CN101891284A - 一种用于深度处理垃圾渗滤液的方法 - Google Patents

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本发明公开了一种用于深度处理垃圾渗滤液的方法，属于废水处理领域。本发明方法是以掺硼金刚石膜(BDD)电极为阳极，不锈钢为阴极，通过电化学氧化法深度处理垃圾渗滤液生物出水。垃圾渗滤液生物出水为“厌氧+曝气生物滤池+AO二级处理+MBR”处理工艺后(专利公开号CN 101708919A)的出水。当通过的电量为5.12Ah L-1，垃圾渗滤液生物出水的COD可COD从564.9mg L-1降至89.0mg L-1，达到国家一级排放标准，而能量消耗仅为34.79kWh m-3。该方法具有处理效果好、能量利用率高、可控性好和环境友好等优点，弥补了现有垃圾渗滤液处理工艺的不足。

Description

一种用于深度处理垃圾渗滤液的方法
技术领域
本发明涉及废水处理的方法，属于废水处理领域，具体涉及一种以掺硼金刚石膜BDD电极为阳极，电化学氧化深度处理垃圾渗滤液的方法。
背景技术
垃圾渗滤液是指垃圾场中由表面下渗的雨水进入填埋场后，沥经垃圾层和所覆土层而产生的含有大量悬浮物和高浓度有机或无机成分的污水。近年来它们对环境造成的影响受到国内外学者的广泛关注，相应的处理方法及工艺也成为研究热点之一。由于垃圾渗滤液水质复杂，污染物含量高，含有较多的烃类及其衍生物、酸酯类、醇酚类、酮醛类和酰胺类等，且盐量、氨氮含量高、色度深、有恶臭，污染物变化范围大，单独使用生物处理的方法很难处理达到国家排放标准，因此垃圾渗滤液的深度处理显得尤为重要。
目前，研究用于垃圾渗滤液深度处理的方法包括混凝沉淀法、吸附法、化学氧化法、电化学氧化技术、光催化氧化及膜技术等。其中，电化学氧化技术以电子为氧化剂，不需另外添加氧化还原剂，产生的羟基等自由基无选择地与废水中的有机污染物反应，将其降解为二氧化碳、水或简单有机物，没有或很少产生二次污染，具有氧化能力强、反应条件温和、可控制性好、反应器设备及其操作比较简单、环境友好等优点，是一种很有应用前景的难降解有机废水深度处理技术。
电极材料是影响电化学氧化过程最为关键的因素。BDD电极是目前研究表明电化学性能最好且最为稳定的电极材料，它具有如下一些优点：①电势窗口宽(可达3.0V以上)，析氧电势高，有利于·OH等具有强氧化能力的活性中间体生成，从而具有较高的电流效率和氧化能力；②化学性能稳定，不会释放有毒有害物质；③不易被污染，且具有“自洁净”能力；④耐腐蚀能力强(即使在HF酸中长时间使用，电极表面形貌也不会发生变化)，使用寿命长。可见，将BDD电极用于深度处理垃圾渗滤液具有很好的应用前景，但目前尚未有这方面的研究报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足之处，而提供一种能有效地深度处理垃圾渗滤液生物出水的方法，使其达到国家排放标准。
本发明目的是通过如下措施来实现：该方法是以掺硼金刚石膜BDD电极为阳极，不锈钢为阴极，固定好的电极浸入垃圾渗滤液生物出水的单室反应器中，通过电化学氧化法深度处理垃圾渗滤液生物出水，在电流密度为20～40mAcm-2条件下进行。
所述的垃圾渗滤液生物出水为“厌氧+曝气生物滤池+AO二级处理+MBR”处理工艺后(专利公开号CN 101708919A，发明名称：一种卫生填埋场垃圾渗滤液的处理方法崔锋倪晋仁许楠袁春艳言海燕)的出水。
以大小为20×20mm的BDD电极为阳极，相同大小的304型不锈钢片为阴极。电极间距固定为10mm。电化学氧化过程中，将固定好的电极浸入装有250mL垃圾渗滤液生物出水的单室反应器，同时用磁力搅拌器搅拌溶液，通过恒流稳压电源向电极提供恒定的电流，电流密度为20～40mA cm-2。每隔一段时间从反应器中取样分析COD的变化情况，并通过下式计算得到该过程的单位能量消耗：
Esp＝UIt/V
其中，Esp为能量消耗(kWhm-3)，U为电压(V)，I为电流(A)，t为电解时间(h)，V为废水体积(L)。
当电流密度为20mA cm-2时，电解8h后，即通过的电量为2.56Ah L-1，垃圾渗滤液生物出水的COD从564.9mg L-1降至275.5mg L-1，达到国家二级排放标准(COD＜300mgL-1)，能量消耗仅为13.93kWh m-3。当电流密度为40mA cm-2时，电解8h后，即通过的电量为5.12Ah L-1，垃圾渗滤液生物出水的COD从564.9mg L-1降至89.0mg L-1，达到国家一级排放标准(COD＜100mg L-1)，能量消耗仅为34.79kWh m-3。
由于电解过程中，在BDD阳极表面水分解产生羟基自由基(·OH)：
BDD+H2O→BDD(·OH)+H++e-
硫酸根(SO4 2-)氧化生成过硫酸根(S2O8 2-)：
2SO4 2-→S2O8 2-+2e-
氯离子氧化生成活性氯(Cl2、HClO和ClO-)：
2Cl-→Cl2+e-
Cl2+H2O→HCl+HClO
HClO+OH-→H2O+ClO-
这些生成的强氧化剂(·OH、S2O8 2-、Cl2、HClO、ClO-等)将氧化废水中的有机污染物，彻底矿化成CO2和H2O，或者氧化成简单的有机物。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：该方法氧化能力强，具有很好的处理效果。由于BDD电极具有较高的析氧电势(高达2.8V左右)，大大抑制了析氧副反应的发生，故该方法能量利用率较高。此外，通过调节电流电压可以很好的控制电化学氧化过程，该方法可控性也很好。
具体实施方式
下面列举2个实施例，对本发明加以进一步说明，但本发明不只限于这2个实施例。
实施例1
以20×20mm的BDD电极为阳极，相同大小的不锈钢为阴极，电极间距为10mm，电化学氧化深度处理垃圾渗滤液生物出水，COD为564.9mg L-1左右，电流密度为20mAcm-2。每隔2h从反应器中取样分析COD值，并计算单位能量消耗，实验结果列于表1中。电解8h后，即通过的电量为2.56Ah L-1，垃圾渗滤液生物出水的COD降至275.5mg L-1，达到国家二级排放标准(COD＜300mg L-1)，能量消耗仅为13.93kWh m-3。表1电流密度为20mA cm-2的条件下BDD电极电化学氧化处理垃圾渗滤液生物出水过程
中COD和Esp的变化情况
Figure BSA00000180795300031
实施例2
以20×20mm的BDD电极为阳极，相同大小的不锈钢为阴极，电极间距为10mm，电化学氧化深度处理垃圾渗滤液生物出水，COD为564.9mg L-1左右，电流密度为40mAcm-2。每隔2h从反应器中取样分析COD值，并计算单位能量消耗，实验结果列于表2中。电解8h后，即通过的电量为5.12Ah L-1，垃圾渗滤液生物出水的COD降至89.0mg L-1，达到国家一级排放标准(COD＜100mg L-1)，而能量消耗仅为34.79kWh m-3。表2电流密度为40mA cm-2的条件下BDD电极电化学氧化处理垃圾渗滤液生物出水过程
中COD和Esp的变化情况
Figure BSA00000180795300041

Claims (2)

1.一种用于深度处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于以掺硼金刚石膜BDD电极为阳极，不锈钢为阴极，固定好的电极浸入垃圾渗滤液生物出水的单室反应器中，通过电化学氧化法深度处理垃圾渗滤液生物出水，在电流密度为20～40mA cm-2条件下进行。
2.根据权利要求1所述的用于深度处理垃圾渗滤液的方法，其特征在于所述的垃圾渗滤液生物出水为“厌氧+曝气生物滤池+AO二级处理+MBR”处理工艺后的出水。
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