三維電極—電Fenton法處理垃圾滲濾液的研究.pdf

1、垃圾滲濾液是城市垃圾衛(wèi)生填埋過程中的必然產(chǎn)物，具有有機(jī)污染物濃度高、水質(zhì)水量波動大、營養(yǎng)元素比例失調(diào)、難降解等特點(diǎn)。垃圾滲濾液的有效處理已成為國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題之一。
　　 近年來，電Fenton技術(shù)作為一種“環(huán)境友好”的高級氧化技術(shù)，在難降解有機(jī)廢水處理方面的應(yīng)用備受關(guān)注，它具有高度的靈活性，既可單獨(dú)應(yīng)用，又可與其它處理工藝組合應(yīng)用。但是，普通電Fenton法采用二維平板電極，傳質(zhì)效果差，電流效率低，能耗高，這就限

2、制了該技術(shù)的發(fā)展。三維電極一電Fenton法是將三維電極法和電Fenton法相耦合的電化學(xué)氧化新技術(shù)，該方法把粒子電極引入到電Fenton體系中，增大了工作電極表面積，縮短了污染物遷移距離，極大的提高了電流效率和單位時空產(chǎn)率。本論文嘗試性的將三維電極一電Fenton法應(yīng)用到垃圾滲濾液的處理中，以期為垃圾滲濾液的有效降解提供一條新的途徑。
　　 粒子電極是三維電極一電Fenton體系的重要組成部分。本文選取活性炭和涂膜炭為粒子電極

3、，通過涂膜炭填充率和床體填料量試驗(yàn)確定電解槽中混合填充400mL活性炭和100mL涂膜炭。研究表明，添加粒子電極的三維電解體系對垃圾滲濾液中COD、氨氮和色度的去除率要明顯高于二維電解體系。
　　 采用鈦基涂層電極(DSA)為陽極，活性炭纖維(ACF)為陰極的三維電極一電Fenton體系處理垃圾滲濾液，對影響因素、處理效果、反應(yīng)機(jī)理等方面進(jìn)行了研究。優(yōu)化各影響因素，確定最佳反應(yīng)條件為：電流密度5-7.1mA·cm-2、初始pH4

4、.0、極板間距10.0cm、Fe(II)投加量1.0mmol·L-1、曝氣量0.2m3·h-1。在此條件下電解180min后，COD、氨氮和色度去除率分別為80.8％、55.2％和98.6％。污染物主要通過DSA電極表面產(chǎn)生.OH的直接氧化和Fenton、Cl2/HC10等間接氧化作用去除。
　　 采用鐵板為陽極，ACF為陰極的三維電極—電Fenton體系處理垃圾滲濾液。處理效果與極板間距、電流密度、曝氣量、初始pH值、Cl'濃

5、度、電解時間等因素密切相關(guān)。優(yōu)化各影響因素，確定最佳反應(yīng)條件為：電流密度57.1mA·cm-2、初始pH6.0、極板間距10.0cm、曝氣量0.2m3·h-1。在此條件下電解180min后，COD、氨氮和色度去除率分別為57.0％、57.0％和81.1％。污染物的去除機(jī)理主要包括電化學(xué)氧化、電絮凝和氣浮三部分，其中以電化學(xué)氧化和電絮凝為主。
　　 對比DSA陽極和鐵陽極電解體系對垃圾滲濾液的處理效果，結(jié)果表明，DSA陽極電解體系

6、對垃圾滲濾液中COD、色度和TOC的去除率均明顯高于鐵陽極電解體系，該體系還具有污泥產(chǎn)生量少、陽極抗腐蝕能力強(qiáng)、粒子電極使用周期長、處理后出水可生化性好等優(yōu)點(diǎn)，因此，選取DSA電極為陽極的三維電極一電Fenton體系處理垃圾滲濾液。
　　 建立了DSA為陽極的三維電極—電Fenton體系降解有機(jī)物的動力學(xué)模型：
　　 ct=[kt+ co-1]-1
　　 -lgk=0.0266(0.0002x12-0.0239x

7、1+5.8821)0.2086(4.7808x22-2.4876x2+5.4119)1.0714(0.3652X32-0.7208X3+5.0813)0.9691(0.0721X42-0.4927x4+5.5606)1.0204
　　 經(jīng)驗(yàn)證，該模型能夠比較準(zhǔn)確的預(yù)測出電流密度42.8mA.cm-2～85.7mA.cm-2、曝氣量0.1m3·h-1～0.4m3·h-1、Fe(II)投加量0.5 mmol.L-1～2.0mmol.

8、L-1、初始pH3.0～6.0條件范圍內(nèi)，三維電極—電Fenton法處理垃圾滲濾液的出水COD值。
　　 采用混凝和三維電極—電Fenton法聯(lián)合處理垃圾滲濾液，分別對各工藝的運(yùn)行條件進(jìn)行優(yōu)化，在最佳運(yùn)行條件下，組合工藝對垃圾滲濾液中COD、TOC、氨氮、BODs.色度和SS的去除率分別達(dá)95.6％、92.8％、70.0％、88.1％、99.6％和91.9％，處理后出水的可生化性得到了很大提高，有利于進(jìn)行生化處理?；炷腿S電極