CN106044960B - 一种利用三维电极处理垃圾渗滤液浓缩液的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用三维电极处理垃圾渗滤液浓缩液的方法，采用电解槽对浓缩液进行处理，浓缩液在电解槽内发生氧化还原反应，电解槽采用长方体结构，在电解槽的两侧各设有一阳极板，在两个阳极板之间设有一阴极板；在电解槽内填充有粒子电极，在电解槽的上部设有进液口，在电解槽的下部设有出液口和取样口，在电解槽的底部设有排污口，阳极板的材质为含铝钛合金，阴极板的材质为不锈钢，粒子电极为煤质柱状活性炭；煤质柱状活性炭的填充比为60％‑85％；电解槽内的电流密度为8‑13mA/cm3；氧化还原反应的时间为20‑40min。本发明能够快速高效的去除浓缩液中的污染物，特别是COD和氨氮，提高渗滤液浓缩液的可生化性。

Description

一种利用三维电极处理垃圾渗滤液浓缩液的方法
技术领域
本发明涉及一种废水处理方法，特别是涉及一种利用三维电极处理垃圾渗滤液浓缩液的方法。
背景技术
近年来，随着我国城市化程度的加快和居民生活消费水平的提高，我国城市生活垃圾的产生量以每年9％-10％的速度增长。垃圾填埋和焚烧是现阶段我国垃圾处理的主要方式，然而无论是采用填埋处置还是焚烧处理，都会产生大量污染性极强的垃圾渗滤液。
目前，垃圾填埋场或垃圾焚烧厂的垃圾渗滤液的处理主要采用的工艺为“预处理+MBR膜生物处理系统+纳滤+反渗透”，出水基本能达到排放标准，但是纳滤和反渗透技术作为膜过滤技术，其处理过程会产生膜过滤浓缩液，水量约为进水的20％-40％。浓缩液呈棕黑色，含有大量难降解的有机物，如腐植酸，同时还含有较高浓度的盐分和重金属，可生化性极差。
由于膜过滤浓缩液含有各种难降解的有机和无机污染物，直接排放会对土壤、地表水、地下水和海洋等产生污染，严重威胁居民的饮用水安全。若排入市政污水处理系统，高浓度的盐分和重金属不利于活性污泥的生长，导致生化处理系统污泥浓度的降低，影响市政污水处理系统的正常运行。
目前的垃圾渗滤液膜过滤浓缩液处理装置涉及以下内容：一是转移处置，包括回喷、回流和回灌等；二是进一步减量，包括蒸发和膜蒸馏等；三是无害化处理，包括混凝沉淀、高级氧化等技术手段。
浓缩液经压缩空气雾化回喷至炉膛内燃烧会降低燃烧热值，并且国内垃圾热值本身较低，回喷会增加能耗及运行成本，因此不适用于大部分垃圾焚烧发电厂。浓缩液回流到调节池会导致氨氮和盐分的累积，降低微生物的活性，影响生化出水，导致膜结垢，加快膜清洗频率，从而导致膜系统无法正常运行，并最终会致使整个处理系统的瘫痪。回灌法会造成各种污染物的累积，特别是盐分的聚集，然而系统本身对盐分的去除率很低，长期运行势必会导致系统电导率不断攀升，加重后续膜处理负担，影响处理系统的正常运行。
对于减量化处理，由于浓缩液中氯离子含量高，高温高压条件下会严重腐蚀设备，因此蒸发装置的主材必须是昂贵的耐腐蚀材料，提高了前期投入和后期运行、维护费用，极大地限制了蒸发、蒸馏工艺的应用实施。
混凝沉淀采用FeSO4和PAM联用时的处理效果最好；在最佳反应条件下废水的COD去除率可达74％，但药剂耗费量较大，运行费用高。
采用高级氧化法可以实现渗滤液膜过滤浓缩液中有机物的高效去除。目前，应用高级氧化法的三维电解装置对膜过滤浓缩液中COD的去除率为40％-60％，对氨氮的去除率为50％-70％；阴阳极板均采用平板式结构，在反应过程中会对水的流态产生阻隔，并且极板间距均在1-5cm，不利于粒子电极的装填与更换，有机物去除率也较低。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种利用三维电极处理垃圾渗滤液浓缩液的方法，该方法能够提高污染物的去除率。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种利用三维电极处理垃圾渗滤液浓缩液的方法，该方法采用电解槽对浓缩液进行处理，所述浓缩液在所述电解槽内发生氧化还原反应，所述电解槽采用长方体结构，在所述电解槽的两侧各设有一阳极板，在两个所述阳极板之间设有一阴极板，所述阴极板和所述阳极板与直流电源连接；在所述电解槽内填充有粒子电极，在所述电解槽的上部设有进液口，在所述电解槽的下部设有出液口和取样口，在所述电解槽的底部设有排污口，其特征在于，所述阳极板的材质为含铝钛合金，所述阴极板的材质为不锈钢，所述粒子电极为煤质柱状活性炭；所述煤质柱状活性炭的填充比为60％-85％；所述电解槽内的电流密度为8-13mA/cm3；所述氧化还原反应的时间为20-40min。
所述阳极板和所述阴极板之间的间距为10-20cm。
所述阳极板和所述阴极板均采用格栅结构。
所述煤质柱状活性炭的直径为4-6mm。
本发明具有的优点和积极效果是：通过采用含铝钛合金作为阳极板、不锈钢作为阴极板、煤质柱状活性炭作为粒子电极，并控制煤质柱状活性炭的填充比为60％-85％，控制电解槽内的电流密度为8-13mA/cm3，控制电解氧化还原反应的时间为20-40min，经实践证明能够快速高效的去除浓缩液中的污染物，特别是COD和氨氮，提高渗滤液浓缩液的可生化性。同时，本发明不需要投加任何化学药剂，能够大幅降低运行成本；通过加大极板间距不但能够提高处理效果，而且减少了极板数量，有利于粒子电极的装填；采用格栅状电极板，能够克服传统极板对水流态的影响，避免对电子移动的扰动，能够提高处理效率；可通过改变外加电流、电压随时调节反应条件，操作简单，具有良好的可控性；占地面积小。综上所述，本发明具有污染物去除率高，去除快速、投资少、运行费用低等优点，因而有较好的发展前景和推广价值。
附图说明
图1为本发明应用的结构示意图；
图2为图1的俯视图。
图中：1、直流电源，2、进液口，3、阳极板，4、电解槽，5、粒子电极，6、取样口，7、阴极板，8、排污口，9、出液口。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1～图2，一种利用三维电极处理垃圾渗滤液浓缩液的方法，该方法采用电解槽4对浓缩液进行处理，所述浓缩液在所述电解槽4内发生氧化还原反应，所述电解槽4采用长方体结构，在所述电解槽4的两侧各设有一阳极板3，在两个所述阳极板3之间设有一阴极板7，所述阴极板7和所述阳极板3与直流电源1连接；在所述电解槽4内填充有粒子电极5，在所述电解槽4的上部设有进液口2，在所述电解槽4的下部设有出液口9和取样口6，在所述电解槽4的底部设有排污口8，所述阳极板3的材质为含铝钛合金，所述阴极板7的材质为不锈钢，所述粒子电极5为煤质柱状活性炭；所述煤质柱状活性炭的填充比为60％-85％；所述电解槽4内的电流密度为8-13mA/cm3；所述氧化还原反应的时间为20-40min。
当所述阳极板3和所述阴极板7之间的间距为10-20cm时，能够进一步提高本发明的污染物去除率。当所述阳极板和所述阴极板均采用格栅结构时，也能进一步提高本发明的污染物去除率。当所述煤质柱状活性炭的直径为4-6mm时，本发明的污染物去除率较高。
本发明的反应过程为：
浓缩液由进液口2进入电解槽4，在浓缩液浸没阳极板3和阴极板7之后，接通直流电源1，调节电流和电压强度，进行电解氧化还原反应，通过直接氧化和间接氧化将有机物分解。浓缩液自上而下穿过粒子电极床层，待反应结束后，电解液从出液口9排出。
直接氧化是指水分子在阳极板表面放电产生被吸附的·OH自由基，·OH自由基对被吸附在阳极板上的有机物亲电进攻而发生氧化反应。反应方程式为：
H2O→·OH+H++e-
R+·OH→副产物+CO2+H2O(R代表有机物)
间接氧化是指水中的氯离子在阳极板处失电子被氧化成游离的氯气，氯气溶于水形成次氯酸，进而通过次氯酸的作用氧化水中的有机物。反应方程式为：
2Cl-+2e-→Cl2
Cl2+H2O→HClO+H++Cl-
R+HClO→R·+CO2+H2O(R代表有机物)。
本发明的应用实例：
实例1：
浓缩液取自天津市某垃圾填埋场经过“预处理-两级反硝化/硝化-MBR膜生物处理系统-纳滤-反渗透”工艺处理后的渗滤液浓缩液，其主要特性为：COD浓度1500mg/L，氨氮浓度40mg/L，PH＝9。
采用电解槽4对浓缩液进行处理，所述浓缩液在所述电解槽4内发生氧化还原反应，所述电解槽4采用长方体结构，在所述电解槽4的两侧各设有一阳极板3，在两个所述阳极板3之间设有一阴极板7，所述阴极板7和所述阳极板3与直流电源1连接；在所述电解槽4内填充有粒子电极5，在所述电解槽4的上部设有进液口2，在所述电解槽4的下部设有出液口9和取样口6，在所述电解槽4的底部设有排污口8，所述阳极板3的材质为含铝钛合金，所述阴极板7的材质为不锈钢，所述粒子电极5为煤质柱状活性炭；所述煤质柱状活性炭的填充比为60％；所述阳极板和所述阴极板之间的间距为7cm；所述阳极板4和所述阴极板7均采用平板结构，所述煤质柱状活性炭的直径为2.5mm。
调节所述直流电源1，使所述电解槽4内的电流密度为8mA/cm3；控制所述电解槽4内的所述氧化还原反应时间为40min。
从所述取样口6取排出液样品进行测试，COD去除率为70％，氨氮去除率为75％。
实例2：
浓缩液取自天津市某垃圾填埋场经过“预处理-两级反硝化/硝化-MBR膜生物处理系统-纳滤-反渗透”工艺处理后的渗滤液浓缩液，其主要特性为：COD浓度1500mg/L，氨氮浓度40mg/L，PH＝9。
采用电解槽4对浓缩液进行处理，所述浓缩液在所述电解槽4内发生氧化还原反应，所述电解槽4采用长方体结构，在所述电解槽4的两侧各设有一阳极板3，在两个所述阳极板3之间设有一阴极板7，所述阴极板7和所述阳极板3与直流电源1连接；在所述电解槽4内填充有粒子电极5，在所述电解槽4的上部设有进液口2，在所述电解槽4的下部设有出液口9和取样口6，在所述电解槽4的底部设有排污口8，所述阳极板3的材质为含铝钛合金，所述阴极板7的材质为不锈钢，所述粒子电极5为煤质柱状活性炭；所述煤质柱状活性炭的填充比为60％；所述阳极板和所述阴极板之间的间距为15cm；所述阳极板4和所述阴极板7均采用格栅结构，所述煤质柱状活性炭的直径为4mm。
调节所述直流电源1，使所述电解槽4内的电流密度为8mA/cm3；控制所述电解槽4内的所述氧化还原反应时间为40min。
从所述取样口6取排出液样品进行测试，COD去除率为88％，氨氮去除率为80％。
实例3：
浓缩液取自天津市某垃圾填埋场经过“预处理-两级反硝化/硝化-MBR膜生物处理系统-纳滤-反渗透”工艺处理后的渗滤液浓缩液，其主要特性为：COD浓度1500mg/L，氨氮浓度40mg/L，PH＝9。
采用电解槽4对浓缩液进行处理，所述浓缩液在所述电解槽4内发生氧化还原反应，所述电解槽4采用长方体结构，在所述电解槽4的两侧各设有一阳极板3，在两个所述阳极板3之间设有一阴极板7，所述阴极板7和所述阳极板3与直流电源1连接；在所述电解槽4内填充有粒子电极5，在所述电解槽4的上部设有进液口2，在所述电解槽4的下部设有出液口9和取样口6，在所述电解槽4的底部设有排污口8，所述阳极板3的材质为含铝钛合金，所述阴极板7的材质为不锈钢，所述粒子电极5为煤质柱状活性炭；所述煤质柱状活性炭的填充比为85％；所述阳极板和所述阴极板之间的间距为10cm；所述阳极板4和所述阴极板7均采用格栅结构，所述煤质柱状活性炭的直径为6mm。
调节所述直流电源1，使所述电解槽4内的电流密度为10mA/cm3；控制所述电解槽4内的所述氧化还原反应时间为20min。
从所述取样口6取排出液样品进行测试，COD去除率为83％，氨氮去除率为85％。
实例4：
浓缩液取自天津市某垃圾填埋场经过“预处理-两级反硝化/硝化-MBR膜生物处理系统-纳滤-反渗透”工艺处理后的渗滤液浓缩液，其主要特性为：COD浓度1500mg/L，氨氮浓度40mg/L，PH＝9。
采用电解槽4对浓缩液进行处理，所述浓缩液在所述电解槽4内发生氧化还原反应，所述电解槽4采用长方体结构，在所述电解槽4的两侧各设有一阳极板3，在两个所述阳极板3之间设有一阴极板7，所述阴极板7和所述阳极板3与直流电源1连接；在所述电解槽4内填充有粒子电极5，在所述电解槽4的上部设有进液口2，在所述电解槽4的下部设有出液口9和取样口6，在所述电解槽4的底部设有排污口8，所述阳极板3的材质为含铝钛合金，所述阴极板7的材质为不锈钢，所述粒子电极5为煤质柱状活性炭；所述煤质柱状活性炭的填充比为75％；所述阳极板和所述阴极板之间的间距为20cm；所述阳极板4和所述阴极板7均采用格栅结构，所述煤质柱状活性炭的直径为4mm。
调节所述直流电源1，使所述电解槽4内的电流密度为13mA/cm3；控制所述电解槽4内的所述电解氧化还原反应时间为30min。
从所述取样口6取排出液样品进行测试，COD去除率为93％，氨氮去除率为85％。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种利用三维电极处理垃圾渗滤液浓缩液的方法，该方法采用电解槽对浓缩液进行处理，所述浓缩液在所述电解槽内发生氧化还原反应，所述电解槽采用长方体结构，在所述电解槽的两侧各设有一阳极板，在两个所述阳极板之间设有一阴极板，所述阴极板和所述阳极板与直流电源连接；在所述电解槽内填充有粒子电极，在所述电解槽的上部设有进液口，在所述电解槽的下部设有出液口和取样口，在所述电解槽的底部设有排污口，其特征在于，所述阳极板的材质为含铝钛合金，所述阴极板的材质为不锈钢，所述粒子电极为煤质柱状活性炭；所述煤质柱状活性炭的直径为4-6mm；所述煤质柱状活性炭的填充比为60％-85％；所述电解槽内的电流密度为8-13mA/cm3；所述氧化还原反应的时间为20-40min；所述阳极板和所述阴极板均采用格栅结构。
2.根据权利要求1所述的利用三维电极处理垃圾渗滤液浓缩液的方法，其特征在于，所述阳极板和所述阴极板之间的间距为10-20cm。
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