CN101734750A - 一种基于紫外光强化电化学深度处理垃圾渗滤液的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于紫外光强化电化学深度处理含高浓度氯离子的垃圾渗滤液的方法，属于水处理应用领域。该方法以垃圾渗滤液生化出水为深度处理对象，主要利用电化学的间接氧化作用(渗滤液中含有的高浓度氯离子在电化学作用下生成的活性氯为主要氧化基团)，同时通过引入紫外光使得原位电化学生成的活性氯被原位光解，从而产生氧化能力更强的羟基及氯自由基等，加快了反应速度，同时提高了对渗滤液色度、难降解有机物及氨氮的去除效果，使得处理出水能够达到规定的排放标准。
Description
技术领域
本发明属于环境保护领域，特别涉及废水处理的一种高效处理技术。该方法与生化处理方法相结合，能弥补生化处理过程中的不足之处，同时该方法作为垃圾渗滤液深度处理的一个重要环节，能同时对垃圾渗滤液生化难降解有机污染物和氨氮进一步处理，能使其出水达到国家标准的排放要求。
技术背景
城市垃圾的无害化处理越来越重要。城市垃圾处理方法主要有焚烧、堆肥和填埋等。其中垃圾卫生填埋法由于其成本低、技术相对简单、处理迅速等的优点，我国70％以上是采用卫生填埋法。但是采用垃圾填埋过程中产生垃圾渗滤液不仅是一种的高浓度的有机废水，而且其水量和水质的变化很大，水质成份也比较复杂，含有多种污染物。因此任何单一的技术都很难保证出水水质能够达标排放。从现阶段经济和技术两个角度考虑，目前处理垃圾渗滤液往往采用生物-物化相结合的工艺。生物法是垃圾渗滤液的主要和重要的处理方法，主要包括好氧法、厌氧法等，其主要目的是去除大量的COD、BOD和NH3-N。但是对于渗滤液中难生物降解有机物及高浓度NH3-N，只能用物化的方法进行深度处理以达到国家制定的排放标准。
电化学方法具有设备简单、操作方便、不受气候影响并且能同时降解去除COD和NH3-N的优点，因此可以作为一种深度处理的方法。电化学氧化有机物污染物主要有两个途径，即直接氧化和间接氧化。直接氧化即有机污染物首先吸附在阳极表面，然后通过发生在阳极表面的电子传递反应，使污染物发生降解。间接氧化则是在电化学作用下，产生HClO、Cl2、H2O2或者高价金属离子等强氧化剂，这些氧化剂分散至溶液本体中与污染物反应。由于垃圾渗滤液中往往含有高浓度的Cl-，在电解作用下会产生Cl2、HClO、ClO-，对COD、NH3-N等有较好的降解作用。但是Cl2、HClO、ClO-等标准氧化还原电位远低于羟基自由基或氯自由基等，因此把紫外光引入电化学体系。Cl2、HClO、ClO-等氧化剂在紫外光的照射下，原位产生OH自由基与Cl自由基等，其氧化能力更强、活性更高，更容易去除渗滤液中生化难降解有机物和NH3-N。因此，在含氯离子的间接电化学氧化体系种引入紫外光辐照的方法可以强化对渗滤液中有机物和氨氮的降解效果与反应速度。
发明内容
本发明的目的在于提出一种简单、高效的光电协同深度处理垃圾渗滤液的方法。
本方法提出的渗滤液深度处理方法，是一种“紫外光强化电化学氧化”的方法。它充分利用渗滤液中含有的高浓度氯离子，在电化学作用下产生活性氯，并将紫外光辐射引入电化学反应中，使光化学反应与电化学反应结合起来成为一个简单高效的方法，从而利用电化学生成活性氯和光分解活性氯生成羟基与氯自由基的协同作用，大大提高处理渗滤液中有机物及NH3-N的电流效率、加快反应速度等问题。
本发明的反应装置如附图所示。阳极3与阴极2以一定间隔固定反应器1中，并将低压汞灯4置于密闭的石英管5中，反应体系有磁力搅拌6循环，将直流稳压电源7的电流施加到阳极3与阴极2上。电化学反应的电流和电压由稳压电源7控制。
本发明的具体方法如下：
将阳极与阴极以一定的间距固定与柱形反应器中，并将置于密闭低压汞灯的石英管垂直固定于两电极之间，同时连接好电源和光源的线路。将经过生化处理的垃圾渗滤液注入到反应器中并用磁力搅拌器搅拌溶液。将紫外灯与电源分别接通，通过调节直流稳压电源使电化学反应在一定的电流密度下进行，以达到垃圾渗滤液中有机物与氨氮的最佳去除效率。
本发明的特点如下：
1、将光化学过程与电化学间接氧化过程综合运用，使得光电协同作用在同一个体系中集成。
2、该方法所处理的渗滤液需经生化处理，致力于降解去除难生化降解的有机物与氨氮，是生化方法强有力的补充。
3、该方法过程中无需投加任何氧化剂，充分利用渗滤液中高浓度的氯离子，“变废为宝”，从而节约了成本。
4、采用形稳电极为阳极，氯离子可以在这些电极表面发生电化学氧化产生活性氯等氧化剂。
5、采用不锈钢、镍、钛等金属板或网为阴极，在电化学反应中较稳定。
6、采用低压汞灯作为紫外光源，可以提供必要的一定波长的紫外光辐射，促进光解活性氯生成羟基自由基与氯自由基的有效进行，更充分氧化渗滤液中有机物与氨氮。
7、形稳电极具有很好的电催化活性，在电化学反应中非常稳定，且具有非常长的使用寿命，可以在很极端的条件下使用，并且在电解过程中几乎不溶出，对水不会造成二次污染。
8、该方法无需调节pH值，在渗滤液生化出水任何pH条件下都可以高效处理，控制电流密度是控制反应速度的重要因素。
9、操作方法简单，设备紧凑，易于操作。
本发明方法可用于城市垃圾填埋场垃圾渗滤液的深度处理，也可以用于其它难降解有机废水的深度处理。
附图说明
1.柱形反应器 2.阴极 3.阳极 4.低压汞灯
5.石英管 6.磁力搅拌器 7.直流稳压电源
具体实施方式
实施例1：
取北京某垃圾填埋场渗滤液厌氧、好氧及混凝处理后出水，该出水水质：COD 560mg L-1，TOC 190mg L-1，NH3-N 700mg L-1，pH 7.8，电导率14.74mS cm-1，氯离子浓度4500mgL-1。
以RuO2/Ti为阳极，电流密度为50mA cm-2，电化学方法处理90分钟，TOC去除率为26.5％，NH3-N去除率为72.7％，COD去除率为41.1％；处理120分钟，TOC去除率为48.4％，NH3-N去除率接近100％，COD去除率为58.1％。
以RuO2/Ti为阳极，电流密度为50mA cm-2，引入10W低压汞灯，紫外光强化电化学方法处理90分钟，TOC去除率为45.2％，NH3-N去除率达到99.2％，COD去除率为54.8％；处理120分钟，TOC去除率为71.3％，NH3-N去除率接近100％，COD去除率为81.6％。
实施例2：
取某垃圾填埋场渗滤液，经厌氧、好氧处理后出水水质：COD 1400mg L-1，NH3-N 1250mgL-1，电导率21.5mS cm-1，氯离子浓度5800mg L-1。
以RuO2/Ti为阳极，电流密度为50mA cm-2，10W低压汞灯为光源，电化学方法处理120分钟，NH3-N去除率达到80％，COD去除率为31.2％；处理180分钟，NH3-N去除率接近100％，COD去除率为71.9％；处理210分钟，NH3-N去除率接近100％，COD去除率为75.9％。
以RuO2/Ti为阳极，电流密度为50mA cm-2，10W低压汞灯为光源，紫外光强化电化学方法处理120分钟，NH3-N去除率达到88.6％，COD去除率为36.3％；处理180分钟，NH3-N去除率接近100％，COD去除率为89.3％；处理210分钟，NH3-N去除率接近100％，COD去除率为97.2％。
实施例3：
氨氮模拟废水，初始浓度700mg L-1(以氮计)，pH 5.7，氯浓度为5325mg L-1，电流密度为40mA cm-2，处理90分钟。
以RuO2/Ti为阳极，电化学方法处理出水氨氮浓度为264mg L-1，去除率为62.3％；紫外光强化电化学方法处理出水氨氮浓度在检测限以下，去除率接近100％。
以IrO2/Ti为阳极，电化学方法处理出水氨氮浓度为284mg L-1，去除率为59.4％；紫外光强化电化学方法处理出水氨氮浓度在检测限以下，去除率接近100％。
Claims (8)
1.一种基于紫外光强化电化学深度处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于把紫外光引入电化学体系中，利用阳极的直接氧化、原位电化学生成活性氯的间接氧化、阴极还原及紫外光光解等的协同作用；同时原位电化学生成的活性氯在紫外光的辐照下能形成氧化能力更强的羟基及氯自由基等，进而加快反应速度，同时提高了对渗滤液色度、生化难将解有机物及氨氮的去除效果和电流效率。
2.按照权利要求1所述，该方法以渗滤液生化出水为对象，对生化难降解部分进行深度处理。
3.按照权利要求1所述方法，其中电化学体系中用SnO2/Ti、PbO2/Ti、IrO2/Ti、RuO2/Ti形稳电极等为阳极，用钛、不锈钢、镍等惰性金属为阴极。
4.按照权利要求1所述方法，其中紫外光源应采用低压汞灯，也可以采用中压汞灯。
5.按照权利要求1所述方法，氯离子作为支持电介质及主要的反应物，其浓度要求相对较高，必要时需投加一定量固体NaCl或CaCl2等。
6.按照权利要求1所述，其特征在于该方法可以同时去除渗滤液中的色度、有机污染物及氨氮等。
7.按照权利要求1所述，该方法需与生化方法等相结合共同处理渗滤液以降低运行成本，同时达到规定的排放标准。
8.按照权利要求1所述，该方法中逸出的Cl2可以用待处理渗滤液予以吸收，以免造成二次污染，同时可以提高活性氯的利用效率。
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