RSM优化SCWO处理高浓度氨氮化肥废水的研究

doi:10.11894/iwt.2018-0498

工业水处理 ›› 2019, Vol. 39 ›› Issue (6): 43-47. doi: 10.11894/iwt.2018-0498

RSM优化SCWO处理高浓度氨氮化肥废水的研究

郑烨¹(),陈淼超²

1. 江苏食品药品职业技术学院, 江苏淮安 223003
2. 巢湖学院应用数学学院, 安徽合肥 238000

收稿日期:2019-02-27 出版日期:2019-06-20 发布日期:2019-08-07
作者简介:郑烨(1980-),硕士,讲师。电话:13511559747, E-mail:1363312694@qq.com
基金资助:
安徽省高等学校自然科学重点项目(KJ2017A453);安徽省省级质量工程教学研究一般项目(2016jyxm0693);中国博士后科学基金资助项目(2015M572327);巢湖学院自然科学一般项目(XLY-201503)

Research on the RSM optimized SCWO method for the treatment of waste-water containing highly concentrated ammonia nitrogen chemical fertilizer

Ye Zheng¹(),Miaochao Chen²

1. Jiangsu Food & Pharmaceutica Science College, Huai'an 223003, China
2. School of Applied Mathematica, Chaohu University, Hefei 238000, China

Received:2019-02-27 Online:2019-06-20 Published:2019-08-07
Supported by:
安徽省高等学校自然科学重点项目(KJ2017A453);安徽省省级质量工程教学研究一般项目(2016jyxm0693);中国博士后科学基金资助项目(2015M572327);巢湖学院自然科学一般项目(XLY-201503)

摘要/Abstract

摘要：

针对化肥废水难生物降解的特性，采用超临界水氧化（SCWO）法对其进行处理。通过响应面法（RSM）对影响处理效果的各因素进行了研究，建立了NH₃-N去除率的二次回归模型，优化了处理条件。结果表明，各因素对NH₃-N去除率影响的显著性依次为温度>过氧比>压力>反应时间。在优化条件下，NH₃-N去除率预测值为97.11%。对比实测值与模型预测值，二者偏差介于-3.88%~2.14%，采用该模型预测值代替实验值进行分析具有较高的可信度。

关键词: 超临界水氧化, 化肥废水, 响应面法

Abstract:

Aiming at the refractory biodegradation characteristic of chemical fertilizer wastewater, supercritical water oxidation(SCWO) method has been used for its treatment. Every factor that affects the treatment effects has been investigated by response surface method(RSM), the quadratic regression model of NH₃-N removing rate established, and the treatment condition optimized. The results show that the sequence of all the factors that have significant influence on NH₃-N removing rates are temperature > peroxide ratio > pressure > reaction time. Under optimized conditions, the predicted value of NH₃-N removing rate is 97.11%. Comparing the measured value with predicted value, it is found that the deviation of them is between -3.88% to 2.14%. The analysis using the predicted value of the model instead of using measured value has higher reliability.

Key words: supercritical water oxidation, chemical fertilizer wastewater, response surface method

中图分类号:

X703.1

郑烨,陈淼超. RSM优化SCWO处理高浓度氨氮化肥废水的研究[J]. 工业水处理, 2019, 39(6): 43-47.

Ye Zheng,Miaochao Chen. Research on the RSM optimized SCWO method for the treatment of waste-water containing highly concentrated ammonia nitrogen chemical fertilizer[J]. Industrial Water Treatment, 2019, 39(6): 43-47.

https://www.iwt.cn/CN/Y2019/V39/I6/43

图/表 7

参考文献 12

1	韩宪平, 陆朝阳, 戴建军, 等. 化肥废水零排放工程实践[J]. 环境科技, 2009, 22 (1): 38- 40. URL
2	崔志广, 孙体昌, 邹安华, 等. 用沉淀气浮法回收化肥厂废水中氨氮及机理研究[J]. 工业水处理, 2005, 25 (12): 40- 42. URL
3	梁琛, 王树众, 公彦猛, 等. 超临界水氧化处理垃圾渗滤液的响应面法优化[J]. 环境科学学报, 2013, 33 (12): 3275- 3284. URL
4	孟兆龙.超临界水氧化处理DDNP废水研究[D].太原:中北大学, 2008. URL
5	王齐.超临界水氧化处理印染废水试验研究[D].太原:太原理工大学, 2013. URL
6	廖传华, 李永生, 朱跃钊. 造纸黑液超临界水氧化过程的能流分析与经济评价[J]. 中国造纸学报, 2010, 25 (3): 58- 63. URL
7	陈瑞勇.超临界水氧化技术处理焦化废水[D].太原:太原理工大学, 2005. URL
8	周鑫, 孙海龙, 张泽乾. 响应面法在污水处理工艺优化中的应用[J]. 化学研究与应用, 2017, 29 (6): 753- 760. doi: 10.3969/j.issn.1004-1656.2017.06.001
9	Goto R , Shifamizu D , Kodama A . Kinetic analysis for ammonia decomposition in supercritical water oxidation of sewage sludge[J]. Industrial & Engineering Chemistry Research, 1999, 38 (11): 4500- 4503. URL
10	Ma Chengyu , Jiang Anxi , Peng Yingli , et al. Corrosion of some Ni-base alloy stainless steels in chloride solution for supercritical water oxidation process[J]. Journal of Process Engineering, 2006, 16 (1): 124- 127. URL
11	Dong Ziqiang , Chen Weixing , Zheng Wenyue , et al. Corrosion behavior of chromium oxide based ceramics in supercritical water(SCW) environments[J]. Corrosion Science, 2012, 65, 461- 471. doi: 10.1016/j.corsci.2012.08.048
12	王世君, 郭翠. 超临界水氧化技术应用研究进展[J]. 中国石油和化工标准与质量, 2011, 31 (11): 64. doi: 10.3969/j.issn.1673-4076.2011.11.037

因素	编码	水平
因素	编码	-2	-1	0	1	2
反应温度/℃	X₁	400	450	500	550	600
反应时间/min	X₂	2	4	6	8	10
过氧比	X₃	1.5	2.0	2.5	3.0	3.5
压力/MPa	X₄	22	24	26	28	30

因素	编码	水平
因素	编码	-2	-1	0	1	2
反应温度/℃	X₁	400	450	500	550	600
反应时间/min	X₂	2	4	6	8	10
过氧比	X₃	1.5	2.0	2.5	3.0	3.5
压力/MPa	X₄	22	24	26	28	30

实验序号	X₁	X₂	X₃	X₄	Y/%
实验序号	X₁	X₂	X₃	X₄	实验	预测值
1	1	1	1	1	96.77	96.57
2	0	0	0	2	94.73	94.42
3	-1	-1	-1	0	87.77	89.50
4	0	0	0	1	95.06	95.24
5	1	1	-1	1	96.94	96.79
6	0	-2	0	0	92.14	93.90
7	1	1	1	-1	96.07	96.79
8	0	0	0	0	95.57	95.18
9	-1	-1	-1	1	88.68	90.17
10	-1	1	-1	1	93.17	90.35
11	2	0	0	0	96.88	96.84
12	0	0	0	0	93.83	95.18
13	1	1	-1	-1	95.18	95.33
14	0	0	0	0	95.87	95.18
15	1	1	1	-1	96.57	96.79
16	0	2	0	0	95.90	95.18
17	0	0	2	0	94.40	96.14
18	1	-1	-1	-1	94.06	94.03
19	-1	1	1	1	92.84	92.77
20	-1	1	1	-1	92.35	92.99
21	0	0	-2	0	92.27	92.06
22	0	0	0	0	95.46	95.18
23	-2	0	0	0	86.77	86.96
24	0	0	0	0	95.29	95.18
25	0	0	0	-2	94.16	92.42
26	-1	-1	1	1	90.86	92.79
27	1	-1	1	1	96.39	96.23
28	1	-1	-1	1	95.74	96.25
29	-1	1	-1	-1	92.77	88.89
30	-1	-1	1	-1	90.11	92.25

实验序号	X₁	X₂	X₃	X₄	Y/%
实验序号	X₁	X₂	X₃	X₄	实验	预测值
1	1	1	1	1	96.77	96.57
2	0	0	0	2	94.73	94.42
3	-1	-1	-1	0	87.77	89.50
4	0	0	0	1	95.06	95.24
5	1	1	-1	1	96.94	96.79
6	0	-2	0	0	92.14	93.90
7	1	1	1	-1	96.07	96.79
8	0	0	0	0	95.57	95.18
9	-1	-1	-1	1	88.68	90.17
10	-1	1	-1	1	93.17	90.35
11	2	0	0	0	96.88	96.84
12	0	0	0	0	93.83	95.18
13	1	1	-1	-1	95.18	95.33
14	0	0	0	0	95.87	95.18
15	1	1	1	-1	96.57	96.79
16	0	2	0	0	95.90	95.18
17	0	0	2	0	94.40	96.14
18	1	-1	-1	-1	94.06	94.03
19	-1	1	1	1	92.84	92.77
20	-1	1	1	-1	92.35	92.99
21	0	0	-2	0	92.27	92.06
22	0	0	0	0	95.46	95.18
23	-2	0	0	0	86.77	86.96
24	0	0	0	0	95.29	95.18
25	0	0	0	-2	94.16	92.42
26	-1	-1	1	1	90.86	92.79
27	1	-1	1	1	96.39	96.23
28	1	-1	-1	1	95.74	96.25
29	-1	1	-1	-1	92.77	88.89
30	-1	-1	1	-1	90.11	92.25

方差来源	平方和	自由度	均方	F值	P值>F	显著性
模型	212.27	14	15.16	49.75	< 0.000 1	高度显著
X₁	146.77	1	146.77	481.56	< 0.000 1	高度显著
X₂	24.87	1	24.87	81.59	< 0.000 1	高度显者
X₃	5.91	1	5.91	19.39	0.000 5	显著
X₄	2.44	1	2.44	8.00	0.012 8	显著
X₁X₂	6.90	1	6.90	22.65	0.000 3	显著
X₁X₄	0.12	1	0.12	0.41	0.533 4	不显著
X₂X₃	2.81	1	2.81	9.23	0.008 4	显著
X₂X₄	0.041	1	0.041	0.13	0.719 3	不显著
X₃X₄	0.56	1	0.56	1.83	0.196 5	不显著
X₁²	18.53	1	18.53	60.81	< 0.000 1	高度显著
X₂²	2.02	1	2.01	6.60	0.021 2	显著
X₃²	5.36	1	5.36	17.58	0.000 8	显著
X₄²	0.75	1	0.74	2.43	0.138 3	不显著
残差	4.59	15	0.30
失拟项	2.03	10	0.20	0.40	0.899 6	不显著
纯误差	2.56	5	0.51
总差	217.01	29

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

RSM优化SCWO处理高浓度氨氮化肥废水的研究

Research on the RSM optimized SCWO method for the treatment of waste-water containing highly concentrated ammonia nitrogen chemical fertilizer

RichHTML

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 7

参考文献 12

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	谢亮, 石姝彤, 郑帅, 吴隽玮, 孙鑫格, 张琦, 杨萍萍, 曾玉彬. 高温超稠油采出水的电絮凝实验及机理分析[J]. 工业水处理, 2024, 44(6): 101-110.
[2]	王炜, 徐斌, 吴玮, 吴兵党, 甘永海, 崔益斌. 淤泥基免烧材料的制备及磷吸附机理研究[J]. 工业水处理, 2024, 44(12): 77-85.
[3]	陈用泷, 方伟, 李思阳, 骆其金, 谢刚, 吴泽璇, 王艺霖, 黎京士. 响应面法优化零价铁活化过硫酸盐处理酱香型白酒废水[J]. 工业水处理, 2024, 44(1): 119-125.
[4]	袁可, 李瑞鹏, 单文澜. 响应面法优化焦化废水生化尾水混凝药剂投加量研究[J]. 工业水处理, 2024, 44(1): 157-161.
[5]	杨东豫, 李济源. 响应面法优化预涂动态膜处理城镇污水研究[J]. 工业水处理, 2023, 43(6): 111-116.
[6]	高雅, 梁栋, 常欢, 何佩霖, 刘新. 中药通草渣对水中亚甲基蓝吸附效能与机理的研究[J]. 工业水处理, 2023, 43(4): 121-129.
[7]	刘悦, 刘岩, 柴涛, 田楠, 王晨. 甲基肼废水的超临界/过热近临界水氧化降解研究[J]. 工业水处理, 2023, 43(2): 76-81.
[8]	秦强, 夏晓彬, 李世斌, 王帅. 超临界水氧化技术及其在放射性废物处理的应用[J]. 工业水处理, 2022, 42(9): 38-45.
[9]	唐维, 王全红, 刘永红, 王宁, 贺超. 响应面法优化TiO₂/ACF光催化连续处理ARB废水研究[J]. 工业水处理, 2022, 42(9): 79-86.
[10]	刘宏, 陈猛, 张鹏, 杨留留, 陈厚望, 王利刚. 响应面优化氧化锌催化超声降解十二烷基苯磺酸钠[J]. 工业水处理, 2022, 42(8): 149-156.
[11]	张亚朋, 侯吉礼, 崔龙鹏, 王志强, 刘艳芳, 郎子轩. 催化超临界水氧化技术研究进展[J]. 工业水处理, 2022, 42(1): 29-37.
[12]	张鹏,刘宏,陈厚望,叶仕青,陈猛,杨留留. 响应曲面法优化树脂吸附2-氨基-4-乙酰氨基苯甲醚[J]. 工业水处理, 2021, 41(6): 196-201.
[13]	姜伟立,公彦猛,舒胜,陆嘉昂. 吡啶的超临界水氧化处理实验研究[J]. 工业水处理, 2021, 41(3): 35-39.
[14]	兰树仁,柴涛,刘玉存,侯瑞琴,刘雯雯. 催化超临界水氧化技术处理硝酸肼和无水肼[J]. 工业水处理, 2020, 40(9): 80-84.
[15]	卢贵玲,朱孟府,邓橙,李颖,刘红斌,马军. 响应面法优化过氧化氢强化水力空化去除双酚A[J]. 工业水处理, 2019, 39(8): 44-48.

模态框（Modal）标题

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

RSM优化SCWO处理高浓度氨氮化肥废水的研究

Research on the RSM optimized SCWO method for the treatment of waste-water containing highly concentrated ammonia nitrogen chemical fertilizer

RichHTML

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 7

参考文献 12

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价