芬顿试剂与DDBAC联合调理污泥的工艺优化

研究了不同pH值下芬顿试剂(H2O2/Fe2+)与表面活性剂(DDBAC)联合调理对污泥脱水性能的影响,以污泥滤饼含水率(WC)和毛细吸水时间(CST)作为评价指标进行单因素试验,得出pH值以及药剂投加量最佳范围.然后通过以响应曲面优化法(RSM)为依据的Box-Behnken试验,建立了WC和CST减少率二次多项式预测模型,进而得到各影响因素的最优值.结果表明,联合调理过程中pH=3.91,H2O2、Fe2+和DDBAC的投加量分别为47.60, 38.60, 58.20mg/g时, WC降至60.26%, CST减少率升至89.89%, 污泥脱水性能明显改善.同时,在最优条件下进行了验证试验,试验结果与模型预测值基本吻合,表明基于响应曲面法所得的最佳工艺参数准确可靠,对相关污泥处理及条件优化具有一定的指导意义.     

响应曲面法在反硝化生物滤池运行参数优化中的应用

为预测反硝化生物滤池深度处理城镇污水处理厂二沉池出水的脱氮效果,优化工艺运行参数,以黏土陶粒反硝化生物滤池作为反应器,以人工合成污水模拟污水处理厂二沉池出水,采用中心组合试验设计,利用响应曲面法研究反应器NO₃--N去除率与HRT(水力停留时间)、进水中ρ(COD_Cr)和ρ(NO₃--N)之间的关系. 统计结果显示,NO₃--N去除模型极显著(P<0.000 1),并且模型预测值与试验值能很好地吻合. 方差分析结果表明,HRT及其与进水中ρ(NO₃--N)和ρ(COD_Cr)的交互作用对反硝化滤池NO₃--N的去除率影响不显著(P>0.05),而进水中ρ(NO₃--N)和ρ(COD_Cr)及其交互作用对反硝化滤池NO₃--N的去除具有显著影响(P＜0.05). 3个因素对NO₃--N去除率影响强弱的顺序为进水ρ(COD_Cr)>进水ρ(NO₃--N)>HRT. 在HRT为2.50 h的条件下,当进水中ρ(NO₃--N)＜11.00 mg/L及ρ(COD_Cr)＞43.00 mg/L时,反硝化滤池NO₃--N的去除率可以达到71.0%以上.      

滨海含水层咸-淡水过渡带反硝化性能与控制因素研究

滨海含水层受沿海人口规模、工农养殖业发展以及污染物排放等原因的影响,来自陆地的地下水常向沿海输入硝酸盐造成严重的硝酸盐污染问题,反硝化作为去除地下水中硝酸盐污染物的典型反应,探究其对滨海硝酸盐污染防治、生态系统稳定和生物多样性具有重要科学意义。以地下水和含水介质为原料,设计微生物培养试验,利用硝态氮(NO₃^--N)、溶解氧(DO)、酸碱度(p H)和溶解性有机碳(DOC)的变化综合评价研究区反硝化性能,并通过高通量测序揭示微生物培养试验过程中细菌群落结构组成和多样性变化,最后利用响应曲面法探究碳氮比(C/N)、电导率(EC)和DO的交互作用对硝酸盐反硝化性能的影响。结果表明：在微生物培养试验中,硝态氮去除率可达80%以上,p H值维持在7.0左右,DO值维持在6.0-6.5,DOC最大利用率可达65%;高通量测序发现,随着试验的运行,微生物丰富度下降、多样性降低,与反硝化有关的微生物以好氧反硝化菌(假单胞菌属,Pseudomonas;芽胞杆菌属,Bacillus)和有机碳分解菌(福格斯氏菌属,Vogesella)为主;根据响应曲面分析可得,硝...     

微生物絮凝剂提取方法的优化及其对废水中木质纤维类污染物的絮凝机理

利用芽孢杆菌生产的微生物絮凝剂配合助凝剂三价铁,在实际废水的处理中具有良好的应用潜力。为了更好地在实际废水处理中应用微生物絮凝剂,需要优化微生物絮凝剂的提取方法。实验结果表明,通过响应曲面优化法,最终可将微生物絮凝剂的产量由原先的0.5 g·L-1提升至1.64 g·L-1。最佳提取条件为:将培养好的培养液在50℃下超声6 min,处理结束后,调节溶液pH在9～11内,然后进行离心、醇沉等操作。微生物絮凝剂对烟草废水COD、氨氮去除率可分别达到50%和28%;对畜禽废水COD、氨氮去除率可分别到达85%和45%。此外,由于微生物絮凝剂的无害性,通过微生物絮凝剂干湿分离后的固体和液体部分可以分别作为有机肥和液体叶面肥再利用,从而可产生一定的经济效益。本研究可为环保絮凝剂的开发与应用提供参考。     

响应曲面法优化微波修复二甲苯污染土壤工艺参数

目前土壤污染问题得到越来越多的关注,污染土壤修复技术的研究更加受到重视。通过单因素和响应曲面法优化实验,研究了含水率、处理量、辐照时间和微波功率对二甲苯去除效果的影响,并且对不同敏化剂的作用进行了实验研究。结果表明,微波功率、辐照时间和含水率对二甲苯的去除率均有显著影响。模型优化结果显示,微波修复二甲苯污染土壤的最佳工艺参数为:微波功率530W,辐照时间3.4min,含水率32%,去除率可达到79.75%,实验验证结果与预测值之间相对误差为1.89%。活性炭在反应过程中主要起吸附作用,粉煤灰的添加对二甲苯的去除有非常显著的作用,去除率最高可达到98.42%。     

UV-Fenton法处理聚醚废水研究

采用UV-Fenton法处理实际聚醚废水,并通过响应曲面法对UV-Fenton法的运行参数进行优化,以H2O2投加量、FeSO4·7H2O投加量和处理时间为自变量,以废水的COD去除率及出水氨氮浓度为响应值,进行中心组合实验设计。同时,采用气相色谱/质谱技术对UV-Fenton法处理前后废水中污染物进行分析和鉴定。结果表明:(1)最优参数条件为H2O2和COD质量比1.49、FeSO4·7H2O和H2O2质量比0.83、处理时间71min,此时COD去除率为62.3%,出水氨氮质量浓度为45.5mg/L。(2)模型的拟合程度较高,两个响应值方程的决定系数(R2)分别为0.986 4、0.961 6。(3)进水中主要污染物有37种,经UV-Fenton法处理后出水中降低至29种,总有机物丰度降低约93.4%。(4)UV-Fenton法对醚类、酯类或酰胺类大分子有机物具有显著的降解效果,可将其转化为短链的烃类及醇类物质。     

内循环微电解对天然气中H2S的处理及其工艺的优化

天然气已经成为工业生产中的重要能源,但天然气中含有大量的H_2S,在加工运输过程中会造成管道腐蚀等问题。因此,天然气脱硫是其加工利用过程中重要的一步。将内循环微电解技术用于天然气中H_2S的处理,分别考察了反应时间、通气速率、铁炭比和pH对H_2S去除效果的影响,筛选出影响H_2S去除效果的主控因子,采用Box-Behnken响应曲面法对处理H_2S的反应条件进行了优化。最终确定的最佳反应条件:反应时间为30 min、通气速率为0.33 m~3·h~(-1)、铁炭比为3∶2和pH=6.1,在最佳反应条件下进行验证实验,结果表明,H_2S的去除率可达到84.6%,其落在模型预测值的95%置信区间(80.16%～100%)内,经内循环微电解技术处理后,H_2S含量能够达到《天然气》(GB 17820-2012)中三类标准。因此,内循环微电解技术可以有效地去除天然气中的H_2S,研究结果可为内循环微电解应用于天然气中H_2S的处理提供参考,同时为天然气中H_2S的处理提供了一种简单高效的技术方法。     

响应曲面法对污泥热解剩余半焦吸附水中刚果红的优化

为了实现市政脱水污泥的资源化,以污泥快速热解制备富氢燃气剩余半焦作为吸附材料,对刚果红(CR)模拟染料废水进行了吸附研究。采用响应曲面法的Box-Behnken实验设计原理探究了吸附剂投加量、CR初始浓度、温度和溶液pH对CR去除率的影响,并分析了剩余半焦对CR的吸附机理。结果表明:各因素对CR去除率的影响顺序为吸附剂投加量CR初始浓度溶液pH温度;最佳吸附条件下CR的去除率为98.97%,与预测值(99.61%)基本吻合;由交互作用响应曲面分析结果得出,适当的增加吸附剂投加量,降低CR初始浓度和溶液pH均有助于提高CR的去除率;污泥热解剩余半焦的XRD和FT-IR表征结果显示,其主要成分为含硅无机物,BET结果显示孔隙结构发达,可提供较多的吸附位点;吸附CR后,没有新的官能团产生,表明剩余半焦对CR的吸附主要为物理吸附。     

油基岩屑热脱附处理工艺参数优化

为了探究热脱附装置降低能耗的方法,对新疆油田某井油基岩屑热脱附处理工艺参数进行了研究。结果表明:在残渣的含油率≤2%的标准下,当加热温度、停留时间、油基岩屑固相含量这3个关键因素变量分别为350～550℃、35～55 min、60%～90%时,油基岩屑热脱附处理后残渣的含油率能达到标准要求;在以上条件下,以能耗为考核指标,通过响应曲面法研究发现,单因素变量的交互项均对能耗影响显著;将加热温度由550℃降低至430℃时,停留时间由45 min降至40 min,能耗可节约17.47%,残渣的含油率0.3%;通过调整热脱附工艺参数,可在油基岩屑热脱附处理后残渣的含油率达标的基础上,实现节能降耗。上述研究结果可为合理设置油基岩屑热脱附装置的运行工艺参数提供参考。