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响应面法优化O₃/H₂O₂组合工艺处理制浆中段废水的研究

- ORCID：
郭怡璇 ¹
- ORCID：
刘明友 ¹
✉
- ORCID：
李劲松 ²

1. 华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室，广东广州，510640； 2. 牡丹江恒丰纸业股份有限公司，黑龙江牡丹江，157013

中图分类号： X793

最近更新：2023-07-24

DOI：10.11980/j.issn.0254-508X.2023.07.008

摘要

本研究为提高臭氧（O₃）氧化处理制浆中段废水的COD去除率，以广西某造纸厂制浆中段废水为研究对象，采用O₃/H₂O₂组合工艺对其进行高级氧化处理。分别探究了废水初始pH值、O₃用量、H₂O₂用量、反应时间和搅拌速度等影响因素对废水色度和COD去除效果的影响。为提高最优工艺参数的精确度，对O₃/H₂O₂组合工艺参数进行响应面优化法分析。结果表明，在废水初始pH值=8、H₂O₂用量为1.0 mL/L、O₃用量为480 mg/L的工艺条件下，废水色度为85.7倍，色度去除率为99.3%；COD_Cr达208.2 mg/L，COD_Cr去除率为84.5%。

关键词

臭氧; 过氧化氢; 高级氧化处理; 响应面; 制浆中段废水

制浆造纸废水具有排放量大、组成成分复杂、污染物浓度高等特点，是我国工业污染的主要来源之一^[

1]。国内外学者研究发现，虽然臭氧（O₃）氧化法对制浆造纸废水有着良好的色度去除效果，但对废水中的有机物脱除量却很少，具体表现在化学需氧量（COD）和总有机碳（TOC）去除率低^{[参考文献 2

百度学术}2]。这可能是因为O₃单独氧化制浆中段废水时，其本身具有高度的选择性^{[参考文献 3

百度学术}3]，难以对有机物进行彻底的氧化降解。因此，促使O₃产生无选择性、强氧化性的自由基（·OH）成为废水处理研究的主要方向。目前常见的O₃类高级氧化法有O₃/H₂O₂法、O₃/UV法、超声-O₃法、O₃/H₂O₂/UV法等^{[参考文献 4-5}4-5]。常见氧化剂的氧化电位如表1所示。

表1 氧化剂的氧化电位^{[参考文献 6

百度学术}6]

Table 1 Oxidation potential of oxidants^{[参考文献 6

百度学术}6]

氧化剂	半反应	氧化电位/V
·OH	·OH+H⁺+e→H₂O	2.80
O₃	O₃+2H⁺+2e→O₂+H₂O	2.07
H₂O₂	H₂O₂+2H⁺+2e→H₂O	1.77
HClO	HClO+2H⁺+2e→2Cl^-+H₂O	1.63
Cl₂	Cl₂+2e→2Cl^-	1.36

张萌^[

7]对废水中的浮选药剂丁基黄药分别采用O₃、O₃/H₂O₂、O₃/UV法等进行氧化处理，研究发现，O₃/H₂O₂法在有效性和经济性两方面均优于其他两种方法。在O₃/H₂O₂处理体系中，O₃用量低于单独O₃氧化处理体系，便可达到更好的处理效果。虽然O₃/UV法的处理效果同样明显，但紫外光耗能大且费用昂贵。王绍温^{[参考文献 8

百度学术}8]采用O₃/H₂O₂组合氧化工艺对模拟印染废水进行了研究，结果表明，废水色度去除率达97%，COD_Cr去除率达80%。通过紫外光谱和气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）扫描处理前后废水，发现印染废水中的大分子物质酸性红已经被氧化降解。

O₃/H₂O₂组合工艺是利用O₃自身分解产生的·OH氧化处理污染物的化学反应。碱性环境下，废水中有大量的OH^-，O₃与其发生化学反应，生成HO₂·，同时H₂O₂也会部分分离形成HO₂·，而HO₂·是·OH的引发剂，因此，O₃/ H₂O₂组合工艺能有效提高·OH的反应生成速率^[

9]。O₃/H₂O₂组合工艺深度氧化处理废水中污染物质的反应机理如式(1)~式(3)所示^{[参考文献 10

百度学术}10]。

O_{3} + H O^{-} \to O_{2} + H O_{2}^{-}

（1）

H_{2} O_{2} \to H O_{2}^{-} + H^{+}

（2）

O_{3} + H O_{2}^{-} \to 2 \cdot O H

（3）

产生的·OH进一步与O₃、H₂O₂、HO₂、OH^-等反应，其中最重要的反应如式(4)~式(8)所示^[

10]。

O_{3} + \cdot O H \to H O_{2} \cdot + O_{2}

（4）

H_{2} O_{2} + \cdot O H \to H O_{2} \cdot + H_{2} O

（5）

H O_{2}^{-} + \cdot O H \to H O_{2} \cdot + H O^{-}

（6）

H O^{-} + \cdot O H \to H_{2} O + O^{-}

（7）

H O_{2} \cdot \to O_{2}^{-} + H^{+}

（8）

同时也存在式(9)平衡^[

10]。

H_{2} O \to H O \cdot + H^{+}

（9）

由此可见， $H O_{2}^{-}$ 的产生能够促使O₃分解，产生高浓度的·OH，引发链式反应。本研究重点探讨了O₃/H₂O₂组合工艺高级氧化处理制浆中段废水的效果。采用单因素法探究废水初始pH值、O₃用量、H₂O₂用量、搅拌速度和反应时间对制浆中段废水处理效果的影响，接着采用响应面分析法对其进行优化，以便得出最优工艺参数。

1 实验

1.1　实验原料与试剂

实验所用废水取自广西某造纸厂制浆中段废水，呈深棕色，废水的初始pH值为（8.0±0.2），色度为12075 倍，COD_Cr为1343.9 mg/L。实验所用试剂硫酸、碘化钾、硫酸汞、硝酸银、重铬酸钾均为分析纯；采用质量分数为30%的H₂O₂、纯度为99.2%的氧气（O₂）。

1.2　实验仪器与设备

本实验所用主要仪器设备如表2所示，O₃氧化处理制浆中段废水装置如图1所示。

表2 主要仪器设备

Table 2 Experimental apparatus and equipments

仪器	生产厂家
KCF-SF100B臭氧发生器	江苏康尔公司
JC-101COD恒温加热器	青岛聚创环保设备有限公司
微机型铂-钴色度仪	北京顺科达有限公司
UV-1900紫外可见分光光度计	上海菁华科技仪器有限公司
DJ-1大功率磁力搅拌器	金坛市富华仪器有限公司
pH计	上海雷磁仪器有限公司
101-2B恒温鼓风干燥器	上海尚仪仪器设备有限公司

图1 O₃氧化制浆中段废水流程图

Fig. 1 O₃ oxidation of middle-stage pulping wastewater flow diagram

1.3　实验方法

采用臭氧发生器自制O₃，在室温下，用一定量的硫酸和氢氧化钠调节废水初始pH值为2~12，然后将废水装入自制的臭氧反应釜，将O₃送入反应釜，再通过盛有KI溶液的尾气瓶吸收未反应的O₃。控制O₃用量为320~960 mg/L，H₂O₂用量为0.5~2.5 mL/L，反应时间为0~20 min，搅拌速度为0~900 r/min。

紫外可见光分析法：处理前后废水采用紫外可见分光光度计测定，水样经沉淀后，使用0.45 μm的滤膜过滤，比色皿2 cm，波长范围200~1000 nm，以120 nm/min的速率对处理后的废水进行扫描。

1.4　分析与检测

COD的测定：采用重铬酸钾法，参照HJ 828—2017；色度的测定：采用铂钴比色法，参照GB/T 11903—89；pH值的测定：采用玻璃电极法，参照HJ 1147—2020。

2 结果与讨论

2.1　H₂O₂强化O₃深度氧化工艺的单因素实验

2.1.1　初始pH值

本实验控制反应时间10 min，O₃用量480 mg/L，H₂O₂用量1.5 mL/L，搅拌速度700 r/min。废水初始pH值依次调至2、4、6、8、10、12，探究废水初始pH值对其色度、COD_Cr处理效果的影响，具体结果如图2所示。

图2 初始pH值对废水处理效果的影响

Fig. 2 Effect of initial pH value on wastewater treatment

由图2可知，废水初始pH值对其色度的影响效果不显著，色度去除率接近于100%。废水初始pH值对COD_Cr的影响较大，当初始pH值<8时，COD_Cr去除率随着pH值的增加而增加；当初始pH值=8时，COD_Cr的去除率达81.1%，出水COD_Cr降至253.6 mg/L；色度去除率达99.2%，色度降至95.4倍。这主要是因为催化O₃氧化降解制浆废水有直接氧化和间接氧化两种形式^[

11]。一般而言，在酸性环境中，O₃的直接氧化反应占主导地位，此时O₃分子与废水中的污染物直接发生化学反应；在碱性环境中，以自由基反应机理为主，OH^-催化O₃产生·OH间接氧化降解污染物^{[参考文献 6

百度学术}6]。提高废水初始pH值可以加速产生氧原子自由基，加速水中有机污染物的氧化降解，从而促进自由基反应的进行。因此，初始pH值=8时，O₃的间接反应过程得到了显著的增加，产生了更多的·OH，提高了废水COD的去除率^{[参考文献 12

百度学术}12]；但随着废水初始pH值的继续增大，过量的OH^-产生大量的HO₂^-与·OH发生猝灭反应^{[参考文献 13

百度学术}13]，即反应体系中的·OH减少，因此，废水COD_Cr的去除率下降。

2.1.2　H₂O₂用量

本实验控制反应时间10 min，废水初始pH值=8，O₃用量480 mg/L，搅拌速度700 r/min。H₂O₂用量依次调节至0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mL/L，探究H₂O₂用量对废水色度、COD_Cr处理效果的影响，具体结果如图3所示。

图3 H₂O₂用量对废水处理效果的影响

Fig. 3 Effect of H₂O₂ dosage on wastewater treatment

由图3可知，当H₂O₂用量为1.0 mL/L时，COD_Cr去除率最大，达83.8%，出水COD_Cr降至217.8 mg/L；色度去除率为99.3%，色度为88.2倍。其原因在于O₃和H₂O₂的总反应式可归纳为式(10)^[

14]。

H₂O₂+O₃→2·OH+3O₂

（10）

O₃单独处理废水时，由于O₃分子具有高度选择性，优先与废水中的发色基团反应，导致难降解有机物难以被去除，因此，COD_Cr去除效果不佳。随着H₂O₂用量的增加，H₂O₂作为促进剂在O₃体系中生成大量的·OH^[

15]，· OH氧化性强，能有效去除废水中的有机污染物。而随着H₂O₂用量的继续增加，H₂O₂作为弱酸生成的共轭碱HO₂^-以及H₂O₂均会和·OH进行反应，导致废水中·OH浓度降低，使得O₃/H₂O₂体系的氧化效果减弱^{[参考文献 16-17}16-17]。过量的H₂O₂对整个反应过程起抑制作用，且HO₂·氧化性低于·OH，抑制作用比促进作用更显著^{[参考文献 18

百度学术}18]。

2.1.3　O₃用量

本实验控制反应时间10 min，废水初始pH值=8，H₂O₂用量1.0 mL/L，搅拌速度700 r/min。O₃用量依次调至320、480、640、800、960 mg/L，探究O₃用量对废水色度、COD_Cr处理效果的影响，具体结果如图4所示。

图4 O₃用量对处理效果的影响

Fig. 4 Effect of O₃ dosage on wastewater treatment

由图4可知，O₃用量对废水色度和COD_Cr的影响均较为显著。当O₃用量为480 mg/L时，色度和COD_Cr去除率均达到最大值。当O₃用量>480 mg/L时，继续通入O₃，色度和COD_Cr去除率趋于平缓。这是因为当O₃用量为0时，反应体系中仅存在H₂O₂一种氧化剂，而H₂O₂的氧化性低于O₃和·OH，因此，氧化效果不佳。当O₃用量增加时，O₃和H₂O₂不断发生自由基连锁反应，生成了HO₂·和·OH，HO₂·会参与连锁反应，从而生成更多的·OH。但当O₃/H₂O₂处理体系中存在大量的O₃时，废水中的H₂O₂被耗尽，此时自由基的连锁反应被抑制^[

19]，整个化学反应由化学反应速率决定，继续增加O₃用量，对降解效率的提升不明显^{[参考文献 20

百度学术}20]。因此，O₃/H₂O₂组合工艺中O₃合适用量为480 mg/L。

2.1.4　反应时间

本实验控制废水初始pH值=8，H₂O₂用量1.0 mL/L，O₃用量480 mg/L，搅拌速度700 r/min。反应时间依次调至5、10、15、20 min，探究反应时间对废水色度、COD_Cr处理效果的影响，具体结果如图5所示。

图5 反应时间对废水处理效果的影响

Fig. 5 Effect of reaction time on wastewater treatment

由图5可知，当反应时间为10 min时，色度和COD_Cr去除率最大，随着反应的继续进行，色度和COD_Cr去除率的增加变得平缓。主要原因是：O₃和OH^-反应分解产生·OH，·OH能够快速与废水中的有机污染物进行化学反应，但O₃分解的中间产物的氧化速率较低，且反应过程中的中间产物会抑制·OH的产生^[

21]。随着反应时间的延长，废水COD_Cr去除率不再增加。因此，当反应时间为10 min时，色度和COD_Cr去除率最大，O₃/H₂O₂处理体系的氧化反应效果最佳。

2.1.5　搅拌速度

本实验控制废水初始pH值=8，H₂O₂用量1.0 mL/L，O₃用量480 mg/L，反应时间10 min。搅拌速度依次调至500、600、700、800、900 r/min，探究搅拌速度对废水色度、COD_Cr处理效果的影响，具体结果如图6所示。

图6 搅拌速度对废水处理效果的影响

Fig. 6 Effect of stirring speed on wastewater treatment

由图6可知，当搅拌速度为700 r/min时，色度和COD_Cr去除率最大，随着搅拌速度的继续增大，废水色度和COD_Cr去除率趋于平缓。这是因为O₃进入水相时，微溶于水，当在静止条件下时，O₃受有机物表面液膜阻力影响而难以将其氧化降解，导致O₃的传质速率下降，脱色效果不理想^[

22]。随着搅拌速度的不断增加，O₃可以与水中的污染物更快接触，从而防止其无效分解；O₃氧化反应速率得到一定改善，继续增加搅拌速度，其增幅甚小。因此，确定搅拌速度为700 r/min时，色度和COD_Cr去除率最大，O₃/H₂O₂处理体系的氧化反应效果最佳。

2.2　响应面分析法优化O₃/H₂O₂氧化工艺

本研究分析了废水初始pH值、H₂O₂用量、O₃用量之间的关系，及其对深度氧化处理废水后色度和COD_Cr去除率的影响。

2.2.1　响应面分析实验设计

基于2.1的单因素实验，选取3个显著影响废水处理效果的实验因素（分别为废水初始pH值（A）、H₂O₂用量（B）、O₃用量（C），以色度去除率和COD_Cr去除率为评价指标，利用design-expert 8.0软件设计Box-Behnken中心组合实验，因素水平表见表3。

表3 因素水平表

Table 3 Factor and level of experiment

因素	水平
因素	1	2	3
A	6	8	10
B	0.5	1.0	1.5
C	320	480	640

以氧化处理后废水的色度和COD_Cr去除率2个响应值作为评价指标，具体结果见表4。

表4 Box-Behnken实验响应值结果

Table 4 Box-Behnken design and response results

实验编号	A	B/mL·L^-1	C/mg·L^-1	色度去除率/%	COD_Cr去除率/%
1	8	0.5	320	97.4	78.3
2	6	1.5	480	97.4	79.2
3	6	1.0	320	96.7	77.9
4	8	1.0	480	99.4	84.5
5	10	1.0	320	97.6	78.1
6	8	1.5	320	97.1	77.3
7	8	1.0	480	99.3	84.6
8	10	1.5	480	97.6	79.4
9	6	0.5	480	98.0	80.2
10	8	0.5	640	99.8	85.0
11	8	1.0	480	99.2	84.5
12	10	1.0	640	99.7	84.9
13	8	1.0	480	99.2	84.5
14	6	1.0	640	99.8	85.2
15	10	0.5	480	98.5	79.8
16	8	1.5	640	99.2	84.5
17	8	1.0	480	99.5	84.6

2.2.2　各因素对色度去除率的影响

利用软件对表4中实验结果进行回归方差分析，建立色度去除率与自变量A、B、C之间的多元二次方程，具体见式(11)。

色度去除率（%）=99.33+0.18A-0.30B+1.21C-0.07AB-0.22AC-0.06BC-0.69A²-0.74B²-0.20C²

（11）

表5为色度去除率回归模型显著性检验。由表5可知，失拟项P值>0.05，模型P值<0.0001，说明模型的拟合度高，可以很好地用于后续的数据分析。由表5还可知，改变模型一次项中的A、B、C，对废水色度去除率有明显的作用，其中O₃用量对废水的脱色效果影响最大。该模型的校正系数R²=17.89/18.05=0.9911，说明色度去除率的变化中有99.11%来源于响应因素，即废水初始pH值、H₂O₂用量和O₃用量，可以较好地反应这些实验因素与色度去除率的关系。

表5 色度去除率回归模型显著性检验

Table 5 Significance test of colority removal rate regression model

方差来源	平方和	自由度	均方	F值	P值	显著性
模型	17.89	9	1.99	84.75	<0.0001	极显著
A	0.2556	1	0.2556	10.90	0.0131	显著
B	0.7321	1	0.7321	31.22	0.0008	显著
C	11.79	1	11.79	502.60	<0.0001	极显著
AB	0.0210	1	0.0210	0.8966	0.3752
AC	0.2025	1	0.2025	8.64	0.0218	显著
BC	0.0156	1	0.0156	0.6663	0.4412
A²	1.98	1	1.98	84.38	<0.0001	极显著
B²	2.32	1	2.32	99.13	<0.0001	极显著
C²	0.1693	1	0.1693	7.22	0.0312	显著
残差	0.1641	7	0.0234
失拟项	0.1188	3	0.0396	3.50	0.1290	不显著
净误差	0.0453	4	0.0113
总离差	18.05	16

O₃/H₂O₂体系深度氧化处理废水的过程中，3种因素对废水色度去除率影响的三维响应曲面图如图7~图9所示。

图7 初始pH值和H₂O₂用量交互影响废水色度去除率的响应面图及等高线图

Fig. 7 Response surface and contour plots of the interaction between inital pH value and H₂O₂ dosage on the colority removal rate of wastewater

图8 初始pH值和O₃用量交互影响废水色度去除率的响应面图及等高线图

Fig. 8 Response surface and contour plots of the interaction between inital pH value and O₃ dosage on the colority removal rate of wastewater

图9 H₂O₂用量和O₃用量交互影响废水色度去除率的响应面图及等高线图

Fig. 9 Response surface and contour plots of the interaction between H₂O₂ and O₃ dosages on the colority removal rate of wastewater

从图7~图9可以看出，O₃用量对色度去除率的影响最显著，H₂O₂用量和废水初始pH值的影响次之。随着O₃用量的增加，响应面坡度变得陡峭，说明O₃用量对色度去除率有着显著的影响。这是因为O₃对废水中的发色基团可以进行有效降解去除；随着H₂O₂用量和废水初始pH值的增加，响应面坡度相对缓慢，色度去除率随之增大后又略有降低。

在响应面分析中，通常采用等高曲线来反映2个实验因子对实验结果的相互影响程度。在等高曲线近似圆形的情况下，2个实验因子的相互影响对实验结果无明显影响；而在其近似椭圆的情况下，影响越明显。图7和图9中二维等高线近似于圆形，表明两因素的相互影响作用较小，而图8中二维等高线则是椭圆，表明废水初始pH值和O₃用量有显著的相互作用，与表5所示的结论吻合。

2.2.3　各因素对COD_Cr去除率的影响

表6为COD_Cr去除率影响显著性检验。由表6可知，一次项中B、C对COD_Cr去除率响应值的影响程度较为突出，A对COD_Cr去除率响应值的影响程度次之。COD_Cr去除率的回归模型中P值<0.0001，失拟项P值>0.05，表明模型可以较好地反映实际情况。通过软件拟合得到COD_Cr去除率的多元二次方程，见式(12)。

表6 COD_Cr去除率回归模型显著性检验

Table 6 Significance test of COD_Cr removal rate regression model

方差来源	平方和	自由度	均方	F值	P值	显著性
模型	155.29	9	17.25	52398.75	<0.0001	极显著
A	0.0153	1	0.0153	46.50	0.0002	显著
B	1.04	1	1.04	3170.54	<0.0001	极显著
C	97.16	1	97.16	2.951E+05	<0.0001	极显著
AB	0.0992	1	0.0992	301.33	<0.0001	极显著
AC	0.0441	1	0.0441	133.93	<0.0001	极显著
BC	0.0484	1	0.0484	146.98	<0.0001	极显著
A²	22.67	1	22.67	68838.76	<0.0001	极显著
B²	27.38	1	27.38	83162.78	<0.0001	极显著
C²	2.11	1	2.11	6405.06	<0.0001	极显著
残差	0.0023	7	0.0003
失拟项	0.0002	3	0.0001	0.1442	0.9282	不显著
净误差	0.0021	4	0.0005
总离差	155.29	16

COD_Cr去除率（%）=84.54-0.0437A-0.3612B+3.49C+0.1575AB-0.1050AC+0.1100BC-2.32A²-2.55B²-0.7077C²

（12）

O₃/H₂O₂深度氧化处理制浆中段废水过程中，3种因素对废水COD_Cr去除率影响的三维响应曲面图如图10~图12所示。

图10 H₂O₂用量和pH值相互作用影响废水COD_Cr去除率的响应面图及等高线图

Fig. 10 Response surface and contour plots of the interaction between H₂O₂dosage and inital pH value on COD_Cr removal rate of wastewater

图11 H₂O₂用量和O₃用量相互作用影响废水COD_Cr去除率的响应面图及等高线图

Fig. 11 Response surface and contour plots of the interaction between H₂O₂ and O₃ dosages on COD_Cr removal rate of wastewater

图12 初始pH值和O₃用量相互作用影响废水COD_Cr去除率的响应面图及等高线图

Fig. 12 Response surface and contour plots of the interaction between inital pH value and O₃ dosage on COD_Cr removal rate of wastewater

从图10~图12可以看出，H₂O₂用量和O₃用量对废水COD_Cr去除率的影响程度相对突出，废水初始pH值次之。这是因为H₂O₂和O₃有较好的协同效应，氧化性更强的·OH可以有效去除难降解有机物。由于图10~图12中二维等高曲线的形状接近椭圆，表明3个影响因素之间具有明显的交互作用，与表6中结果一致。

2.2.4　响应面分析与氧化工艺优化

为进一步确定O₃/H₂O₂组合工艺深度氧化处理制浆废水的最优工艺条件，利用design-expert软件分析得到最优工艺条件为：废水初始pH值=8.38、H₂O₂用量为0.89 mL/L、O₃用量为507.3 mg/L，此时的理论废水色度去除率为99.4%，COD_Cr去除率为84.4%。

采用上述最佳的实验工艺参数，对O₃/H₂O₂深度氧化工艺进行验证实验，以确定其稳定性和可靠性。采用实验验证后将最优工艺参数修正为：废水初始pH值=8、H₂O₂用量为1.0 mL/L、O₃用量为480 mg/L，经3次重复实验，得到氧化处理后废水色度去除率为99.3%，COD_Cr去除率为84.5%。

2.2.5　紫外可见光分析

氧化处理前、后制浆中段废水的紫外可见光谱图如图13所示。由图13可知，经过O₃/H₂O₂组合工艺深度氧化处理后的废水在紫外区间的吸光度明显下降，这说明此工艺对废水中的污染物有显著的降解效果。

图13 O₃/H₂O₂组合工艺处理制浆废水前后的紫外可见光谱图

Fig. 13 UV vis spectra of before and after O₃/H₂O₂ combination process treatment pulping wastewater

2.3　成本分析

O₃/H₂O₂组合工艺的运行成本取决于O₃发生器的电耗和H₂O₂用量，此工艺中H₂O₂最佳用量1.0 L/m³，O₃最佳用量为0.48 kg/m³，H₂O₂（以质量分数30% H₂O₂计）的单价约为1000元/t，生产1 kg的O₃需要耗电8 kWh，电费按照0.65元/kWh计算。生产1 kg的O₃需要10 kg的O₂，而O₂的成本为0.4元/kg。因此，采用O₃/H₂O₂组合工艺处理制浆中段废水的运行成本为5.53元/m³。

3 结论

本研究采用单因素实验法对O₃/H₂O₂组合工艺深度氧化制浆中段废水进行了研究，探究了废水初始pH值、H₂O₂用量、O₃用量、反应时间和搅拌速度等影响因素对制浆中段废水色度和COD_Cr去除率的影响。

3.1 O₃/H₂O₂组合工艺深度氧化制浆中段废水的单因素最优工艺条件为：废水初始pH值=8、H₂O₂用量1.0 mL/L、O₃用量480 mg/L、反应时间10 min、搅拌速度700 r/min，此时COD_Cr去除率达83.8%，COD_Cr降至217.8 mg/L；色度去除率为99.3%，色度为88.2倍。

3.2 在单因素实验的基础上设计三因素三水平响应面实验，对O₃/H₂O₂组合工艺处理制浆中段废水的参数进行了优化。结果表明，废水初始pH值、H₂O₂用量、O₃用量对色度和COD_Cr去除率均有显著影响。通过回归分析预测得到了O₃/H₂O₂组合工艺的最佳工艺条件，并通过实验验证表明利用响应面分析法对制浆中段废水O₃/H₂O₂组合工艺进行优化和预测合理。在废水初始pH值=8、H₂O₂用量为1.0 mL/L、O₃用量为480 mg/L的工艺条件下，废水色度为85.7倍，色度去除率为99.3%，COD_Cr可达208.2 mg/L，COD_Cr去除率为84.5%。

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CPP [百度学术]

响应面法优化O3/H2O2组合工艺处理制浆中段废水的研究

摘要

关键词

1 实验

1.1 实验原料与试剂

1.2 实验仪器与设备

1.3 实验方法

1.4 分析与检测