基于處理循環(huán)式準好氧垃圾滲濾液的電化學方法研究.pdf

1、本文針對模擬循環(huán)式準好氧垃圾填埋場滲濾液具有有機物濃度較低、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，在實驗室尺度范圍內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)轉化以及滲濾液中某些難生物降解或有毒有機物在氯離子體系中的電解氧化動力學及電解氧化途徑；初步探討了電解過程中滲濾液的可生化性與溶解性有機物分子量分布變化的關系；對比分析了以電化學技術作為全處理和預處理該類滲濾液的工藝條件和處

2、理效果，為電化學技術在處理難降解有機廢水中的應用提供理論依據和技術參數。
　　 通過小試實驗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。實驗結果表明，①在用β-PbO2陽極電解處理過程中，電解質的氧化還原反應速率較快，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指標的去除效果不同。電解處理氯離子含量較高的滲濾液時應選用Ru-Ir/Ti陽極，它能促進ClO-的生成，有利于有機物的降解

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行電解處理時，滲濾液中有機物分子量分布變化的趨勢不同。當用PbO2陽極電解處理時，隨著電解時間的增加，各種有機物的比例變化不明顯；當分別用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)轉化及在氯離子體系中典型有機物的電解氧化特性三個方面進行了探討。研究表明：①當滲濾液中氯離子初始濃度在0～12.5g/L時，滲濾液中有機物的去除負荷(消耗單位能量所去除的有機物量)隨著Cl-初始濃度的增大而增大；當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物去除負荷的作用效果不明顯。在相同的條件下，當電解處理高COD滲濾液時，氯離子初始濃度對有機物去

5、除負荷的影響程度更大；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，在實驗所用的電解條件下，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、的大分子結構，使它降解為小分子量的有機物，而且還可增加苯酚的氧化速率。直接氧化對有機物的降解作用很差，當電解處理這類廢水時，添加一定量的Cl-促進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物除了有CO2這樣的小分子氣體外，還生成了有機氯中間體和最終產物，這可能會限制電化學氧化法的應用，在電解處理含氯的有機廢水時必須考慮有機氯的形成和控制問題。
　　 通過小試實驗對電解過程中滲濾液的可生化性與滲濾液中溶解性有機物分

7、子量分布變化的關系也進行了初步探討。實驗結果表明，①在電解處理時滲濾液中分子量大于100×103u有機物的分解，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的有機物進行生物處理時，其去除量與生物處理時的有機負荷及有機物的組成有關，與有機物分子量的大小沒有直接關系。
　　 通過小試實驗探討了電化學一步法和電化學—生物復合法處理垃圾滲濾液的工藝條件。研究結果表明：①當用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，達到國家一級排放標準(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陽極的電解預處理效果相當。用MMO陽極電解預

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。對電解預處理后的垃圾滲濾液用SBR工藝進行生物處理。在溫度25℃，有機負荷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。滲濾液經過電解預處理-生物處理后可使COD從1360mg/L降