電催化氧化法處理垃圾滲濾液的研究.pdf

1、衛(wèi)生填埋是目前國內(nèi)外垃圾處理的主要方法之一。在垃圾填埋過程中會產(chǎn)生一種難降解的高濃度有機廢水,即垃圾滲濾液,其水質(zhì)水量波動大、成分復(fù)雜,有毒有害物質(zhì)含量高。尋求一種不受垃圾滲濾液水質(zhì)特性限制的處理方法,成為國內(nèi)外垃圾滲濾液處理技術(shù)的研究熱點問題。 近年來,電化學技術(shù)在廢水治理方面顯示出優(yōu)勢,它能對污染物產(chǎn)生化學降解,具有操作簡便、無二次污染等優(yōu)點,逐漸引起廣泛關(guān)注。然而,該法普遍遇到電流效率低、氧化劑利用不充分等問題,使其難以

2、實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。為了達到高效降解滲濾液的目的,本論文將多相催化技術(shù)引入到電化學反應(yīng)器中,以復(fù)極性固定床電解槽為反應(yīng)器,利用負載金屬氧化物的多相催化劑替代絕緣填料,構(gòu)建電催化氧化體系。通過電化學和多相催化耦合氧化作用,強化電化學反應(yīng)器降解垃圾滲濾液的效率。 催化劑的研制是這一技術(shù)的關(guān)鍵。本文首先以γ-Al2O3為載體,采用浸漬法制備了一系列含Cu、Ce的γ-Al2O3負載型催化劑,與顆?；钚蕴?GAC)均勻混合構(gòu)成床體填料

3、,電催化降解垃圾滲濾液?？疾炝舜呋瘎┑拇呋钚?并用SEM和XRD等手段對催化劑的微觀結(jié)構(gòu)和表面形貌進行了表征。研究表明,浸漬液金屬離子濃度含量Cu為2％、Ce為9％時所制得的催化劑活性最高；Ce的摻雜起到結(jié)構(gòu)助劑和電子助劑的作用,它能夠使催化劑表面的活性組分分散度提高；床體填料以GAC和催化劑體積比1:1填充為宜。 采用電催化氧化體系處理垃圾滲濾液,陰、陽主極板首先選用石墨和鐵板。體系通過電-Fenton、電絮凝和多相催化共

4、同作用強化垃圾滲濾液的處理效果。在優(yōu)化條件：槽電壓15.0V、進水pH7.0、曝氣量0.08m3/h、極板間距3.0cm時,垃圾滲濾液COD、NH4+-N、TOC和色度的去除率分別達到92.9％、94.7％、67.9％和88.6％。為了克服可溶性電極的極化和鈍化問題,實驗中還嘗試采用低壓低頻交變脈沖供電方式代替直流供電,結(jié)果表明,脈沖供電可以減少或消除鐵板的鈍化。 DSA電極是一種新型不溶性電極,這種電極以其良好的穩(wěn)定性和催化

5、活性迅速得到關(guān)注。利用DSA陽極和石墨陰極對滲濾液進行多相催化降解,該體系可以高效降解滲濾液。影響因素中以槽電壓和進水pH最為顯著。槽電壓過高,會使析氧副反應(yīng)逐漸加快；并且,金屬氧化物活性組分的溶出也會有所加劇,這些都會使垃圾滲濾液的降解趨勢變緩。滲濾液初始pH的影響較為復(fù)雜,酸性條件有利于COD和TOC的去除；堿性條件有利于NH4+-N的降解；色度則在弱酸或弱堿條件更易去除。對比三種形式的電催化氧化體系處理滲濾液的降解效果,其中DSA

6、體系處理效果最佳,在槽電壓15.0V、進水pH 7、曝氣量0.08m3/h、極板間距3.0cm的條件下,滲濾液中COD、NH4+-N、TOC和色度的去除率分別達到93.7％、100％、74.1％和95.2％,出水的可生化性提高；并且降解符合準一級反應(yīng)動力學規(guī)律,體系以間接氧化占優(yōu)。 本文還對填料的失活原因和再生方法進行了深入研究,結(jié)果表明,催化劑活性組分的溶出是填料失活的一個原因；另外,由于垃圾滲濾液的降解所產(chǎn)生的中間產(chǎn)物吸附

7、在填料表面,掩蓋了填料的活性中心也導(dǎo)致了降解效果下降?！胞}酸洗滌+焙燒法”是一種有效的再生方法,通過該方法再生,填料的活性可恢復(fù)至新鮮填料的80％以上。 依據(jù)能量守恒定律,建立了單一組分污染物電催化氧化反應(yīng)的能耗數(shù)學模犁： y=-2/K x+1/K1K,其中y=d2VEc0ln(k/A)/W12t2,x=d2VEc0/W1t2,K1、K為特征參數(shù)。 對電催化氧化體系處理垃圾滲濾液的經(jīng)濟性做了初步分析,運行成本為每立方