電解氧化處理難降解垃圾滲濾液技術(shù)

摘要:采用連續式電解槽對垃圾滲濾液進(jìn)行電解催化處理,考察極板間距、電流密度、電導率[Cl-]濃度對電解效果的影響。結果表明,當添加的[Cl-]6000 mg/L,在電解60 min時(shí),對初始COD小于3000 mg/L的中等濃度滲濾液有較好的處理效果,COD和NH3-N的去除率分別達88.9%和97.3%,能耗為2.75 kWh/m3。為中試和工業(yè)設計應用提供了參考。

關(guān)鍵詞:垃圾滲濾液,電解氧化,難降解有機物

垃圾填埋場(chǎng)滲濾液廢水具有色度高、毒性大,污染物成分復雜多變,B/C比低(≤0.15)、氨氮含量高等污染特點(diǎn)[1]。目前,常規方法處理難以達到國家所要求的排放標淮,需另行處理才行。電催化氧化技術(shù)處理高濃度難降解廢水近年來(lái)在國外受到了廣泛的關(guān)注[23、]。目前國內外對電催化氧化技術(shù)處理垃圾滲濾液運行工藝和參數的研究相對較少。本文通過(guò)對電解催化法處理垃圾滲濾液的實(shí)驗研究表明,利用羥基自由基(·OH)強氧化作用,對滲濾液 有良好的處理效果。

1反應機理

電催化氧化技術(shù)是指利用電極的直接氧化和間接氧化作用來(lái)氧化降解難降解物質(zhì),使其氧化分解成為易降解、無(wú)毒害的物質(zhì)。直接氧化是由水分子在陽(yáng)極表面放電產(chǎn)生·OH基團,·OH基團與陽(yáng)極附近的有機物發(fā)生氧化反應。間接氧化是指利用電化學(xué)反應產(chǎn)生的強氧化劑(如C1O-、高價(jià)金屬離子等),來(lái)氧化溶液中有機物。電催化氧化技術(shù)的去除機理可用圖1表示。

2試驗部分

2.1試驗水樣

實(shí)驗中水樣選取自杭州市幾個(gè)垃圾填埋場(chǎng)滲濾液收集池出口處廢水。水質(zhì)情況見(jiàn)表1。

2.2實(shí)驗裝置

實(shí)驗裝置示意圖見(jiàn)圖1。實(shí)驗中采用序批方式連續進(jìn)行電催化處理。電解實(shí)驗裝置包括: ①方形(15 cm ×15 cm ×15 cm)玻璃鋼電解槽一個(gè); ②自制網(wǎng)格狀鈦基釕系摻銻氧化物電極,電極大小15 cm×10 cm,厚014 cm,有效面積01022 m2 ,陰極為不銹鋼網(wǎng); ③直流穩流電源及其他相應設施;其中直流電源、電極和電解槽是核心設備。

3　實(shí)驗結果分析

電催化氧化處理垃圾滲濾液涉及因素較多。實(shí)驗中以COD和NH32N的去除率作為效果指標,以能耗作為經(jīng)濟性指標�？紤]極板間距、電流密度、添加[C1- ]濃度等因素對垃圾滲濾液處理的影響。處理時(shí)電解槽中滲濾液以序批方式連續進(jìn)行,處理時(shí)間以達到去除峰值為止,一般在120 min內,滲濾液水量1000 mL /次。

3. 1　極板間距的影響

實(shí)驗中,電極槽中滲濾液1000 mL, pH 值為715,在不添加電解質(zhì)時(shí),進(jìn)行序批方式處理。不同極板間距時(shí),滲濾液中COD 和NH32N 的去除效果見(jiàn)圖1和圖2。

圖1和圖2表明:極板間距增加,去除率下降,處理需要的時(shí)間延長(cháng)。極板間距小,縮短極板產(chǎn)生的羥基自由基•OH、ClO- 等離子擴散的距離,較快地與溶液中有機污染物發(fā)生反應,有利于反應進(jìn)行,提高去除速率[ 5 ] 。極板間距015 cm 時(shí), 去除效率高, 90 min 后COD 和NH32N 的去除率分別達到8513% 和9613%。極板間距增大后電流效率降低, COD 和NH32N的去除率明顯下降。當間距510 cm時(shí),去除效率急劇降低, COD 和NH32N 的去除率在處理210 h后,最終也只能達到1618%和8512%。在實(shí)際應用中,應盡可能減小電極間距以提高反應速度,減少•OH、[ ClO- ]停留時(shí)間。最佳的極板間距在015～115 cm之間,此時(shí)電催化氧化去除滲濾液中COD、NH3
2N效果明顯,能耗適中,經(jīng)濟性好。本實(shí)驗選擇極板間距為110 cm進(jìn)行電流密度和電導率[Cl- ]處理效率的影響研究。

3. 2　電流密度的影響

極板間電流密度的增加,增大溶液中帶電粒子運動(dòng)的推動(dòng)力,可以使溶液中•OH基團移動(dòng)加快,與有機物接觸的機會(huì )增多,從而提高對溶液中COD和NH32N的去除率[ 6 ] 。實(shí)驗中,取極板間距為110cm,不同電流密度下,電極對滲濾液中COD、NH32N的去除率見(jiàn)圖3和圖4。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

圖3和圖4表明:加大極板間的電流密度,污染物去除效率也明顯增加,達到去除高點(diǎn)需要的時(shí)間減少。電流密度215 ～ 1010 mA / cm2 時(shí)COD 和NH32N的去除率各不相同。電流密度增加, NH32N去除速率加快。COD 的去除率隨電流密度的增加也提高。（中國石油大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系）

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