摘要:采用连续式电解槽对垃圾渗滤液进行电解催化处理,考察极板间距、电流密度、电导率[Cl-]浓度对电解效果的影响。结果表明,当添加的[Cl-]6000 mg/L,在电解60 min时,对初始COD小于3000 mg/L的中等浓度渗滤液有较好的处理效果,COD和NH3-N的去除率分别达88.9%和97.3%,能耗为2.75 kWh/m3。为中试和工业设计应用提供了参考。
关键词:垃圾渗滤液,电解氧化,难降解有机物
垃圾填埋场渗滤液废水具有色度高、毒性大,污染物成分复杂多变,B/C比低(≤0.15)、氨氮含量高等污染特点[1]。目前,常规方法处理难以达到国家所要求的排放标淮,需另行处理才行。电催化氧化技术处理高浓度难降解废水近年来在国外受到了广泛的关注[23、]。目前国内外对电催化氧化技术处理垃圾渗滤液运行工艺和参数的研究相对较少。本文通过对电解催化法处理垃圾渗滤液的实验研究表明,利用羟基自由基(·OH)强氧化作用,对渗滤液 有良好的处理效果。
1反应机理
电催化氧化技术是指利用电极的直接氧化和间接氧化作用来氧化降解难降解物质,使其氧化分解成为易降解、无毒害的物质。直接氧化是由水分子在阳极表面放电产生·OH基团,·OH基团与阳极附近的有机物发生氧化反应。间接氧化是指利用电化学反应产生的强氧化剂(如C1O-、高价金属离子等),来氧化溶液中有机物。电催化氧化技术的去除机理可用图1表示。
2试验部分
2.1试验水样
实验中水样选取自杭州市几个垃圾填埋场渗滤液收集池出口处废水。水质情况见表1。
2.2实验装置
实验装置示意图见图1。实验中采用序批方式连续进行电催化处理。电解实验装置包括: ①方形(15 cm ×15 cm ×15 cm)玻璃钢电解槽一个; ②自制网格状钛基钌系掺锑氧化物电极,电极大小15 cm×10 cm,厚014 cm,有效面积01022 m2 ,阴极为不锈钢网; ③直流稳流电源及其他相应设施;其中直流电源、电极和电解槽是核心设备。
3 实验结果分析
电催化氧化处理垃圾渗滤液涉及因素较多。实验中以COD和NH32N的去除率作为效果指标,以能耗作为经济性指标。考虑极板间距、电流密度、添加[C1- ]浓度等因素对垃圾渗滤液处理的影响。处理时电解槽中渗滤液以序批方式连续进行,处理时间以达到去除峰值为止,一般在120 min内,渗滤液水量1000 mL /次。
3. 1 极板间距的影响
实验中,电极槽中渗滤液1000 mL, pH 值为715,在不添加电解质时,进行序批方式处理。不同极板间距时,渗滤液中COD 和NH32N 的去除效果见图1和图2。
图1和图2表明:极板间距增加,去除率下降,处理需要的时间延长。极板间距小,缩短极板产生的羟基自由基•OH、ClO- 等离子扩散的距离,较快地与溶液中有机污染物发生反应,有利于反应进行,提高去除速率[ 5 ] 。极板间距015 cm 时, 去除效率高, 90 min 后COD 和NH32N 的去除率分别达到8513% 和9613%。极板间距增大后电流效率降低, COD 和NH32N的去除率明显下降。当间距510 cm时,去除效率急剧降低, COD 和NH32N 的去除率在处理210 h后,最终也只能达到1618%和8512%。在实际应用中,应尽可能减小电极间距以提高反应速度,减少•OH、[ ClO- ]停留时间。最佳的极板间距在015～115 cm之间,此时电催化氧化去除渗滤液中COD、NH3
2N效果明显,能耗适中,经济性好。本实验选择极板间距为110 cm进行电流密度和电导率[Cl- ]处理效率的影响研究。
3. 2 电流密度的影响
极板间电流密度的增加,增大溶液中带电粒子运动的推动力,可以使溶液中•OH基团移动加快,与有机物接触的机会增多,从而提高对溶液中COD和NH32N的去除率[ 6 ] 。实验中,取极板间距为110cm,不同电流密度下,电极对渗滤液中COD、NH32N的去除率见图3和图4。。
图3和图4表明:加大极板间的电流密度,污染物去除效率也明显增加,达到去除高点需要的时间减少。电流密度215 ～ 1010 mA / cm2 时COD 和NH32N的去除率各不相同。电流密度增加, NH32N去除速率加快。COD 的去除率随电流密度的增加也提高。（中国石油大学环境科学与工程系）
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