機污染物，利用Box-Behnken 分析法，以廢水的COD 去除率為響應值，對影響其降解的關鍵因素（初始pH 值、H2O2投加量及FeSO4 投加量）進行優(yōu)化并得到條件。

1實驗材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1實驗水樣和藥品

實驗水樣：水樣取自河北省某廠實際油墨廢水，經(jīng)分析原始廢水COD 高達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)試驗確定采用將原水水樣稀釋500倍之后進行研究。

藥品：FeSO4·7H2O，H2O2（質(zhì)量分數(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、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 快速測定儀及常用玻璃器皿若干。

1.2 方法

1.2.1實驗方法

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行攪拌反應一定時間后，將溶液pH 調(diào)節(jié)至10 左右。靜置一段時間后過濾，取濾液進行分析，考察初始pH 值、H2O2投加量、FeSO4投加量對油墨廢水COD 的影響規(guī)律。

1.2.2分析方法

COD 采用化學需氧量速測儀測定。

2結(jié)果與討論

2.1 響應曲面設計與分析

2.1.1響應曲面分析方案與結(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3 因素及其水平進行設計。利用Design Expert 8.0 軟件，采用Box-Behnken 設計方案，設計響應曲面，對Fenton 氧化處理油墨廢水的COD 去除率進行優(yōu)化，確定工藝。以COD 去除率為響應值，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 對自變量進行編碼。其中，Xi為變量的編碼值；xi 為變量的真實值；x0 為實驗中心點處變量的真實值；Δx 為變量的變化步長。

 2.1.2響應曲面法設計實驗結(jié)果

響應曲面法設計實驗，利用統(tǒng)計軟件Design Expert8.0 中的ANOVA（analysis of variance，方差分析）進行分析。

 2.1.3模型方程及顯著性檢驗

應用統(tǒng)計軟件Design Expert 8.0 對表2 中的數(shù)據(jù)進行多元回歸擬合，得到Fenton試劑氧化油墨廢水的二元多項式回歸方程：

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 去除率的預測值，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，模型的適應性非常顯著（F 值為1 399.36，P＜0.000 1），模型的失擬項不顯著（P=0.307 9＞0.05），說明回歸方程描述各因子與響應值之間的非線性方程關系是顯著的，也就是說明這種實驗方法是可靠的；并且多元相關系數(shù)R2= 0.999 4，說明該模型能解釋99.94% 響應值的變化，即該模型與實際實驗擬合良好，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Fenton 氧化油墨廢水中的COD 優(yōu)化實驗條件進行分析、預測。

2.1.4雙因子交互效應分析