阴极电Fenton法处理垃圾渗滤液浓缩液的研究及能耗评估

摘要

垃圾渗滤液传统的处理工艺流程是物化预处理+生物主体处理+物化深度处理，在物化深度处理中应用最广泛的是膜过滤。然而膜过滤虽能将污染物截留却无法彻底去除，形成的浓缩液循环进入生物处理单元后会增加生物处理负荷甚至威胁到生物系统稳定运行。本文研究了阴极电Fenton法对垃圾渗滤液超滤浓缩液的处理效果，研究了电Fenton运行参数对该处理过程的影响及其降解过程的反应动力学，并采用响应面分析法优化了阴极电Fenton法处理垃圾渗滤液的工艺参数，最后分析了该处理体系能耗和电流效率的变化，望对渗滤液处理工艺的改进起一定指导作用。得出的主要结论如下:
　　(1)单因素实验研究了pH、亚铁投加量、电流密度等因素对处理效果的影响，在最佳条件下，即pH=3.0、亚铁投加量1mmol/L、电流密度25mA/cm2时COD去除率达到61％。
　　(2)电Fenton处理垃圾渗滤液浓缩液的过程符合伪一级反应动力学模型。
　　(3)F检验中，显著性分析得出了3因素对阴极电Fenton去除垃圾渗滤液COD去除率的影响大小关系为:亚铁投加量＞初始pH＞电流密度;初始pH值和亚铁投加量之间的相互影响作用较大，亚铁投加量与电流密度之间的交互作用影响次之，初始pH值和电流密度之间的交互作用影响最小;模拟出阴极电Fenton法去除垃圾渗滤液的最优实验条件:初始pH值为2.88，亚铁投加量为1.18mmol/L、电流密度21.96mA/cm2，并用模型预测出该实验条件下阴极电Fenton法去除垃圾渗滤液COD去除率为63.13％。
　　(4)不同电压下(5V、10V、15V)电Fenton处理垃圾渗滤液的能耗和电流效率分析结果表明，当U=10V时反应60min电流效率从50％降低到30％，能耗由5.6kW·h/kgCOD增加到9.7kW·h/kgCOD。总结得出，COD降解速率和电流效率都会随反应时间延长而降低，能耗会逐渐升高;电压越高，COD的其降解速率越快但电流效率越低;在60min反应时间内COD去除效果最好时，电流效率和能耗并非最经济。
　　(5)根据NH3-N间接氧化去除机理，Cl-浓度和NH3-N浓度在电Fenton反应过程中有规律性变化。由于去除NH3-N达到稳定比COD达到稳定需要较长的反应时间，综合考虑对NH3-N和COD的去除效果确定合适的反应时间再评估能耗更有实际意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 前言

1．2 垃圾渗滤液的来源和水质特征

1．2．1 垃圾渗滤液的主要来源

1．2．2 垃圾渗滤液的水质特征

1．3 垃圾渗滤液污染现状及危害

1．4 国内外垃圾渗滤液处理现状

1．4．1 生物法

1．4．2 物化处理

1．5 高级氧化技术概述

1．5．1 光催化氧化法

1．5．2 湿式催化氧化法

1．5．3 臭氧氧化

1．5．4 电化学氧化法

1．5．5 电Fenton技术

1．5．6 电Fenton处理垃圾渗滤液和膜滤浓缩液现状

1．6 研究意义、内容及创新点

1．6．1 研究内容

1．6．2 研究意义

1．6．3 本课题的创新点

1．7 本课题的技术路线

第二章 电Fenton处理垃圾渗滤液的实验研究

2．1 引言

2．2 实验监测指标的选择

2．3 实验方案

2．3．1 实验材料与实验装置

2．3．2 实验仪器与药品

2．3．3 实验操作步骤及分析方法

2．4 单因素实验分析

2．4．1 初始pH的影响

2．4．2 亚铁离子浓度的影响

2．4．3 电流密度的影响

2．5 反应动力学

2．6 本章小结

第三章 响应面优化法对实验参数的优化

3．1 引言

3．2 实验设计

3．3 响应面实验结果讨论

3．3．1 响应面实验结果

3．3．2 模型评估

3．3．3 最优解决方案

3．4 模型的验证

3．5 本章小结

第四章 电流效率分析及能耗评估

4．1 引言

4．2 能耗与电流效率计算

4．3 能耗与电流效率分析

4．4 本章小结

第五章 C1-浓度变化规律及NH3-N去除机理分析

5．1 引言

5．2 NH3-N的去除机理

5．3 NH3-N的去除率及氯离子浓度变化

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

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