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銳凌環(huán)保告訴您油墨廢水處理方法
發(fā)布時(shí)間: 2017-05-06 11:16 7802 次瀏覽
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。******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******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***優(yōu)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******，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***是說明這種實(shí)驗(yàn)方法是******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******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)。
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