專利名稱：處理垃圾滲濾液濃縮液的電化學(xué)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及垃圾滲濾液濃縮液處理的技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種處理垃圾滲濾液濃縮液的電化學(xué)方法。
背景技術(shù)：
高含鹽、有毒性、難生化的垃圾滲濾液濃縮液已經(jīng)成為我國污水治理的難點(diǎn)和重點(diǎn)。國家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)HJ564-2010 “生活垃圾填埋場滲濾液處理工程技術(shù)規(guī)范(試行)”明確要求“垃圾滲濾液經(jīng)過納濾和反滲透工藝產(chǎn)生的濃縮液宜單獨(dú)處理，可采用焚燒、蒸發(fā)或其它適宜的處理方式?！钡?，由于焚燒和蒸發(fā)處理成本很高，每噸濃縮液蒸發(fā)費(fèi)用約200元左右，每噸濃 縮液焚燒費(fèi)用則更高，因此處理垃圾滲濾液濃縮液的工程項(xiàng)目采用焚燒和蒸發(fā)的極少。目前，國內(nèi)大部分垃圾滲濾液濃縮液采用回灌或外送到城市綜合污水處理場稀釋處理，然而，回灌處理存在著較大的污染物累積問題，不屬于適宜的處理方式，稀釋不符合“單獨(dú)處理”的要求，所以急需研發(fā)一種適宜的處理方式來處理垃圾滲濾液濃縮液。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)處理垃圾滲濾液濃縮液所存在的費(fèi)用高昂，污染物積累的缺陷，提供一種高效環(huán)保、經(jīng)濟(jì)性好的處理垃圾滲濾液濃縮液的電化學(xué)方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的處理垃圾滲濾液濃縮液的電化學(xué)方法，其步驟如下a)向垃圾滲濾液濃縮液中加酸，調(diào)節(jié)pH值至2 4，然后利用高壓脈沖電源和合金電極對(duì)垃圾滲濾液濃縮液進(jìn)行脈沖電場效應(yīng)、電化學(xué)催化氧化-電化學(xué)還原、電凝聚、電氣浮和電-芬頓反應(yīng)；b)在反應(yīng)完畢后的垃圾滲濾液濃縮液中加入氧化加速劑和催化劑進(jìn)一步進(jìn)行曝氣-芬頓反應(yīng)，芬頓反應(yīng)完畢后，對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行沉淀分離，得到上清液；c)利用高壓脈沖電源和高級(jí)氧化電催化電極對(duì)上清液進(jìn)行陽極電催化氧化反應(yīng)和陰極電化學(xué)還原反應(yīng)，直至上清液的B0D5/C0Dcr的比值> 0. 35,在反應(yīng)完畢后，對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行沉淀分離，得到上清水；d)對(duì)上清水進(jìn)行好氧生化降解，直至其達(dá)到GB 16889-2008排放標(biāo)準(zhǔn)?？蛇x地，所述步驟a)向垃圾滲濾液濃縮液中所加的酸為硫酸或鹽酸。優(yōu)選地，所述氧化加速劑為03、H2O2、或Fe2+與H2O2的混合物；所述催化劑為Mn02。優(yōu)選地，所述陽極電催化氧化反應(yīng)中產(chǎn)生的氧化劑與上清水進(jìn)行的協(xié)同氧化作用，所述氧化劑為 0H、H202、02、03、C12、HC10、高價(jià)金屬離子中的幾種混合物。優(yōu)選地，所述合金電極為復(fù)極式板狀鐵基活性合金電極，其一面為陽極，另一面為陰極，在進(jìn)行脈沖電場效應(yīng)、電化學(xué)催化氧化-電化學(xué)還原、電凝聚、電氣浮和電-芬頓反應(yīng)時(shí)，所述合金電極為多塊且板面平行排列，多塊合金電極的陽極面朝向電源的負(fù)極方向，電源正、負(fù)極分別連接在首尾兩塊合金電極上，為復(fù)極式電路連接。優(yōu)選地，所述高級(jí)氧化電催化電極為復(fù)極式板狀金屬氧化物電極，其一面為陽極，另一面為陰極，在對(duì)上清液進(jìn)行陽極電催化氧化反應(yīng)和陰極電化學(xué)還原反應(yīng)時(shí)，所述高級(jí)氧化電催化電極為多塊且板面平行排列，多塊高級(jí)氧化電催化電極的陽極面朝向電源的負(fù)極方向，電源正、負(fù)極分別連接在首尾兩塊電催化電極上，為復(fù)極式電路連接。具體來說，上述步驟c)中高級(jí)氧化電催化電極對(duì)上清液進(jìn)行陽極電催化氧化反應(yīng)和陰極電化學(xué)還原反應(yīng)。反應(yīng)涉及的電催化氧化處理，分為陽極電催化氧化為主反應(yīng)和陰極電化學(xué)還原為副反應(yīng)的兩個(gè)反應(yīng)過程。陽極過程是一個(gè)復(fù)雜的反應(yīng)過程，其反應(yīng)過程存在多種“氧化劑”的協(xié)同作用，如 OH、H2O2, 02、O3> Cl2, HC10、高價(jià)金屬離子等，氧化反應(yīng)可分為直接催化氧化和間接氧化兩個(gè)主要過程。在電極的陽極表面產(chǎn)生直接催化氧化過程分兩步進(jìn)行 第一步，H2O在金屬陽極上放電并產(chǎn)生可吸附的羥基自由基如下式M0x+H20 — MOx ( OH) +H++e第二步，被吸附的羥基自由基與存在氧化物陽極中的氧作用，氧從被吸附的羥基自由基中轉(zhuǎn)移到陽極氧化物晶格中，生成高價(jià)態(tài)的氧化物M0X+1。MOx ( 0H) — M0x+1+H++e于是，陽極表面存在兩種“活性氧”(I)物理吸附“活性氧”即被吸附的是羥基自由基( 0H)(2)化學(xué)吸附的“活性氧”即氧化物晶格中的氧(M0X+1)這兩種“活性氧”在垃圾滲濾液濃縮液中碰到可氧化的有機(jī)物時(shí)，物理吸附的“活性氧”( 0H)，將按下式反應(yīng)發(fā)生電化學(xué)“燃燒”(即是將有機(jī)物實(shí)施礦化，徹底降解為無機(jī)物)R+M0x ( 0H) — C02+n H++ne+M0x而化學(xué)吸附的“活性氧”(M0X+1)，將按下式反應(yīng)生成有選擇性的氧化產(chǎn)物R+M0x+1 — R0+M0x在液相中發(fā)生的間接氧化過程是利用電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氧化物質(zhì)作為反應(yīng)劑或催化劑，使污染物轉(zhuǎn)化、降解，間接反應(yīng)過程可分為可逆過程和不可逆過程，可逆過程(媒介電化學(xué)氧化)指的是氧化還原物質(zhì)在電解過程中可以電化學(xué)再生和循環(huán)使用，不可逆過程指的是利用不可逆電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的物質(zhì)，如具有氧化性質(zhì)的氯酸鹽、次氯酸鹽、過氧化氫及臭氧等氧化有機(jī)物的過程。還可以利用電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生壽命短、氧化性極強(qiáng)的羥基自由基*011，其標(biāo)準(zhǔn)電位為+2. 8V,僅次于F原子，利用這些氧化劑對(duì)垃圾滲濾液濃縮液中的污染物實(shí)施氧化降解。本發(fā)明的有益效果通過電化學(xué)催化方法對(duì)垃圾滲濾液濃縮液進(jìn)行處理，以直接氧化-還原和間接氧化-還原，對(duì)濃縮液中結(jié)構(gòu)不同的有機(jī)分子實(shí)施無選擇性的氧化分解或還原改性，使環(huán)狀結(jié)構(gòu)、著色基團(tuán)和殺菌成分等開環(huán)、斷鍵、降解、改性，有效地消除濃縮液的生物毒性、降低鹽含量、降低污染物濃度，大幅度提高了廢水的可生化性，使?jié)B濾液濃縮液的B OD5ADDcr的比值提高到0. 35以上，從而使原本無法生化降解的垃圾滲濾液濃縮液變?yōu)榭缮幚淼某吻逅瑸槔鴿B濾液濃縮液達(dá)標(biāo)排放奠定了基礎(chǔ)。此外，本發(fā)明所提供的方法易操作、具有工業(yè)化應(yīng)用的可行性。


圖I為本發(fā)明的處理垃圾滲濾液濃縮液的電化學(xué)方法的流程框圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。實(shí)施例I如圖I所示，本實(shí)施例提供一種處理垃圾滲濾液濃縮液的電化學(xué)方法，其步驟如下a)滲濾液濃縮液進(jìn)入調(diào)節(jié)池，加硫酸調(diào)pH值至3，用泵送入脈沖電化學(xué)催化槽；
b)脈沖電化學(xué)催化槽反應(yīng)后的出水添加H2O2和MnO2后，去曝氣槽進(jìn)行曝氣-芬頓反應(yīng)，曝氣槽反應(yīng)后的出水，進(jìn)入一級(jí)沉淀槽沉淀，得到上清液，其一級(jí)沉淀槽由三臺(tái)同規(guī)格的沉淀槽串聯(lián)組成；c)經(jīng)過一級(jí)沉淀槽沉降后的上清液用泵送入電催化氧化槽進(jìn)行高級(jí)氧化降解，大幅度改善污水的可生化性，使上清液的BOD5ADDcr的比值提高到0. 35以上，電催化氧化槽反應(yīng)后的出水去二級(jí)沉淀槽沉淀，得到上清水，其二級(jí)沉淀槽由兩臺(tái)同規(guī)格的沉淀槽串聯(lián)組成；d)上清水進(jìn)入好氧生化槽，經(jīng)過好氧生化槽生物降解后的出水進(jìn)入三級(jí)沉淀槽沉淀，三級(jí)沉淀槽的澄清水達(dá)標(biāo)排放。其中，脈沖電化學(xué)催化槽采用復(fù)極式板狀鐵基活性合金電極，其一面為陽極，另一面為陰極，在進(jìn)行脈沖電場效應(yīng)、電化學(xué)催化氧化-電化學(xué)還原、電凝聚、電氣浮和電-芬頓反應(yīng)時(shí)，所述合金電極為多塊且板面平行排列，多塊合金電極的陽極面朝向電源的負(fù)極方向，電源正、負(fù)極分別連接在首尾兩塊合金電極上，為復(fù)極式電路連接。電催化氧化槽采用復(fù)極式板狀金屬氧化物電極，其一面為陽極，另一面為陰極，在對(duì)上清液進(jìn)行陽極電催化氧化反應(yīng)和陰極電化學(xué)還原反應(yīng)時(shí)，所述高級(jí)氧化電催化電極為多塊且板面平行排列，多塊高級(jí)氧化電催化電極的陽極面朝向電源的負(fù)極方向，電源正、負(fù)極分別連接在首尾兩塊電催化電極上，為復(fù)極式電路連接。實(shí)施例2如圖I所示，一種處理垃圾滲濾液濃縮液的電化學(xué)方法，其步驟如下a)滲濾液濃縮液進(jìn)入調(diào)節(jié)池，加鹽酸調(diào)pH值至3. 5，用泵送入脈沖電化學(xué)催化槽；b)脈沖電化學(xué)催化槽反應(yīng)后的出水添加Fe2++H202和MnO2后，去曝氣槽進(jìn)行曝氣-芬頓反應(yīng)，曝氣槽反應(yīng)后的出水，進(jìn)入一級(jí)沉淀槽沉淀，得到上清液，其一級(jí)沉淀槽由兩臺(tái)同規(guī)格的沉淀槽串聯(lián)組成；c)經(jīng)過一級(jí)沉淀槽沉降后的上清液用泵送入電催化氧化槽進(jìn)行高級(jí)氧化降解，大幅度改善污水的可生化性，使上清液的BOD5ADDcr的比值提高到0. 35以上，電催化氧化槽反應(yīng)后的出水去二級(jí)沉淀槽沉淀，得到上清水，其二級(jí)沉淀槽由兩臺(tái)同規(guī)格的沉淀槽串聯(lián)組成；d)上清水進(jìn)入好氧生化槽，經(jīng)過好氧生化槽生物降解后的出水進(jìn)入三級(jí)沉淀槽沉淀，三級(jí)沉淀槽的澄清水達(dá)標(biāo)排放。其中，脈沖電化學(xué)催化槽采用復(fù)極式板狀鐵基活性合金電極，其一面為陽極，另一面為陰極，在進(jìn)行脈沖電場效應(yīng)、電化學(xué)催化氧化-電化學(xué)還原、電凝聚、電氣浮和電-芬頓反應(yīng)時(shí)，所述合金電極為多塊且板面平行排列，多塊合金電極的陽極面朝向電源的負(fù)極方向，電源正、負(fù)極分別連接在首尾兩塊合金電極上，為復(fù)極式電路連接。電催化氧化槽采用復(fù)極式板狀金屬氧化物電極，其一面為陽極，另一面為陰極，在對(duì)上清液進(jìn)行陽極電催化氧化反應(yīng)和陰極電化學(xué)還原反應(yīng)時(shí)，所述高級(jí)氧化電催化電極為 多塊且板面平行排列，多塊高級(jí)氧化電催化電極的陽極面朝向電源的負(fù)極方向，電源正、負(fù)極分別連接在首尾兩塊電催化電極上，為復(fù)極式電路連接。
權(quán)利要求
1.ー種處理垃圾滲濾液濃縮液的電化學(xué)方法，其特征在于步驟如下 a)向垃圾滲濾液濃縮液中加酸，調(diào)節(jié)pH值至2 4，然后利用高壓脈沖電源和合金電極對(duì)垃圾滲濾液濃縮液進(jìn)行脈沖電場效應(yīng)、電化學(xué)催化氧化-電化學(xué)還原、電凝聚、電氣浮和電-芬頓反應(yīng)； b)在反應(yīng)完畢后的垃圾滲濾液濃縮液中加入氧化加速劑和催化劑進(jìn)ー步進(jìn)行曝氣-芬頓反應(yīng)，芬頓反應(yīng)完畢后，對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行沉淀分離，得到上清液； c)利用高壓脈沖電源和高級(jí)氧化電催化電極對(duì)上清液進(jìn)行陽極電催化氧化反應(yīng)和陰極電化學(xué)還原反應(yīng)，直至上清液的BOD5/CODcr的比值> O. 35，在反應(yīng)完畢后，對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行沉淀分離，得到上清水； d)對(duì)上清水進(jìn)行好氧生化降解，直至其達(dá)到GB16889-2008排放標(biāo)準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的處理垃圾滲濾液濃縮液的電化學(xué)方法，其特征在于所述步驟a)向垃圾滲濾液濃縮液中所加的酸為硫酸或鹽酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的處理垃圾滲濾液濃縮液的電化學(xué)方法，其特征在于所述氧化加速劑為03、H2O2、或Fe2+與H2O2的混合物；所述催化劑為Μη02。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的處理垃圾滲濾液濃縮液的電化學(xué)方法，其特征在于所述陽極電催化氧化反應(yīng)中產(chǎn)生的氧化劑與上清水進(jìn)行的協(xié)同氧化作用，所述氧化劑為· 0H、H2O2, 02、O3> Cl2, HC10、高價(jià)金屬離子中的幾種混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的處理垃圾滲濾液濃縮液的電化學(xué)方法，其特征在于所述合金電極為復(fù)極式板狀鐵基活性合金電極，其一面為陽極，另一面為陰極，在進(jìn)行脈沖電場效應(yīng)、電化學(xué)催化氧化-電化學(xué)還原、電凝聚、電氣浮和電-芬頓反應(yīng)時(shí)，所述合金電極為多塊且板面平行排列，多塊合金電極的陽極面朝向電源的負(fù)極方向，電源正、負(fù)極分別連接在首尾兩塊合金電極上，為復(fù)極式電路連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求I 5任一項(xiàng)所述的處理垃圾滲濾液濃縮液的電化學(xué)方法，其特征在于所述高級(jí)氧化電催化電極為復(fù)極式板狀金屬氧化物電極，其一面為陽極，另一面為陰極，在對(duì)上清液進(jìn)行陽極電催化氧化反應(yīng)和陰極電化學(xué)還原反應(yīng)時(shí)，所述高級(jí)氧化電催化電極為多塊且板面平行排列，多塊高級(jí)氧化電催化電極的陽極面朝向電源的負(fù)極方向，電源正、負(fù)極分別連接在首尾兩塊電催化電極上，為復(fù)極式電路連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種處理垃圾滲濾液濃縮液的電化學(xué)方法，其步驟為調(diào)節(jié)垃圾滲濾液濃縮液pH值至2～4，利用高壓脈沖電源和合金電極對(duì)垃圾滲濾液濃縮液進(jìn)行一級(jí)電化學(xué)處理，然后加入氧化加速劑和催化劑進(jìn)一步進(jìn)行芬頓反應(yīng)，再利用高壓脈沖電源和高級(jí)氧化電催化電極對(duì)上清液進(jìn)行二級(jí)電化學(xué)處理，即陽極電催化氧化反應(yīng)和陰極電化學(xué)還原反應(yīng)，直至上清液的BOD5/CODcr的比值≥0.35，得到可進(jìn)行好氧生化降解的改性垃圾滲濾液濃縮液。本方法通過電化學(xué)催化，對(duì)濃縮液中結(jié)構(gòu)不同的有機(jī)分子實(shí)施無選擇性的氧化降解和還原改性，有效地消除濃縮液的生物毒性、降低鹽含量、降低污染物濃度，從而為垃圾滲濾液濃縮液治理達(dá)標(biāo)排放奠定了基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)C02F1/46GK102701515SQ201210135098
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月3日
發(fā)明者張懷松, 張智良, 徐國平, 李健, 李閃, 涂曉波, 熊昌貴, 程木森, 肖潔, 袁兵 申請人:中鋼集團(tuán)武漢安全環(huán)保研究院有限公司, 武漢威蒙環(huán)?？萍加邢薰?br>