生活垃圾滲濾液的電化學(xué)氧化法處理技術(shù)探討

韋勁松

摘 要：文章主要對電化學(xué)氧化法處理技術(shù)在生活垃圾滲濾液中的應(yīng)用效果進(jìn)行了研究分析，首先介紹了實驗前的準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，主要包括三個方面：實驗試劑和儀器、樣品預(yù)處理、實驗方法，之后探討了實驗結(jié)果，主要對電流密度、PH值以及Cl-濃度對實驗的影響以及廢液成分進(jìn)行了分析，最后對實驗結(jié)果進(jìn)行了總結(jié)歸納，即電化學(xué)氧化法處理技術(shù)能夠提高水質(zhì)的可生化性，有利于后續(xù)生化處理工作的順利開展。通過以上幾個方面的分析和探討，希望能夠為以后的研究工作提供一些參考。

關(guān)鍵詞：生活垃圾滲濾液;電化學(xué)氧化法;處理

中圖分類號：X799.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）06-0017-02

0 引言

現(xiàn)階段，很多城市在處理日常生活垃圾的過程中通常情況下都采用衛(wèi)生填埋的處理方法，這樣就很容易產(chǎn)生垃圾滲濾液，并且生活垃圾滲濾液的水質(zhì)特征會因為填埋時段不同而出現(xiàn)明顯的差異。生活垃圾填埋初期，其產(chǎn)生的滲濾液具有較好的可生化性，處理起來比較容易，但是隨著填埋時間越來越長，會導(dǎo)致滲濾液中的氨氮濃度明顯增加，在這種情況下由于其不具備良好的可生化性，因此往往很難進(jìn)行有效地處理。目前，國內(nèi)外在處理生活垃圾滲濾液方面經(jīng)常使用的工藝方法有基于SBR工藝的吹脫法、厭氧法，化學(xué)凝聚沉淀等等。但是這些方法存在的不同的問題，比如處理周期長、處理費用高等。而電化學(xué)氧化法處理技術(shù)與以上技術(shù)相比具有多個方面的優(yōu)勢，特別是能夠使后續(xù)生物處理條件得到有效的改善，因此具有非常廣泛的應(yīng)用前景。

1 實驗準(zhǔn)備

1.1 實驗試劑和儀器

生活垃圾滲濾液來源于城市垃圾中轉(zhuǎn)站，需要使用到的試劑主要有硫酸、酒石酸鉀鈉、鄰苯二甲酸氫鉀、硫酸銀、氫氧化鈉、硫酸亞鐵銨、氯化鈉等等，以上均為分析純;色譜純主要包括二氯甲烷等等。實驗中需要使用到的儀器有：HB17300SL 5A直流穩(wěn)壓電源、QP-2010日本島津氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀、EMS-gA加熱磁力攪拌器、離心分離器等等。

1.2 樣品預(yù)處理

首先，將原水濃度適當(dāng)稀釋，從而使電導(dǎo)率增加，這樣能夠?qū)B濾液中的氨氮、COD等更好的去除。另外，為了降低實驗成本，稀釋一倍即可，也就是說自來水與滲濾液的比例為1∶1，之后對混合液進(jìn)行電氧化處理[1]。

（1）中性萃取。取垃圾滲濾液100毫升，對其PH進(jìn)行測量結(jié)果為8.03，PH值不用調(diào)節(jié)。之后取二氯甲烷20毫升進(jìn)行萃取，并用力振蕩，持續(xù)3分鐘，然后靜置，將其中透明的二氯甲烷慢慢分離出來。完成之后再將10毫升二氯甲烷加入試管中并將以上操作重復(fù)一次，最后合并兩次操作所得的萃取物。（2）堿性萃取。首先，對中性萃取之后的水相使用氫氧化鈉調(diào)節(jié)其PH值達(dá)到12，之后取二氯甲烷20毫升進(jìn)行萃取，并用力振蕩，使其高度乳化，之后使用離心法進(jìn)行破乳，一般情況下每分鐘4000轉(zhuǎn)，持續(xù)3分鐘就能夠取得比較明顯的破乳效果。（3）酸性萃取。首先將濃硫酸稀釋五倍，并使用其調(diào)節(jié)堿性萃取后水相的PH值，降低到2，之后取二氯甲烷20毫升進(jìn)行萃取，再取取二氯甲烷10毫升進(jìn)行萃取，均為出現(xiàn)明顯的乳化，之后合并兩次萃取物。然后混合以上3份樣品，這樣就能夠比較全面的萃取其中的有機物。

1.3 實驗方法

在22攝氏度的室溫下采用電化學(xué)氧化法對垃圾滲濾液進(jìn)行相應(yīng)的處理，持續(xù)兩個小時以上。采用正交實驗對電極板、Cl-、PH值以及電流密度不同的情況下去除滲濾液中COD、有機物、氨氮等物質(zhì)的效果[2]。

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 基于電氧化工藝的正交實驗結(jié)果

從正交實驗結(jié)果表（表1）可以看出，A2B2C2D1為優(yōu)化工藝，此時PH值為4，共投加氯化鈉1克，電流密度為7.5A/dm2，使用SnO2/Ti材質(zhì)的電極板，在這種情況下能夠去除70.4%的氨氮以及68.94%的COD[3]。

2.1.1 電流密度對實驗的影響

實驗結(jié)果表明，隨著電流的上升，氨氮以及COD的去除率首先會隨著升高，但是到達(dá)臨界點之后，隨著電流的繼續(xù)升高反而下降，其中去除效果最好的電流密度值為7.5A/dm2。電流會增加HO·的濃度，這對使用電氧化工藝處理滲濾液是非常有利的。與此同時，析氧副反應(yīng)進(jìn)一步加強，并且隨著電流密度的不斷上升，用于析氧電流的份額也隨之增加，這降低了氯離子起到的作用效率，減少了單位陽極面積上產(chǎn)生的Cl2的量，從而導(dǎo)致ClO-濃度減少，最終使去除氨氮以及COD的效果明顯下降。因此，應(yīng)該將7.5A/dm2確定為最佳的優(yōu)化電流密度。

2.1.2 PH值對實驗的影響

首先取一些滲濾液，之后分別在堿性和酸性條件下進(jìn)行相應(yīng)的處理。在堿性條件下處理滲濾液時，最開始的30分鐘出現(xiàn)了非常劇烈的反應(yīng)，用于實驗的儀器內(nèi)在較短的時間中絮凝、沉積了大量的懸浮物，同時實驗儀器內(nèi)有大量上升的氣泡產(chǎn)生，因此這些懸浮物也被帶到了液面以上。實驗進(jìn)行30分鐘之后，儀器內(nèi)的反應(yīng)強度降低，逐漸趨于平穩(wěn)，溶液整體上比較澄清;在酸性條件下處理滲濾液時并沒有出現(xiàn)比較劇烈的反應(yīng)，只是隨著儀器內(nèi)上升的氣泡有一些懸浮固體排出，但是就實際結(jié)果來看，在酸性條件下能夠更加有效地處理氨氮和COD。因此，在處理滲濾液的過程中應(yīng)該先對其進(jìn)行堿性處理，使其發(fā)生絮凝和沉淀，然后再通入電流產(chǎn)生電解氣泡，從而將其中的污染物以及雜質(zhì)排出反應(yīng)體系，之后對PH值進(jìn)行調(diào)節(jié)使其變成酸性，接著進(jìn)行相應(yīng)的電解處理。

2.1.3 Cl-濃度對實驗的影響

Cl-是溶液中非常重要的一種物質(zhì)，其作用主要促進(jìn)氧化，其濃度會在很大程度上影響去除效果。由于Cl-濃度與反應(yīng)過程中產(chǎn)生的CIO-濃度之間的關(guān)系非常密切，通常情況下隨著其濃度不斷提高，去除水中有機物的效果也會隨之提高。并且，電極表面會被Cl-吸附，這樣原來氧化膜中的氧離子就會被取代，而鈍化膜在這這種情況下就會被逐漸溶解，從而使溶液中各種物質(zhì)的傳質(zhì)進(jìn)一步增加，并增大放電效率，進(jìn)而將水中的氨氮和各種有機物更加有效的去除。另外，溶液中的Cl-還能夠使?jié)B濾液的導(dǎo)電能力進(jìn)一步提高，有利于反應(yīng)能耗的降低。

2.2 廢液成分分析

對于揮發(fā)性有機物，可以采用GCMS進(jìn)行定性分析。首先，在水汽中通入氦氣，在毛細(xì)管色譜柱中析入進(jìn)過分解的組分，之后經(jīng)過相應(yīng)的程序，使色譜升溫完成組分的分離，最后使用質(zhì)譜儀進(jìn)行相應(yīng)的檢測。之后就質(zhì)譜圖和保留時間對比目標(biāo)組分和計算機譜庫，并進(jìn)行定性;組分濃度的的定量離子和內(nèi)標(biāo)物定量離子之間的質(zhì)譜響應(yīng)的比例決定著定性出來的具體的組分濃度。另外，使用內(nèi)標(biāo)校正程序?qū)γ總€樣品中含已知濃度的內(nèi)標(biāo)化合物進(jìn)行測量。

另外根據(jù)GC條件和MS條件下檢測滲濾液原水中的有機物成分以及經(jīng)過電氧化兩個小時之后對水中有機物的檢測結(jié)果，我們還可以發(fā)現(xiàn)，與進(jìn)水中的有機物相比出水中的有機物明顯要少，并且從峰譜圖的整體走勢來看也明顯更為和緩。滲濾液經(jīng)過電化學(xué)氧化處理之后，隨著通電時間的不斷延長，其成分也越來越簡單。另外，就進(jìn)水和出水的峰值面積來看，進(jìn)水中含有很多比較復(fù)雜的揮發(fā)性有機物，并且具有較高的濃度;而出水中只含有一些比較簡單的揮發(fā)性有機物，并且其濃度也相對較低。另外，通過調(diào)整斜率，使進(jìn)水斜率達(dá)到400之后，一共有62種主要的揮發(fā)性有機物被檢測出來;之后降低進(jìn)水斜率到300之后，只有41種揮發(fā)性有機物被檢測出來。這些被檢測出來的揮發(fā)性有機物中，有一部分為致癌物、致突變物和促癌物，并且還有一部分有機物已經(jīng)被我國列入環(huán)境優(yōu)先污染物黑名單。

3 結(jié)論

首先，在生活垃圾處理過程中產(chǎn)生的滲濾液，通過電化學(xué)氧化法進(jìn)行處理能夠?qū)⑵渲邪钡?、COD和各種復(fù)雜的有機物有效去除，最高去除率可達(dá)70.4%，不過需要滿足以下條件：使用SnO2/Ti材質(zhì)的板材作為陽極以及不銹鋼材質(zhì)的板材作為陰極，極板間距設(shè)置為5毫米，電流密度為7.5A/dm2，投入的氯化鈉量為每100毫升2克，處理時間應(yīng)控制在120分鐘之內(nèi)。另外，氨氮進(jìn)水濃度和出水濃度分別應(yīng)控制在每升4085mg/L和每升1209mg/L。需要注意的是COD的進(jìn)水和出水濃度分別為44100mg/L和1369mg/L時，去除率則有所下降，為68.94%。其次，通過GCMS法對滲濾液處理前后的有機污染物進(jìn)行進(jìn)定性分析可以發(fā)現(xiàn)，原水中顯示出62種比較復(fù)雜的有機物;顯示有機物質(zhì)減少，一共還有41種。原來有18種有機物被列入環(huán)境優(yōu)先污染物黑名單，之后已經(jīng)減少到只有8種有機物被列入環(huán)境優(yōu)先污染物黑名單，并且在一定程度上降低了這些有機物的毒性。同時原來的多環(huán)碳鏈結(jié)構(gòu)和多級的化合物等復(fù)雜高分子有機物都轉(zhuǎn)化成了一些相對比較簡單的小分子有機物質(zhì)，從而顯著提高了水質(zhì)的可生化性，這對后續(xù)的生化處理是非常有利的。

參考文獻(xiàn)

[1] 王璐.電化學(xué)氧化法在垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用[J].山西建筑，2015（4）：199-201.

[2] 章小軍.UV/Fenton法處理城市垃圾滲濾液的研究[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2016（6）：252-253.

[3] 萬玉山，溫馨，黃利，等.組合工藝削減垃圾滲濾液的毒性試驗[J].安全與環(huán)境學(xué)報，2018（3）：1101-1106.