文摘

本研究调查了纺织废水的生物可处理性。为此,膜生物反应器(MBR)是用于生物处理后臭氧化过程。由于耐火材料的有机内容纺织废水的生物降解性能力低,臭氧化是实现为一个先进的氧化过程MBR系统之前增加废水的生物降解性。纺织废水氧化,臭氧化,是美联储MBR在不同水力停留时间(HRT)。过程中,颜色,化学需氧量(COD),和生化需氧量(BOD)去除效率监控24小时,12小时,6小时,保留时间3小时。在这些条件下,94%的颜色,65%的鳕鱼,和55%的BOD去除效率MBR系统中获得。实验输出与多元线性回归建模(高)和模糊逻辑。高钙的结果表明,除颜色更相对于去除BOD与COD去除率。一个表面的地图这个问题是模糊逻辑模型准备的。此外,模糊逻辑是用来治疗整个生物系统的建模。 Determination coefficients for COD, BOD, and color removal efficiencies were 0.96, 0.97, and 0.92, respectively.

1。介绍

由于其高度的物质成分和难以治疗的特点,治疗研究纺织废水的顶部保持人口研究的主题。众所周知,纺织废水有非生物降解的特点(1- - - - - -3]。一般来说,纺织废水处理,化学处理技术是昂贵的,需要许多化学应用程序(4,5]。

由于纺织工业废水有各种各样的污染物参数,需要不同的治疗技术。常用的治疗过程,被认为是传统化学处理方法,用于去除COD和颜色。另外,表中给出的氧化剂1被认为是先进的氧化过程的化学物质和特别用于提高纺织废水的生物降解性高耐火有机物。特别是,羟基自由基发生由于使用这些氧化剂和耐火材料的结构或电阻有机物分解6- - - - - -8]。

表1
传统的氧化剂氧化潜力(40]。

一些工业废水臭氧化的增加他们的生物降解性9,10]。臭氧是一种非常有效的药物,特别是颜色删除(11- - - - - -14]。观察到的臭氧化的COD去除效率不是高达颜色去除效率。在某些情况下,如工业废水BOD / COD率低,臭氧化生物处理之前使用。简单的颜色除可以轻松地完成在低臭氧剂量和低运营成本15]。在文献中,对于不同的pH值、臭氧剂量,时间,鳕鱼和颜色去除范围不同37 60%和87 99%,分别为(16- - - - - -21]。特别是,有效消除有毒物质在纺织废水观察臭氧化(22,23]。

天然有机物可以通过两种方式影响臭氧稳定:它可以直接与臭氧反应(1)和(2通过清除))或间接影响其稳定OH自由基的(3)和(6))(24]: 先进的处理工艺应用于国内或工业废水膜生物反应器(MBR)获得高纯度水或重用(25,26]。近年来,使用MBR系统及其实现迅速增加。MBR系统被定义为生物和物理治疗如氧化过程和废水生物和水之间的膜分离设备(27]。这些生物治疗和分离系统应用在两个部分,曝气和沉积坦克在传统活性污泥法中,或在同一个柜28,29日]。在MBR过程中,由微滤(0.2发生分离μ孔隙大小)或超滤膜(0.01μ孔隙大小)系统。在治疗时间的过程中,生物膜大部分发生在膜的表面和阻塞的毛孔膜,从而导致较高的去除效率,换句话说,获得清洁水(30.- - - - - -32]。

基于获得的实验数据集受到人工智能建模。这三个影响值(COD、BOD和颜色)被用来预测污水浓度参数相同。模糊逻辑,由德,有一些优势的数学模型,使用复杂的方程(33]。基于人工智能的工具是一个合适的替代传统的曲线拟合等方法由于其速度、鲁棒性和非线性特征(34]。由于其在使用高精度的能力和灵活性,模糊逻辑已经应用在许多环境工程问题的空气污染水处理系统。研究[35- - - - - -37)指出,模糊逻辑是一种方法应用专家知识形成一个先进的控制各种治疗过程。

在这项研究中,开发过程分为两个阶段:一个臭氧化过程是由好氧膜生物反应器(MBR)提供标准的土耳其水污染控制法规(SKKY)污水排放限制在实验室规模。生物降解、鳕鱼和颜色去除性能的复合系统使用纺织废水废水进行了研究。目前,化学添加过程本身并不能提供SKKY排放标准。与这些方法相比,这种两阶段过程能满足SKKY排放标准。因此,这个过程是有资格作为替代治疗的过程。

本研究的主要目的是显示纺织废水的生物可处理性低生物降解性和可处理性的MBR系统进行调查。准备生物降解废水接触MBR系统之前,臭氧化是应用于废水。实现在MBR的臭氧化过程提供了获得更好的去除结果的优势。没有臭氧化、纺织废水不能由MBR处理有效地根据颜色,BOD, COD参数。实验结果也应用于模糊逻辑系统。简短的初步系统演示的实现,可以使废水浓度预测利用影响值与模糊逻辑模型。此外,本研究的模糊逻辑建模的区别被臭氧化降解后的第一个在MBR。

2。材料和方法

2.1。实验

本研究中使用的样本收集羊毛纺织废水的植物。废水的特点如表所示2。

表2
纺织废水特点和排放限制根据SKKY(羊毛洗涤、整理、编织和等价物)。

所有的实验分析,尤其是初始样品的污染特征,分析了Yildiz技术大学环境工程系实验室按照标准方法(38]。鳕鱼和颜色确定使用Hach-Lange博士5800商标分光光度计。臭氧化实验进行了3 L样本5 L圆柱形玻璃反应器作为一个批处理系统。所有实验在室温下进行( °C)。并不是所有的废水产生的臭氧气体反应。一些地区的臭氧废水逃没有反应。由于健康和环境问题,过量的臭氧吸收气体洗涤瓶充满2% w / w碘化钾(KI)解决方案来捕捉并确定多余的臭氧浓度。臭氧浓度测定碘量滴定的方法提出的IOA [39]。根据臭氧化设备,32毫克/ L空气臭氧应用于废水。

臭氧气体是由一个AZCO VMUS-4模型臭氧发生器。美联储系统与干氧和臭氧产生的电晕放电生成过程。这个系统使用100 W电能。臭氧气体提供给反应器的底部有一个AQUA管扩散器系统在0.4条压力。扩散器系统的主要目的是获取好臭氧气泡与水混合组织。所有连接的部分从发电机到反应堆的聚四氟乙烯抗臭氧的腐蚀效果。

在MBR系统,4.5厘米直径圆柱形陶瓷超滤和12.5厘米高度膜置于一个12厘米直径/ 20厘米高度有机玻璃反应堆。520年代Watson-Marlow蠕动泵是用于真空污水。研究给出的示意图表示在图1。


图1
臭氧和MBR系统的示意图表示。

3所示。结果和讨论

在第一步的研究中,臭氧化过程进行了增加纺织废水的生物降解性和部分删除颜色。臭氧化过程后,BOD / COD值从0.34增加到0.69,和80%颜色去除。臭氧化过程,研究了在初始pH值6.1和1小时操作时间。

多余的啊3剂量不使用的废水是由吸收O3成2% KI溶液,结果如下:应用O3剂量640毫克;时间,20分钟;O3剂量64毫克/分钟;吸收啊3KI剂量, 毫克;吸收啊3剂量的样本, 毫克;和O3浓度为1 L样本, mg / L。因此,O的溶解度3仅为198.1 mg / L时最佳的啊3剂量(32毫克/升)3 L示例。

研究的重点是MBR的过程,因此MBR应用程序持续了81天。流量值在实验研究期间每天检查。一个为期81天的研究期间,没有发生严重的堵塞问题。在实验期间没有必要打扫膜部分。81天后,MBR应用程序终止,因为水污染控制法规的排放标准(SKKY) [41]在土耳其纺织废水实现和表2。而流量值17.8 L / m2- h在研究的开始,这个参数被确定为8.9 L / m2- h的最后81天的时间。图2随着时间的推移显示获得的通量变化。


图2
随着时间的推移获得的通量变化。

在MBR系统,去除效率进行了不同水力停留时间(HRT)。根据文献研究纺织废水的检查,24小时荷尔蒙替代疗法被选为一开始(42,43]。然后,这个荷尔蒙替代疗法值下降到12 h, 6 h, 3 h。一旦达到稳态条件对于每个荷尔蒙替代疗法,进行了分析。在研究过程中,没有从反应堆中删除,因此污泥MBR反应堆操作是无尽的污泥的年龄。

考虑整个研究中,提出了图形的COD和BOD去除效率的数据3和4,分别。当图3调查,三个不同的曲线可以看到。断裂点显示在图3显示荷尔蒙替代疗法的变化值。开始时每一个断裂点,COD去除率降低,因为减少荷尔蒙替代疗法的价值观。在稳态条件下,COD去除效率随着时间的增加。最终,COD去除效率65%左右时荷尔蒙替代疗法的研究认为3 h为最佳时间。


图3
COD去除效率。

图4
根据不同的OLR值BOD去除效率。

有机加载速率(OLR),因此,研究BOD去除效率图4。在MBR系统、各种OLR值介于0.13和0.20公斤BOD / m3天,是工作。OLR值与减少荷尔蒙替代疗法减少值。BOD去除率变化在55%和92%之间。BOD去除率高,高荷尔蒙替代疗法和OLR值。BOD去除率下降减少荷尔蒙替代疗法和OLR值。在研究结束时,BOD去除效率是55%左右。

3.1。模糊逻辑建模

多输入多输出模糊逻辑建模是应用于实现了实验结果。模糊逻辑系统由四个基本组件、模糊化,模糊规则库,模糊推理引擎,和去模糊化44]。MBR系统的动态行为的解释是通过这四个步骤的建模算法。模糊逻辑算法还提供了一个透明的规则基地和结果之间的关系。

离散隶属函数或它们的组合可以选择根据问题的性质来执行建模。Yetilmezsoy选择三角形和梯形隶属度函数来预测芬顿氧化的家禽粪便废水厌氧预处理[35]。Turkdogan-Aydinol和Yetilmezsoy指出,不同类型的隶属度函数,如三角形、梯形、钟形,或其他适当形式可用于模型预测(45]。

在这项研究中,结合高斯和梯形隶属函数类型是用来实现Matlab Mamdani的最适合的方法。隶属度函数的输入和输出变量表现出图5。


图5
隶属度函数。

在输入数据集的模糊性,“最低”运营商产生更好的结果比“刺激”操作符。因此,“分钟”操作符被选为模糊推理运算符。聚合是“最大”操作符来完成。去模糊化与“重心”操作完成。

八个规则开始形成模型执行。这些规则如表所示3。单词的大写字母L, M和H与低,介质,分别和高。字母“e”是用来表示废水污染物参数。输入和输出变量相互联系的“如果-那么”的表达方式。

表3
模糊逻辑过程中所使用的规则。

由于上述选择,决定系数为0.96,0.97,和0.92实现了COD、BOD,分别和颜色。图6显示了结果和统计分析的结果。COD、BOD和颜色观察/预测结果列出从上到下,分别。图的左边,去除效率作为样本系列策划。在图的中间,观测值绘制与预测值确定系数测定。图的右边,box-whisker阴谋所示。盒内的水平线是指平均价值,在盒子的顶部和底部显示75%和25%,分别。胡须上下扩展显示观察到的最大和最小值,分别。


图6
Observed-predicted情节。

COD去除率和BOD去除率都是有效的在颜色去除效率。看不到多元线性回归(MLR)进行确定的相对重量去除COD和BOD去除率颜色。基于38块观测数据,去除COD去除率的主要因素诱导颜色( )。然而,BOD去除不是统计学意义( )颜色去除。高钙预测确定系数为86%。这表明,颜色形成化合物很难降解。因此,可以推断,一个化学生物处理之前初步治疗是至关重要的。

表面的地图颜色根据影响COD去除率和BOD浓度是由模糊逻辑建模的结果。准备的地图如图7。


图7
表面颜色删除地图根据影响值。

从图可以推断出来7低BOD和COD废水浓度,颜色去除效率就越高。作为一个可以期待,颜色与增加COD和BOD去除率降低浓度。最高去除率最低的是观察当BOD浓度和温和的COD浓度。

宪法、力量和体积流量的原始污水不时波动(37]。这就是为什么造型研究成为强制为最佳操作控制。当开幕式条件偏离稳态条件下,模拟结果会产生输出参数。

4所示。结论

在研究结束时,BOD / COD比率的0.34提高到0.69臭氧化羊毛纺织废水的预处理过程。研究结果为3小时是足够的荷尔蒙替代疗法在MBR系统。在这些条件下,94%的颜色,65%的鳕鱼,和55%的BOD去除效率MBR系统中获得。COD、BOD和颜色取消演出的处理系统由模糊逻辑建模。决定系数( )被发现是0.96,0.97,0.92,COD, BOD,分别和颜色。多元线性回归分析表明,颜色去除率更依赖于废水COD值。估计模型的结果表现出良好的性能预测数据集的MBR处理系统的性能。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

承认

这项研究得到了Yildiz科技大学科研项目协调部门,项目没有。2009 - 05 - 02 - kap01。