生物絮凝剂与改性沸石复配处理猪场废水厌氧消化液的响应面优化

采用响应面分析法(RSM)对红平红球菌所产发酵液与聚合氯化铝(PAC)复配处理高岭土悬浊液及发酵液与改性沸石复配处理猪场废水厌氧消化液的过程进行了优化.设定的响应值分别为絮凝率和絮体粒径,COD和氨氮去除率.实验分别拟合了关于絮凝率,絮体粒径,COD去除率和氨氮去除率的二次模型,决定系数(R2)分别为0.8933,0.8353,0.7819和0.8343,表明拟合情况良好.根据响应值的分布情况,确定高岭土悬浊液的最佳絮凝条件为发酵液3.7mL/L,PAC 49mg/L,pH值8.7,CaCl224mg/L, 反应时间15min,相应絮凝率和絮体粒径分别为96.3%和0.67mm;猪场废水厌氧消化液的最佳絮凝条件为发酵液4.5mL/L,改性沸石12g/L,pH值8.3,CaCl216mg/L,反应时间55min,相应COD,氨氮去除率分别为87.9%和86.9%.     

稻秸秆制备微生物絮凝剂及改善污泥脱水性能的研究

采用水稻秸秆制备微生物絮凝剂,研究了微生物絮凝剂对污泥脱水性能的影响,并通过响应面分析法优化了微生物絮凝剂与聚合氯化铝（Polyaluminum chloride,PAC）复配改善污泥脱水性能的过程.结果表明,制备微生物絮凝剂的最佳条件为：800mL蒸馏水、200mL水稻秸秆酸解液、4g K₂HPO₄、2g KH₂PO₄、0.2g MgSO₄、0.1g NaCl、2g尿素,在此条件下,微生物絮凝剂产量达0.96g/L.保持原污泥pH值,当微生物絮凝剂投加量为12mg/L,干污泥量（DS）较原污泥提高了59.5%,污泥比阻（SRF）降低了53.6%,表明经微生物絮凝剂絮凝处理,污泥脱水性能显著改善.保持原污泥pH值,当PAC投加量为3g/L,干污泥量（DS）为16.4%,高于原污泥的13.2%,污泥比阻为（SRF）5.4×10¹²m/kg,低于原污泥的11.3×10¹²m/kg,说明PAC对污泥脱水性能有着明显的改善作用.响应面分析结果显示,污泥脱水最佳条件为微生物絮凝剂8.1mg/L、PAC 1.9g/L、pH值8.0,相应DS和SRF分别为24.1%和3.0×10¹²m/kg.实际污泥脱水工程中,污泥pH往往不进行调节,保持原污泥pH=6.4条件下,DS和SRF分别为23.6%和3.2×10¹²m/kg,均优于单独采用微生物絮凝剂和PAC时的污泥脱水效果.     

响应面优化制备粉煤灰基PASC混凝剂性能与表征

研究了以粉煤灰为原料制备聚硅氯化铝（PASC）混凝剂的影响因素、产品性能和微观结构.选取A（碱化度）、B（n（Si）：n（Al））、C（聚合温度）和D（反应时间）对混凝高岭土模拟废水后透光率进行四因素三水平响应面实验.最终优化方案为：A为1.18,B为5.64,C为47.40℃,D为2.48h,透光率预测值达86.58%,验证试验均值相对误差仅为0.18%,模型相关系数为0.9984,表明RSM优化模型可靠.混凝剂性能随投加量增加而不断增加,最终趋于稳定;随废水pH值增大呈现先增大后减小的趋势.XRD分析PASC主要物相为氯化钠,非晶态衍射峰形成预示着浸出液和聚硅酸加碱聚合形成了新的无定形物;FT-IR测试表明聚硅酸与Al³⁺及其水解产物间络合形成了金属-OH等非离子键;SEM显示产品为高聚集度和枝化度的空间网状结构.     

改性壳聚糖CAD与微生物絮凝剂MBF8复配絮凝研究

采用水溶液自由基聚合反应,将丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)接枝到壳聚糖分子上制成了阳离子改性壳聚糖(CAD).经FT-IR、XRD、zeta(ξ)电位、凝胶色谱等分析确定,CAD为淡黄色透明液体,pH值为3.7,相对分子质量为2.88×10⁶,阳离子度为16.7,等电点(0.1%溶液)约为pH值10.5,有效成分2.6%,主要特征官能团有羟基、氨基、季铵基和酰胺基, 呈不规则晶体结构.将CAD与相对分子质量3.67×10⁵的多糖类电负性微生物絮凝剂MBF8复配,对浊度12~460 NTU、离子强度3.0 mmol·L^-1的高岭土悬浊液进行烧杯实验.结果表明,MBF8与CAD的最佳使用方式为先投加MBF8后投加CAD,复配比5:3时效果最好,适用的pH范围为6.0~10.0.采用PAC(3.0 mg·L^-1)+MBF8+CAD(1.0 mg·L^-1)复配絮凝,pH=8.0下,对浊度为110 NTU的高岭土悬浊液,浊度去除率>97%,残余铝<0.08 mg·L^-1,絮体大、沉降快,絮凝效果优于PAC+分子量800万、1200万的阴离子PAM及分子量1500万的阳离子PAM.     

复配絮凝剂的筛选及其对炼油污水的处理试验

通过实验筛选出对炼油废水处理效果好的复配絮凝剂。实验结果表明：应用有机高分子絮凝剂（ＤＡＩ，ＧＤ１１２）和无机高分子絮凝剂（ＰＡＣ）配合（即复配絮凝剂ＰＡＣ＋ＤＡＩ，ＰＡＣ＋ＧＤ１１２）处理炼油废水时比单独使用其中一种絮凝剂（ＰＡＣ，ＤＡＩ或ＧＤ１１２）的处理效果要好得多，其具有适应性广、投加量小、浮渣少等优点。     

新型高分子螯合-絮凝剂制备条件的响应面法优化

以壳聚糖为原料,采用化学合成法将二硫代羧基引入到其高分子链上,制备出一种新型高分子螯合-絮凝剂二硫代羧基化壳聚糖(R′-N-(C=S)-SNa,简称DTCTS).以水样中Cd(Ⅱ)的去除率为考察对象,在单因素实验法的基础上,选取了制备DTCTS的主要影响因素,并采用中心复合设计实验和响应面分析法对DTCTS制备条件进行了优化.结果表明,建立的二次多项式模型回归性显著而失拟项不显著,决定系数R2为0.9829,模型拟合性良好;DTCTS最佳制备条件为:反应物CTS/CS2/NaOH摩尔比1:1.5:2、预反应时间30min、主反应温度60℃,此条件下制备的DTCTS对Cd(Ⅱ)的去除率可达99.52%,与模型预测值相对偏差为0.05%,模型可靠.     

响应面法优化TiO2光催化预处理树脂废水

为探讨不同环境因素对TiO₂光催化对树脂废水预处理效果的影响,采用响应面法对影响树脂废水Ti0₂光催化处理过程中的3个主要因素pH、TiO₂量及废水初始COD进行优化,并以COD去除率为响应值。经统计学分析和响应面模型建立,确定了悬浮态TiO₂光催化处理树脂废水的最佳控制条件为:pH值4.06、TiO₂投加量2.45 g/L、初始COD 2 007mg/L。在因素最优组合的条件下,废水COD去除率可达39.8%,与响应面模型最大预测值41%非常接近。与其他物化预处理方式相比,Ti0₂光催化对废水COD和挥发酚的去除率最高,且对废水生化性有很大提高,具有良好的应用前景。     

聚合氯化铝中Al_(13)形态水解稳定性的研究

采用聚丙烯酰胺凝胶柱层析法分离纯化聚合氯化铝(PAC)中的Al13形态,并采用Al-Ferron逐时络合比色法对比研究了Al13形态、PAC和Al13三种样品水解稳定性。研究结果表明Al13形态无论是对于稀释倍数、介质的pH值和水解时间都具有较高的水解稳定性,是给水和废水处理中的一种较为有效的Al形态。     

重金属絮凝剂DTAPAM对Cu2+去除条件的响应面优化

采用聚丙烯酰胺、二甲胺、甲醛、氢氧化钠、二硫化碳为原料,制备出重金属絮凝剂二硫代羧基化胺甲基聚丙烯酰胺（DTAPAM）,以含Cu²⁺废水为研究对象,采用三因素五水平的响应曲面分析法对DTAPAM除Cu²⁺性能进行了研究.实验结果表明：响应面法建立的二次项回归模型p值为0.0037,模型显著;X₁X₂、X₁X₃、X₂X₃项的p值分别为：0.0240、0.0061、0.1322,X₁X₂、X₁X₃交互作用显著,而X₂X₃交互作用不显著.通过响应面分析,在Cu²⁺初始浓度为25 mg·L^-1,Cu²⁺初始浓度与絮凝剂投加量的比值为1：6.3,水样初始pH值为6.0时,DTAPAM对Cu²⁺的去除性能最佳.在此条件下,实测Cu²⁺的去除率为91.60%,模型预测值为93.35%,相对偏差为-1.87%,利用响应面法优化DTAPAM对Cu²⁺的去除条件可行.     

微生物絮凝剂MBFGA1的结构鉴定及絮凝机理研究

以对高岭土的絮凝率为指标对GA1发酵液中各组分的絮凝活性进行预分析,确定MBFGA1精产品为该絮凝剂的核心有效成分.通过丙酮沉淀法提取MBFGA1粗产品,经Sevage试剂纯化后得到MBFGA1精产品,采用全波长扫描、苯酚-硫酸法及考马斯亮蓝法鉴定精产品为多糖类物质,并经2次凝胶过滤层析分离获得MBFGA1-1和MBFGA1-2两组分;分别使用电镜(ESEM)、红外光谱(FTIR)、高效液相色谱(HPLC)以及气相色谱(GC)对MBFGA1、MBFGA1-1和MBFGA1-2进行检测分析.结果显示MBFGA1为线性长链状分子结构,多糖主链上单糖间的连接主要为α-型糖苷键,含有羟基,羧基,甲氧基等有利于絮凝的基团;高效液相色谱和气相色谱测定MBFGA1-1分子量为1.18′106D,单糖组成为0.3木糖:1甘露糖:1.09葡萄糖,另含有少量鼠李糖;MBFGA1-2分子量为3.08′103D,单糖组成为0.68鼠李糖:0.28木糖:1.82甘露糖:1半乳糖:3.73葡萄糖.根据分析结果推测絮凝机理主要为吸附架桥,其中MBFGA1的大分子量以及所含的极性基团使得絮凝剂长链结构分子能够充分伸展,较好地发挥吸附架桥作用.     

Optimizing aerobic biodegradation of dichloromethane using response surface methodology

Response surface methodology (RSM) was employed to evaluate the optimum aerobic biodegradation of dichloromethane (DCM) in pure culture. The parameters investigated include the initial DCM concentration, glucose as an inducer and hydrogen peroxide as terminal electron acceptor (TEA). Maximum aerobic biodegradation efficiency was predicted to occur when the initial DCM concentration was 380 mg/L, glucose 13.72 mg/L, and H2O2 115 mg/L. Under these conditions the aerobic biodegradation rate reached up to 93.18%, which was significantly higher than that obtained under original conditions. Without addition of glucose, degradation efficiencies were 6 80% at DCM concentrations < 326 mg/L. When concentrations of DCM were more than 480 mg/L, the addition of hydrogen peroxide did not help to significantly increase DCM degradation efficiency. When DCM concentrations increased from 240 to 480 mg/L, the overall DCM degradation efficiency decreased from 91% to 60% in the presence of H2O2 for 120 mg/L.     

聚氯化铝及其在工业废水处理中的应用与展望

目前,传统无机凝聚剂正逐渐被无机高分子絮凝剂所取代。系统阐述了聚氯化铝的基本性质、絮凝形态、混凝行为和混凝机理。介绍了聚氯化铝在9种工业废水处理中的应用。对聚氯化铝的研究发展方向作了展望。     

响应面法优化制备污泥基活性炭

利用响应面法进行试验设计,选定炭化温度、升温速率、炭化停留时间及保护气体流量为影响因素,对利用污水厂二次污泥制备污泥基活性炭的工艺条件进行优化.通过响应面法得到了污泥基活性炭的碘吸附值与4种因素之间的非线性回归方程,确定了制备污泥基活性炭的最优工艺条件为:炭化温度530℃、升温速率17℃·min-1、炭化停留时间22 min、保护气体流量280 m L·min-1.在最优条件下,制备的污泥基活性炭碘吸附值为675.9 mg·g-1,比表面积为639.5 m2·g-1,平均孔径为4.1 nm,中孔孔径为3~5 nm;羧基、内酯基和酚羟基含量分别为1.625、0.125和0.375 mmol·g-1,更适合吸附大分子污染物和金属离子.     

镁铁复合絮凝剂的表征及应用研究

以FeSO4、MgO和H2SO4为原料,制备了新型镁铁复合絮凝剂(PFMS),考察了PFMS的结构和Fe(Ⅲ)分布形态,为了考察自制PFMS、自制聚合硫酸铁(PFS)与工业PFS产品的絮凝性能差别,选择高岭土模拟浊度废水、直接耐晒黑G模拟染料废水和焦化废水生化出水,分别进行了去除浊度、色度和COD的絮凝实验.结果表明,Mg2+未参与聚合过程,但引入Mg2+提高了PFMS的稳定性.PFMS对浊度去除效果略高于自制PFS和工业PFS,余浊<5NTU;在碱性条件下,PFMS的脱色率、COD去除率高于自制PFS和工业PFS.     

Optimizing electrocoagulation process for the treatment of biodiesel wastewater using response surface methodology

The production of biodiesel through a transesterification method produces a large amount of wastewater that contains high levels of chemical oxygen demand (COD) and oil and grease (O&G). Currently, flotation is the conventional primary treatment for O&G removal prior to biological treatments. In this study, electrocoagulation (EC) was adopted to treat the biodiesel wastewater. The e ects of initial pH, applied voltage, and reaction time on the EC process for the removal of COD, O&G, and suspended solids (SS) were investigated using one factor at a time experiment. Furthermore, the Box-Behnken design, an experimental design for response surface methodology (RSM), was used to create a set of 15 experimental runs needed for optimizing of the operating conditions. Quadratic regression models with estimated coe cients were developed to describe the pollutant removals. The experimental results show that EC could e ectively reduce COD, O&G, and SS by 55.43%, 98.42%, and 96.59%, respectively, at the optimum conditions of pH 6.06, applied voltage 18.2 V, and reaction time 23.5 min. The experimental observations were in reasonable agreement with the modeled values.     

基于响应曲面法袋式除尘器清灰性能的数值研究

利用计算流体动力学（CFD）方法,采用二维、可压缩、非稳态流动数学模型,对袋式除尘器脉冲喷吹过程中滤袋内的清灰流场进行了数值模拟,比较了滤袋壁面压力峰值的模拟值和试验值.同时,利用该模型,基于响应曲面法并使用统计软件MinitabV15研究了喷嘴直径、喷吹高度、文丘里管喉管直径、文丘里管及布袋长度对袋式除尘器清灰性能的影响,并得出了这5个影响因子的二次多项式预测模型.结果表明,滤袋表面压力峰值的模拟值与试验值变化趋势基本上是一致的,误差在10%左右,从而验证了本文数值计算模型的可靠性.在上述5个影响因素中,喷嘴直径（d）、文丘里管喉管直径（de）及布袋长度（L）对清灰性能影响显著,其中,清灰性能随着喷嘴直径和文丘里管喉管直径的增大而提高,随着布袋长度的增大先提高后降低.在本文所研究的尺寸范围内,当d=20mm、de=60mm及L=3360mm时,清灰效果分别达到最优.所得结论有助于进一步改善袋式除尘器的清灰性能.     

响应面法优化解体好氧颗粒污泥的修复方式

通过小试实验,探究提高氨氮、COD浓度、水力剪切力以及投加活性污泥和活性炭粉末对解体好氧颗粒污泥的修复效果,得出进水COD浓度以及投加活性污泥和活性炭对颗粒修复影响较大但单一修复方式效果不理想,进而针对这3个因素,采用响应面法得出其最优耦合修复工况（进水COD、投加活性炭和活性污泥质量浓度分别340mg/L、4.64g/L和2900mg/L）.经过17d运行,解体AGS得到良好修复并通过扫描电镜（SEM）对其形态进行观察,可知修复后AGS表面以丝状菌为主,孔隙、裂痕大幅减少,污泥以活性炭为晶核形成新的AGS并且颗粒修复后粒径由（0.89±0.5） mm快速增加到了（2.19±0.4） mm,氨氧化速率（以LVSS记）由2.49mg/（g·h）提高到3.18mg/（g·h）,由此验证了这种耦合修复方式对解体AGS具有高效且快速的修复作用.