一种处理垃圾渗滤液浓缩液的电化学方法与流程

1.本发明涉及垃圾渗滤液浓缩液处理技术领域，特别涉及一种基于电化学高级氧化过程快速去除垃圾渗滤液浓缩液中有机污染物的方法。


背景技术：

2.垃圾渗滤液浓缩液是城市垃圾填埋场产生的渗滤液经过超滤等处理过程所产生的极高浓度污水，一般含有高浓度的溶剂性有机污染物（主要包括腐殖质等芳香类有机物，总有机碳一般超过400 mg l-1
）和氯离子（一般超过2000 mg l-1
）等无机盐，含有一定量的氨氮和少量重金属。
3.因为高盐度特性和重金属等毒性成分的影响，使用活性污泥法等微生物降解的方式处理垃圾渗滤液的难度较大。生化系统的运行一般需要精心维护，否则容易紊乱失调，从而使得水中污染物去除效率低。
4.综上，垃圾渗滤液浓缩液的处理一般需要借助膜处理法、絮凝沉淀法、材料吸附法或高级氧化技术等物理化学方法进行多过程工艺组合处理。其中，为实现有机污染物的大部分去除，常通过投加芬顿试剂或臭氧等氧化剂进行阶段性处理以提高效率，但过程对药剂的消耗量巨大，容易抬高整个处理流程的综合成本。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种处理垃圾渗滤液浓缩液的电化学方法，该方法中，在处理圾渗滤液浓缩液的过程中，对药剂的消耗量不大。
6.本发明实现其技术目的技术方案是：一种处理垃圾渗滤液浓缩液的电化学方法，包括电解的步骤，所述的电解的步骤在电解装置中完成；所述的电解装置包括依次并排浸入到待处理的垃圾渗滤液浓缩液中的第一片状牺牲阳极、片状阴极、第二阳极；所述第二阳极为一种产氯性能好的活性电极；在电解过程中控制第二阳极上的电流密度不高于25 ma cm-2
；控制第二阳极的电流为第一片状牺牲阳极电流的4-6倍；电解时间为3-5小时后，通过物理分离和过滤处理，获得清亮透明水体。
7.本发明目的在于提供一种基于电化学高级氧化过程快速去除垃圾渗滤液浓缩液中有机污染物的方法，其处理过程不需要投加昂贵的化学药剂，同时去除单位质量的溶解性有机污染物所消耗的能量很低。
8.进一步的，上述的处理垃圾渗滤液浓缩液的电化学方法中：所述第一片状牺牲阳极选取片状铁质牺牲阳极；所述片状阴极选取第一片状牺牲阳极同样尺寸的不锈钢片；所述第二阳极使用与第一片状牺牲阳极同样尺寸的iro
2-ruo2涂层的ti基电极片。
9.进一步的，上述的处理垃圾渗滤液浓缩液的电化学方法中：所述第一片状牺牲阳极包括并联的一组片状铁质牺牲阳极；
所述片状阴极包括与第一片状牺牲阳极同样尺寸和数量的并联不锈钢片；所述第二阳极包括与第一片状牺牲阳极同样尺寸和数量的并联iro
2-ruo2涂层的ti基电极片。
10.进一步的，上述的处理垃圾渗滤液浓缩液的电化学方法中：所述第一片状牺牲阳极、片状阴极、第二阳极对齐放置，所述片状阴极至于中间，极板间距5～15mm。
11.进一步的，上述的处理垃圾渗滤液浓缩液的电化学方法中：在进行电解步骤之前，还包括垃圾渗滤液浓缩液进行预处理的步骤。
12.进一步的，上述的处理垃圾渗滤液浓缩液的电化学方法中：所述预处理步骤包括去除待处理的垃圾渗滤液浓缩液中的固形污染物以及有机污染物和金属离子污水成分的步骤。
13.进一步的，上述的处理垃圾渗滤液浓缩液的电化学方法中：所述去除待处理的垃圾渗滤液浓缩液中的固形污染物以及有机污染物和金属离子污水成分的步骤包括以下分步骤：降低待处理的垃圾渗滤液浓缩液的ph值的步骤，该步骤中，在垃圾渗滤液浓缩液中缓慢加入少量氯化铁试剂直至溶液ph降低至2.7-2.8；搅拌的步骤；该步骤中搅拌30～90秒钟；加碱微调ph值的步骤；该步骤中使用naoh调节溶液ph到2.9-3.1；第二次搅拌的步骤；搅拌5分钟；静置的步骤，静置2-3小时；分离溶液中已经沉积在底部的固体沉淀的步骤；该步骤去除固形污染物以及部分有机污染物和金属离子污水成分。
14.本发明中处理方法整个过程通常只经过5-8个小时，便可使垃圾渗氯液浓缩液中有机污染物被大部分去除，得到清亮的透明水体。整个过程消耗的化学药剂量小，能量消耗少。因为电化学处理过程中利用了污水中原有的高浓度氯离子原位产生hclo等活性氯；该过程中发生了部分有机污染的氧化偶联反应生成浮在溶液上面的可分离固体有机物，因此有机物污染的去除只是部分通过传统的氧化降解机制完成。基于此，去除这些有机污染物所需消耗的氧化剂明显减少，因此该过程电能消耗量小，运行效率高。
15.以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。
附图说明
16.附图1为本发明实施例1中使用的电解装置示意图。
具体实施方式
17.实施例1，本施例是一种处理垃圾渗滤液浓缩液的电化学方法，本实施例的目的在于提供一种基于电化学高级氧化过程快速去除垃圾渗滤液浓缩液中有机污染物的方法，其处理过程不需要投加昂贵的化学药剂，同时去除单位质量的溶解性有机污染物所消耗的能量很低。
18.包括以下步骤：首先需要去除固形污染物以及部分有机污染物和金属离子等污水成分，在该步骤
中：在垃圾渗滤液浓缩液中缓慢加入少量氯化铁试剂直至溶液ph降低至2.7-2.8，此时溶液中将产生大量固态絮体；搅拌1分钟，再使用naoh调节溶液ph到3.0；搅拌5分钟后；静置2-3小时；最后，通过滤或采取其他方法分离溶液中已经沉积在底部的固体沉淀。此过程可去除固形污染物以及部分有机污染物和金属离子等污水成分。
19.然后，对经过上面预处理后的垃圾渗滤液浓缩液进行电解，该步骤中：以非导电材料制作的非密封容器100为垃圾渗滤液浓缩液容器，如玻璃材质器皿，在容器内的垃圾渗滤液浓缩液中浸入第一片状牺牲阳极101、片状阴极102、第二阳极103，如图1所示。
20.实际中，第一片状牺牲阳极101选取片状铁质牺牲阳极；片状阴极102选取第一片状牺牲阳极101同样尺寸的不锈钢片；第二阳极103使用与第一片状牺牲阳极101同样尺寸的iro
2-ruo2涂层的ti基电极片。
21.在另外一些实施例中，第一片状牺牲阳极101包括并联的一组片状铁质牺牲阳极；片状阴极102包括与第一片状牺牲阳极101同样尺寸和数量的并联不锈钢片；第二阳极103包括与第一片状牺牲阳极101同样尺寸和数量的并联iro
2-ruo2涂层的ti基电极片。
22.具体的，本实施例中，选取片状铁质牺牲阳极，以同样尺寸的不锈钢材质片为阴极，使用iro
2-ruo2涂层的ti基电极（或其他产氯性能好的活性电极）作为第二个阳极；三个电极平行对齐放置，阴极至于中间，极板间距1 cm，实际中，间隔可以5至15mm之间都可，在实践中可通过多片并联方式成倍放大电极有效面积，全浸没式放入废液中；通过直流恒流电源连接电极供电，恒定电流模式;通过自动搅拌装置进行搅拌。以上材料和运行方式构成电解装置。
23.电解处理过程中主要控制的参数为两个阳极的电流大小。首先iro
2-ruo2阳极，也就是第二阳极103的电流密度不宜高于25 ma cm-2
。两个电极具体的电流大小和电极尺寸、溶液体积和污水水质成分相关，iro
2-ruo2阳极的电流大小一般为fe质阳极也就是第一片状牺牲阳极101电流的4-6倍。优化条件可基于溶液orp值和游离氯浓度进行探索：当iro
2-ruo2电流过高时，溶液orp值会随时间快速升高至大于1000 mv，游离氯溶度将慢慢升高至饱和；而当iro
2-ruo2电流与fe质阳极电流大小匹配为较高效率反应条件时，溶液orp值则可保持接近废水原orp值，可检出的游离氯溶度低；若在fe质阳极上施加电流过高时，则orp值会迅速下降至明显低于废水原来的orp值，此时溶液中一般不能检出游离氯。在该过程中fe质阳极释放的fe
2+
与产氯阳极生成的hclo等活性氯发生类芬顿反应，生成以fe
ivo2+
为主的强氧化剂。fe
ivo2+
一方面可以氧化降解废水中的有机污染物，另一方面一部分有机物如垃圾渗滤液中的腐殖质、类富里酸物质和一部分其他的芳香类化合物等，可在fe
ivo2+
氧化左右的诱导下发生偶联聚合反应，生成疏水的大分子有机物，从而从水相中以难溶于水的固形物分离出来。此过程有机物分子由小变大，相比分子由大变小的氧化降解至矿化的过程所要消耗的氧化剂大大减少，从而提高综合效率，降低水处理成本。
24.本实施例中，双阳极电解氧化过程，如图1所示，其中fe
ivo2+
氧化诱导产生的部分氧化偶联聚合产物因大分子有机物的疏水特性会聚集成为难溶的固体物质，一般会上浮到水溶液表面，容易分离除去。
25.最后是过滤，电解运行一定时间后，一般3-5个小时内效率较高，根据所处理水量大小可对运行时长进行调整，停止电解处理，可看到溶液中产生一定量的红棕色铁絮体，溶液上浮着大量油沫状固体。此时可通过物理分离和过滤处理，即可得到有机污染物已被大
部分去除的清亮透明水体，根据测试一般可被除去80%以上有机污染物。
26.本实施例中，整个处理垃圾渗滤液浓缩液过程通常只经过5-8个小时，便可使垃圾渗氯液浓缩液中有机污染物被大部分去除（除去80%以上），得到清亮的透明水体。整个过程消耗的化学药剂量小，能量消耗少。因为电化学处理过程中利用了污水中原有的高浓度氯离子原位产生hclo等活性氯；该过程中发生了部分有机污染的氧化偶联反应生成浮在溶液上面的可分离固体有机物，因此有机物污染的去除只是部分通过传统的氧化降解机制完成。基于此，去除这些有机污染物所需消耗的氧化剂明显减少，因此该过程电能消耗量小，运行效率高。
27.采用本实施例的方法对某垃圾渗滤液浓缩液（取自深圳市某垃圾填埋场）处理。该实例中浓缩液处理过程使用了本专利所述电化学氧化处理技术:fe阳极电流40 ma, 产氯阳极电流200 ma, 废水体积200 ml, 电化学氧化处理时长为3小时。整个过程去除了废水中超过92%的有机污染物（以溶解性有机碳浓度计）。
28.表1 如上面表1为某垃圾渗滤液浓缩液在上述在该专利所述处理过程前后的主要污染物含量和相关水质指标，即是运行实例中的具体数据。从表中可以看出：渗滤液浓缩液原水的cod是3852.7
±
36.3mgl-1
，经过预处理，也就是絮凝沉淀处理后，cod是3015.7
±
38.5 mgl-1
，说明经过预处理以后，cod降低有限，但经过电化学氯处理，也就是电解时采用iro
2-ruo2涂层的ti基电极（或其他产氯性能好的活性电极）作为第二个阳极进行电解，将大大降低cod，达到297.7
±
25.7 mgl-1
。