基于處理循環(huán)式準(zhǔn)好氧垃圾滲濾液的電化學(xué)方法研究.pdf

1、本文針對模擬循環(huán)式準(zhǔn)好氧垃圾填埋場滲濾液具有有機(jī)物濃度較低、可生化性差、氨氮濃度低，礦化度高(表現(xiàn)為氯離子濃度高)等特點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)室尺度范圍內(nèi)著重研究陽極材料對這類滲濾液電解去除效果的影響，氯離子在電解處理過程中的形態(tài)轉(zhuǎn)化以及滲濾液中某些難生物降解或有毒有機(jī)物在氯離子體系中的電解氧化動力學(xué)及電解氧化途徑；初步探討了電解過程中滲濾液的可生化性與溶解性有機(jī)物分子量分布變化的關(guān)系；對比分析了以電化學(xué)技術(shù)作為全處理和預(yù)處理該類滲濾液的工藝條件和處

2、理效果，為電化學(xué)技術(shù)在處理難降解有機(jī)廢水中的應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)參數(shù)。
　　 通過小試實(shí)驗(yàn)比較深入地探討了陽極材料對垃圾滲濾液電解處理效果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，①在用β-PbO2陽極電解處理過程中，電解質(zhì)的氧化還原反應(yīng)速率較快，陽極上流過的電流最大，電催化性能最好；②陽極材料不同，在相同情況下對滲濾液中各項(xiàng)指標(biāo)的去除效果不同。電解處理氯離子含量較高的滲濾液時應(yīng)選用Ru-Ir/Ti陽極，它能促進(jìn)ClO-的生成，有利于有機(jī)物的降解

3、，對COD去除效果最好；電解處理氯離子含量很低的滲濾液時，宜選用電催化性能較好的β-PbO2陽極；③采用不同陽極材料進(jìn)行電解處理時，滲濾液中有機(jī)物分子量分布變化的趨勢不同。當(dāng)用PbO2陽極電解處理時，隨著電解時間的增加，各種有機(jī)物的比例變化不明顯；當(dāng)分別用Ru-Ir/Ti陽極和MMO陽極電解處理時，可使分子量小于2×103u有機(jī)物的比例從67.6％分別上升到77.6％和87.2％。
　　 滲濾液中氯離子在電解處理中的作用主要從滲

4、濾液中氯離子初始濃度的作用、氯離子在電解過程中的形態(tài)轉(zhuǎn)化及在氯離子體系中典型有機(jī)物的電解氧化特性三個方面進(jìn)行了探討。研究表明：①當(dāng)滲濾液中氯離子初始濃度在0～12.5g/L時，滲濾液中有機(jī)物的去除負(fù)荷(消耗單位能量所去除的有機(jī)物量)隨著Cl-初始濃度的增大而增大；當(dāng)滲濾液中氯離子初始濃度大于12.5g/L及電解時間較長時，氯離子初始濃度對有機(jī)物去除負(fù)荷的作用效果不明顯。在相同的條件下，當(dāng)電解處理高COD滲濾液時，氯離子初始濃度對有機(jī)物去

5、除負(fù)荷的影響程度更大；②滲濾液中的氯元素在電解處理過程中的主要存在形態(tài)為Cl-、ClO-和Cl2，在實(shí)驗(yàn)所用的電解條件下，平均有85.8％的氯以Cl-形式和ClO-形式留在電解液中，平均有3.95％的氯以Cl2形式從滲濾液中逸出，若在不利的條件下電解，會使氯氣逸出的比例增加到23.1％；③當(dāng)滲濾液中大分子的腐植酸和小分子的苯酚分別在氯離子體系中電解氧化時都能得到很好地去除和降解，電解過程中ClO-產(chǎn)生的間接氧化作用不僅可有效地破壞腐植酸

6、的大分子結(jié)構(gòu)，使它降解為小分子量的有機(jī)物，而且還可增加苯酚的氧化速率。直接氧化對有機(jī)物的降解作用很差，當(dāng)電解處理這類廢水時，添加一定量的Cl-促進(jìn)ClO-的生成很有必要。苯酚和腐植酸在氯離子體系中的電解產(chǎn)物除了有CO2這樣的小分子氣體外，還生成了有機(jī)氯中間體和最終產(chǎn)物，這可能會限制電化學(xué)氧化法的應(yīng)用，在電解處理含氯的有機(jī)廢水時必須考慮有機(jī)氯的形成和控制問題。
　　 通過小試實(shí)驗(yàn)對電解過程中滲濾液的可生化性與滲濾液中溶解性有機(jī)物分

7、子量分布變化的關(guān)系也進(jìn)行了初步探討。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，①在電解處理時滲濾液中分子量大于100×103u有機(jī)物的分解，可使?jié)B濾液BOD5/COD從0.011提高到0.152。②對分子量小于100×103u的有機(jī)物進(jìn)行生物處理時，其去除量與生物處理時的有機(jī)負(fù)荷及有機(jī)物的組成有關(guān)，與有機(jī)物分子量的大小沒有直接關(guān)系。
　　 通過小試實(shí)驗(yàn)探討了電化學(xué)一步法和電化學(xué)—生物復(fù)合法處理垃圾滲濾液的工藝條件。研究結(jié)果表明：①當(dāng)用Ru-Ir/Ti陽極一

8、步法電解處理垃圾滲濾液時，去除COD的最佳條件為pH9，電解時間60min，氯離子濃度8.8g/L，電流密度9 mA/cm2。在此條件下電解處理垃圾滲濾液，可使垃圾滲濾液的COD從1360mg/L降低至89 mg/L，達(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)(GB16889-1997)；②電流密度越小或電解時間越長，越有助于滲濾液可生化性的提高，強(qiáng)堿性條件下電解不利于滲濾液可生化性的提高，β-PbO2陽極和MMO陽極的電解預(yù)處理效果相當(dāng)。用MMO陽極電解預(yù)

9、處理垃圾滲濾液的適宜條件是電流密度3A/dm2，pH9，氯離子初始濃度8.8g/L，電解時間40min，極板間距2cm。在此條件下電解處理垃圾滲濾液，可使?jié)B濾液BOD5/COD的比值從0.093提高至0.32。對電解預(yù)處理后的垃圾滲濾液用SBR工藝進(jìn)行生物處理。在溫度25℃，有機(jī)負(fù)荷0.15kgCOD/kgSS，曝氣時間5h的工藝條件下處理滲濾液，可有效地降低滲濾液的COD。滲濾液經(jīng)過電解預(yù)處理-生物處理后可使COD從1360mg/L降