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要:采用連續(xù)式電解槽對垃圾滲濾液進行電解催化處理,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,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。
關鍵詞:垃圾滲濾液,電解氧化,難降解有機物
垃圾填埋場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[1]。目前,常規(guī)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。電催化氧化技術處理高濃度難降解廢水近年來在國外受到了廣泛的關注[23、]。目前國內外對電催化氧化技術處理垃圾滲濾液運行工藝和參數的研究相對較少。本文通過對電解催化法處理垃圾滲濾液的實驗研究表明,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
電催化氧化技術是指利用電極的直接氧化和間接氧化作用來氧化降解難降解物質,使其氧化分解成為易降解、無毒害的物質。直接氧化是由水分子在陽極表面放電產生·OH基團,·OH基團與陽極附近的有機物發(fā)生氧化反應。間接氧化是指利用電化學反應產生的強氧化劑(如C1O-、高價金屬離子等),來氧化溶液中有機物。電催化氧化技術的去除機理可用圖1表示。
2試驗部分
2.1試驗水樣
實驗中水樣選取自杭州市幾個垃圾填埋場滲濾液收集池出口處廢水。水質情況見表1。
2.2實驗裝置
實驗裝置示意圖見圖1。實驗中采用序批方式連續(xù)進行電催化處理。電解實驗裝置包括: ①方形(15 cm ×15 cm ×15 cm)玻璃鋼電解槽一個; ②自制網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; ③直流穩(wěn)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 實驗結果分析
電催化氧化處理垃圾滲濾液涉及因素較多。實驗中以COD和NH32N的去除率作為效果指標,以能耗作為經濟性指標。考慮極板間距、電流密度、添加[C1- ]濃度等因素對垃圾滲濾液處理的影響。處理時電解槽中滲濾液以序批方式連續(xù)進行,處理時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
實驗中,電極槽中滲濾液1000 mL, pH 值為715,在不添加電解質時,進行序批方式處理。不同極板間距時,滲濾液中COD 和NH32N 的去除效果見圖1和圖2。
圖1和圖2表明:極板間距增加,去除率下降,處理需要的時間延長。極板間距小,縮短極板產生的羥基自由基•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,有利于反應進行,提高去除速率[ 5 ] 。極板間距015 cm 時, 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,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- ]停留時間。最佳的極板間距在015～115 cm之間,此時電催化氧化去除滲濾液中COD、NH3
2N效果明顯,能耗適中,經濟性好。本實驗選擇極板間距為110 cm進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的推動力,可以使溶液中•OH基團移動加快,與有機物接觸的機會增多,從而提高對溶液中COD和NH32N的去除率[ 6 ] 。實驗中,取極板間距為110cm,不同電流密度下,電極對滲濾液中COD、NH32N的去除率見圖3和圖4。
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,達到去除高點需要的時間減少。電流密度215 ～ 1010 mA / cm2 時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。
