响应面法优化Fenton法预处理腈纶废水

为得到Fenton法预处理腈纶废水的最优条件参数,以初始pH、H_2O_2投加量、Fe~(2+)投加量、反应时间为考察因素,废水COD去除率为评价指标,在单因素实验基础上,通过Box-Behnken方案构建与拟合响应面模型,分析4个独立因素及各因素之间的交互作用对COD去除效果的影响。确定了最佳Fenton法预处理工艺:初始pH为3.0,H_2O_2投加量为5.0mL/L,Fe~(2+)投加量为4.9g/L,反应时间为150min时。此时,COD去除率预测结果为44.08%,实际运行结果为43.89%,表明该模型可靠。考察了无机离子对Fenton法预处理的影响,并研究预处理前后腈纶废水可生化性的变化。结果表明,SO~(2-)_4对腈纶废水的降解无明显影响,Fenton法预处理显著改善了腈纶废水可生化性。通过对比Fenton法预处理前后腈纶废水的傅立叶变换红外光谱(FTIR)可以得出,Fenton法预处理有效去除了腈纶废水中难降解有机物。     

响应面法优化Fenton预处理干法腈纶废水

采用Fenton法预处理难降解干法腈纶废水,选取H2O2用量、Fe2+用量、初始pH和反应温度4个因素为变量,COD去除率为响应值进行中心组合设计。利用响应面法对实验结果进行分析,建立了以COD去除率为响应值的二次多项式模型并进行了显著性检验,分析了各因素单独及交互作用对COD去除率的影响,确定了最佳反应条件,并考察了最佳条件下处理前后废水可生化性和毒性变化。结果表明,所选取的4个因素影响COD去除率的主次顺序依次为:H2O2用量、Fe2+用量、初始pH和反应温度;在H2O2浓度为90.0 mmol/L、Fe2+浓度为23.9 mmol/L、初始pH值为3.4、温度为38.5℃的最佳条件下,COD去除率为53.8%,与模型预测值51.9%吻合度较高,偏差仅为3.66%;最佳条件下处理后废水可生化性显著提高,生物毒性明显降低,适宜于后续的生化处理。     

响应面法优化酵母菌处理餐饮废水

从餐饮废水集水井壁上的生物膜中筛选出酵母菌菌株,选择废水降解能力相对较高的3株酵母菌对餐饮废水进行处理。以COD去除率为主要指标,在单因素实验的基础上,运用响应面法对pH、TN和TP进行优化,得到酵母菌处理餐饮废水的最优条件。结果表明,酵母菌处理餐饮废水最优的工艺条件为pH=5.55、TN=27.63 mg/L、TP=4.40 mg/L,COD去除率达到90.3%;当进水COD为2 235 mg/L、油为660. 2 mg/L时,COD与油实际去除率分别达到了89.9%和89.8%。     

响应面法优化电渗析处理褐藻酸钠废水工艺

采用电渗析器处理过滤的褐藻酸钠废水,褐藻酸钠废水初始水质如下:Ca2+(56 mg/L)、Cl-(1 808 mg/L)、电导率(7.24 mS/cm)。处理目标值如下:Ca2+(60 mg/L)、Cl-(300 mg/L)、电导率(2.50 mS/cm)。运用Design-Expert分析软件,采用Box-Behnken的中心组合设计方法,研究了流量、电压及淡水浓水体积比及其交互作用对直流电耗的影响。建立了电渗析处理褐藻酸钠废水的二次多项数学模型,并以电渗析的直流电耗为响应值做响应面,确定电渗析处理褐藻酸钠废水的最佳工艺条件为:流量200 L/h、电压40 V、淡水浓水体积比1∶1。在此条件下电渗析的直流电耗最小为0.45 kWh/kg,电渗析器处理后的水质如下:Ca2+(56 mg/L)、Cl-(259 mg/L)、电导率(2.00 mS/cm),达到处理目标。     

响应面法优化电化学法处理高盐榨菜废水工艺

针对榨菜废水中较高的盐度对微生物的抑制和处理效能不稳定问题,开展电化学法处理高盐榨菜废水的实验研究。利用响应面法(RSM)探讨了榨菜废水COD的去除率与电流密度、极板间距和pH值之间的关系。通过Design-Ex-pert 7.1数据处理软件得到一个二次响应曲面模型以及优化的水平值。结果表明,最佳反应条件为电流密度为12.37 A/dm2,极板间距为18.82 mm,pH为5.92,此条件下COD去除率为83.21%(预测值为83.25%)。二次响应曲面方差分析结果表明,回归模型达到显著性水平,在研究区域内拟合较好,模型的精密度、可信度和精确度均在可行范围内,与实验结果吻合程度较高。     

响应面法优化Fenton试剂法处理槟榔废水

本实验研究了Fenton试剂法处理槟榔废水的工艺条件。基于Box-Behnken响应曲面法,考察了初始pH值、双氧水投加量、硫酸亚铁投加量和反应时间的单独作用和交互作用,并建立了TOC去除率数学模型。实验表明,在初始pH值为5,双氧水投加量为50 mg/L,硫酸亚铁投加量为12.5 g/L,反应时间为120 min,0.2% PAM加入量为0.2 mL时,整个反应过程对TOC去除率可达到64.1%。通过Box-Behnken 响应曲面可知,双氧水投加量、硫酸亚铁投加量的交互作用对TOC去除率有显著影响,其中双氧水投加量对TOC去除率的影响极显著。Fenton试剂处理槟榔废水最佳的工艺条件为: 双氧水投加量为54.2 mL/L,硫酸亚铁投加量12.55 g/L,初始pH值为4.98,反应时间为103.5 min。在此条件下TOC去除率为70.18%。     

响应面法优化克浅十油田废水的混凝沉淀工艺

以克浅十污水处理站原水为研究对象,采用混凝沉淀工艺,探讨优选出的复配混凝剂投加量、助凝剂投加量及静置时间对原水中浊度和总铁去除效果的影响.应用Box-Behnken中心组合实验和响应面分析法,建立混凝剂对处理原水的二次多项式数学模型,确定了混凝沉淀去除原水浊度和总铁的优化工艺参数分别为:复配混凝剂投加量为152.15 mg/L、143.84 mg/L,助凝剂投加量为4.14 mg/L、4.32 mg/L,静置时间为11.77 min、11.22 min.在此工艺条件下回归方程得到的浊度和总铁的去除率预测值与实验值接近,且拟合性良好,误差介于3％～5％之间.通过均值内插法,对比浊度和总铁的多元二次回归方程,推导得出的2组最佳工艺条件均能满足浊度和总铁的去除要求.     

响应面法优化UV/H_2O_2光氧化法处理高浓度LAS废水

采用响应面法对UV/H2O2光氧化法处理高浓度LAS废水的工艺参数进行了系统研究。根据Box-Behnken Design(BBD)设计原理,以初始pH与H2O2投加量、反应时间和温度为主要影响因素,设计4因素3水平共29个实验点的实验方案,并建立了二次响应面拟合模型。方差分析表明,初始pH与H2O2投加量、反应时间和温度以及初始pH和H2O2投加量、H2O2投加量和温度之间的交互作用,对实验结果具有显著性影响。实验得到的光氧化高浓度LAS废水最佳工艺条件,pH为4.0,H2O2投加量为40 mmol/L,反应时间为90 min,温度为25℃,在此条件下,LAS的平均去除率为98.1%。     

响应面法优化光催化/臭氧氧化深度处理炼油废水

利用响应面方法(RSM)对光催化/臭氧氧化深度处理炼油废水工艺进行优化,考察了臭氧通量、光催化剂投加量、初始pH和反应时间对于处理效果的影响,提出采用该工艺的数学模型及优化后的工艺参数。结果表明,各影响因子对COD去除率影响顺序为反应时间>光催化剂投加量>初始pH>臭氧通量,方程的F值为11.54,相关系数为0.9537,调整相关系数为0.915,说明数学模型可以较好地模拟真实的反应曲面。优化得到最佳的工艺参数:臭氧通量1.05 L/min、光催化剂投加量0.33 g/L、初始pH 7.51、反应时间96.95 min,在该条件下,对COD去除率为97.88%,与预测值99.49%接近。采用95%处理水和5%新鲜水混合,水质达到了循环冷凝水的补充水水质指标要求。     

铁碳微电解响应面优化预处理染料废水

在单因素实验的基础上,以色度和COD去除率为评价指标,染料废水的初始pH值、铁碳比以及反应时间为考察因素,采用Box-Behnken方案构建与拟合响应曲面模型,通过该模型分析了这3个独立变量以及变量之间的交互作用对色度和COD去除率的影响,并确定了最佳工艺,即当控制曝气量9.42 L/min时,pH值为3.5,铁碳比为0.75,反应时间为35 min,COD和色度的去除率分别达到83.1％和87.8％,回归模型的预测值和测定值偏差率分别为0.7％和0.4％.     

响应面法优化UV／H2O2光氧化法处理高浓度LAS废水

采用响应面法对UV／H2O2光氧化法处理高浓度LAS废水的工艺参数进行了系统研究。根据Box—BehnkenDesign（BBD）设计原理,以初始pH与H2O2投加量、反应时间和温度为主要影响因素,设计4因素3水平共29个实验点的实验方案,并建立了二次响应面拟合模型。方差分析表明,初始pH与H2O2投加量、反应时间和温度以及初始pH和H2O2投加量、H2O2投加量和温度之间的交互作用,对实验结果具有显著性影响。实验得到的光氧化高浓度LAS废水最佳工艺条件,pH为4．0,H2O2投加量为40mmol／L,反应时间为90min,温度为25℃,在此条件下,LAS的平均去除率为98．1％。     

响应面法优化海绵铁/碳微电解技术预处理腈纶废水

以腈纶废水的进水pH值、海绵铁投加量、铁碳质量比及反应时间为考察因素,COD去除率为评价指标,在单因素实验基础上,通过Box-Behnken方案构建与拟合响应曲面模型,分析了此4个独立因素及因素之间的交互作用对COD去除效果的影响,确定了最佳预处理工艺,即当进水pH为2,海绵铁投加量为35 g·L-1,铁碳质量比为0.5,反应时间为75 min时,COD去除率可达29.59%,回归模型的预测值为29.68%,该模型可靠。并考察了预处理对生化系统的影响,在进水COD均值923.09 mg·L-1条件下,最终出水浓度为232.89 mg·L-1,去除率为74.77%,较单独生化处理提高25.49%。     

响应面法优化超临界水氧化处理农药废水

在间歇式超临界水氧化系统中对草甘膦农药废水进行降解实验。选取温度、反应时间、过氧量3个量为因素量,总有机碳(TOC)去除率为响应量进行中心组合设计（CCD）。在实验的基础上,利用响应面分析法（RSM）对实验结果进行分析及参数优化：建立了TOC去除率与各个因素关系的二次多项式数学模型;分析了各个因素单独的及相互作用对TOC去除率的影响;优化结果表明,在温度483℃、反应时间29.2 min、过氧量148.4%的条件下,达到了最佳效果,此时TOC的去除率为100%。     

超临界水氧化处理煤气化废水的响应面优化

采用响应面法对超临界水氧化处理煤气化废水的工艺参数进行了优化.运用中心复合设计,建立了COD、NH3-N去除率与温度、压强、氧化系数、反应时间4因素的二次回归模型,分析了各因素的显著性及交互作用.结果表明,各因素对COD、NH3-N去除率影响大小为:温度＞氧化系数＞反应时间＞压强.温度和氧化系数对COD去除率交互影响显著;温度和氧化系数、温度和反应时间、氧化系数和反应时间对NH3-N去除率交互影响显著.以COD、NH3-N去除率最大化,温度最低为目标条件,获得试验范围内最佳工艺条件:温度520℃,压强27.00 MPa,氧化系数3.0,反应时间10 min.该条件下3次验证试验的COD、NH3-N平均去除率分别为99.92％、99.54％,与预测值99.89％、99.51％无显著差异,表明所建模型切实可行.     

白醋废水制备微生物絮凝剂的响应面法优化及其对造纸废水的处理

以选取微生物絮凝剂的廉价培养基为研究目的,从活性污泥中筛选微生物絮凝剂产生菌,选取白醋废水为廉价培养基代替发酵培养基对菌种进行培养,通过单因素培养条件优化,考察了不同体积分数废水、外加碳源、外加氮源、培养时间和pH值对微生物絮凝剂产生菌的絮凝率的影响,通过P-B筛选与响应面分析相结合用于优化白醋培养基培养条件,并对实际造纸废水进行处理研究。实验结果表明,经过预处理灭菌后,单独以白醋废水作为廉价培养基,最适条件为体积分数80%、转速140 r·min-1、培养时间48 h、温度32℃、pH 6.88、磷酸氢二钾4.08 g·L-1、氯化铵2.39 g·L-1,并对造纸废水加以处理,絮凝率达96.77%,COD去除率56.13%,色度去除率95.60%。因此,利用白醋废水作为微生物絮凝剂的替代培养基是完全可行的,并且可以用于实际废水的处理,达到以废治废的目的。     

响应面分析法优化稀土废水MAP沉淀法脱氮

经过预处理后的稀土生产废水,其氨氮浓度大幅降低,但并未达到中华人民共和国《稀土工业污染物排放标准》（GB26451-2011）中氨氮浓度限值。实验通过响应面分析法中的Box-Behnken实验设计（BBD）,取pH、n（Mg）：n（N）、n（P）：n（N）3因素,采用Design-Expert 8.0.6,建立合适的剩余氨氮浓度及剩余总磷浓度模型,得到回归方程,并分析模型各项指标,各因素及其相互作用对剩余氨氮浓度及剩余总磷浓度的影响。利用预测模型预测最佳实验条件,在最佳实验条件下验证预测结果,并对沉淀物进行X射线衍射（XRD）分析。结果显示,二次响应模型适用于剩余氨氮浓度及剩余总磷浓度,2个模型均拥有较好的拟合程度、可信度及精密度,最优反应条件为：pH=9.88、n（Mg）：n（N）=1.50：1、n（P）：n（N）=1.38：1时,剩余氨氮浓度为46.58 mg/L,剩余总磷浓度为7.85 mg/L。在最优条件下所得到的沉淀物并非纯净的MgNH₄PO₄·6H₂O,还有Mg₃（PO₄）₂·22H₂O生成。     

响应面法优化超临界水氧化降解喹啉废水

采用基于中心复合设计(CCD)的响应面分析方法,以H2O2为氧化剂,对超临界水氧化降解喹啉废水的影响因素进行了探讨和分析,考察了温度、压力、停留时间、氧化剂过量倍数对废水降解的影响。在温度380～460℃,压力24～28 MPa,停留时间20～60 s,氧化剂过量倍数0%～400%的条件下分析了TOC去除率的变化。由Design-Expert7.0软件设计分析了实验数据,得到一个二次响应曲面模型,通过实验对模型进行了验证,结果表明,响应面模型的预测值与实验值吻合较好。在最佳操作点温度441℃,压力25 MPa,停留时间60 s,氧化剂过量2.48倍的条件下,TOC去除率达到最高值(95.19%)。     

响应面方法优化Fenton试剂处理甲萘酚废水

利用响应面方法(RSM)对Fenton试剂处理甲萘酚废水工艺过程进行优化,考察了Fe2+浓度、H2O2 浓度和初始pH 3种工艺条件对甲萘酚废水处理效果的影响,并提出Fenton试剂降解甲萘酚废水的数学模型及优化后的工艺参数。Fenton试剂降解甲萘酚废水的数学模型可以较好地模拟真实的曲面,方程的F值为24.90,相关系数(R2)为0.9573,调整相关系数(Radj2)为0.9188。通过优化得到最佳的工艺参数Fe2+浓度为0.89 g/L,H2O2浓度为0.79 g/L,pH为4.00。在此条件下,COD去除率的预测值为91.15%,与实测值90.78%接近。说明建立的模型能真实地反映各主要因素的影响,模型与实际情况吻合。     

响应曲面法优化絮凝处理木薯淀粉废水

采用中心复合实验设计和响应面分析法研究复合絮凝剂聚合氯化铝锌(PAZC)和聚合氯化铝(PAC)混凝处理木薯淀粉废水,进行设计和分析,以溶液pH值和絮凝剂用量为考察因素,分别以COD、浊度去除率为考察指标,选用最佳优化数学模型描述考察指标和考察因素之间的数学关系,并以设定PAZC和PAC对COD去除率(65%),浊度去除率(90%)和SS去除率(90%)的目标值,通过等高线叠加图预测最优实验条件,得到PAZC投量为6.5 mg/L,pH为7.7时,COD去除率和浊度去除率分别达到最大为76.6%和99.9%;PAC投量为19.2 mg/L,pH为7.8时,COD去除率和浊度去除率最大值分别为64.4%和97.1%。经对最优条件进行验证,预测值与验证实验平均值接近。     

响应面法优化甘蔗渣-污泥复合活性炭的制备工艺

为了提高污泥活性炭的吸附性能以提升其实际应用价值,提出在污泥中掺杂甘蔗渣制备复合活性炭,并采用Plackett-Burman联用响应面法对影响复合活性炭碘值的条件进行筛选优化。通过Plackett-Burman实验筛选出热解温度、热解时间和甘蔗渣与污泥干重比为主要影响因素,对这3个因素进行Box-Behnken实验,经响应面优化得到影响碘值的二次响应曲面模型,模型显示热解温度与热解时间、热解温度与干重比的交互作用显著,并确定了最佳制备条件:热解温度550℃、热解时间30 min和干重比50%,此时复合活性炭碘值为814 mg/g,优于未优化条件下制备的复合活性炭。通过比表面积、孔结构和碘值的测定以及元素和扫描电镜分析得出,甘蔗渣的掺杂提高了复合活性炭的比表面积、微孔体积、碘值及含碳量。研究结果表明,甘蔗渣掺杂和制备条件优化是提高污泥活性炭吸附性能的有效手段。