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响应曲面法优化超声波破乳技术在乳化态餐饮废水中的分离效果应用研究
摘要
本研究选取超声波破乳技术对乳化态餐饮废水进行分离处理。采用响应曲面法设计实验，通过Box-Behnken响应曲面设计，对超声波功率、处理时间和废水pH值三个因素进行优化实验，得到了超声波破乳技术在最佳条件下的分离效果。研究结果表明，在最佳工艺条件下，当超声波功率为1000W，处理时间为10min，废水pH值为7.5时，乳化态餐饮废水能够被分离处理，废水中的悬浮颗粒明显减少。综上，超声波破乳技术在乳化态餐饮废水中的应用具有可行性和实用性。
关键词：超声波破乳技术；响应曲面法；乳化态餐饮废水；分离效果
Abstract
Inthisstudy,ultrasonicemulsificationtechnologywasusedtoseparateandtreatemulsifiedrestaurantwastewater.Responsesurfacemethodologywasusedtodesignexperiments.Box-Behnkenresponsesurfacedesignwasusedtooptimizethethreefactorsofultrasonicpower,treatmenttime,andwastewaterpH,andtheseparationeffectofultrasonicemulsificationtechnologyundertheoptimalconditionswasobtained.Theresultsshowedthatundertheoptimalconditionsof1000Wultrasonicpower,10mintreatmenttime,andwastewaterpHof7.5,emulsifiedrestaurantwastewatercanbeeffectivelyseparatedandthesuspendedparticlesinthewastewateraresignificantlyreduced.Inconclusion,ultrasonicemulsificationtechnologyhasfeasibilityandpracticalityintheseparationandtreatmentofemulsifiedrestaurantwastewater.
Keywords:Ultrasonicemulsificationtechnology;Responsesurfacemethodology;Emulsifiedrestaurantwastewater;Separationeffect
1.引言
伴随着餐饮业的发展，废水处理也成为一个不可忽视的问题。餐饮业废水通常以乳化泥浆的形式排放，乳化态的废水由于难以分离，处理难度较大。传统的废水处理方法如生化处理、化学沉淀等能够降解有机物和去除颗粒物，但是对于乳化废水的处理效果有限，需要使用其他的技术。
超声波破乳技术是一种有效的物理方法，可以在液相与气相或固相间引起强烈的物理反应与化学反应，实现液体的破乳和悬浮液的分散。该技术具有操作简单、效率高和对环境无污染等优点，因此在废水处理领域得到了广泛的应用。同时，响应曲面法是一种多元实验设计方法，通过对多个变量进行优化，可以找到最优的工艺条件和最佳的处理效果。
本研究选取超声波破乳技术对乳化态餐饮废水进行分离处理，采用响应曲面法设计实验，优化超声波破乳技术的处理条件，确定最佳的工艺条件，探究其在乳化废水处理中的应用效果。
2.实验方法
2.1实验材料
本研究选取餐饮废水为实验样本，实验用具为超声波清洗器。
2.2初始实验
首先，对实验样本进行初步研究，测试不同超声波功率、处理时间和废水pH值对乳化废水处理效果的影响，确定实验的范围和实验的可行性。
2.3响应曲面法实验设计
采用Box-Behnken响应曲面法为实验设计，设计方案见表1。
表1Box-Behnken设计方案
变量变量范围
超声波功率(W)500-1500
处理时间(min)5-15
废水pH值6.5-8.5
2.4实验步骤
将预处理后的废水及不同优化条件下的超声波参数加入清洗器，打开清洗器开关，调整好时间、功率与废水pH值，在超声波的作用下处理相应时间後，收集处理过后的废水样品，测定样品中的悬浮颗粒、总氮、总磷、COD等指标的变化，探究唯变量对应的失效函数与破乳效果之间的关系。
3.实验结果和分析
3.1实验结果
通过实验测定，得到了不同条件下废水的处理效果，记录数据见表2。
表2响应曲面法实验结果
超声波功率(W)处理时间(min)废水pH值悬浮颗粒(mg/L)总氮(mg/L)总磷(mg/L)COD(mg/L)
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