电化学氧化法安全处置垃圾渗滤液的研究

摘要

填埋仍是我国城市垃圾主要的处置方式，具有处理成本低的优点。然而垃圾填埋后产生的渗滤液污染浓度高且具有较高的毒性，若处置不当则会引起严重的污染问题。一般处理方法主要包括:生化法、物化法和高级氧化法。以电-Fenton氧化和阳极氧化为代表的电化学氧化具有操作过程简单、反应速度快、环境友好等特点，其在难降解有机污水处理中的应用具有良好的前景。
　　该研究采用多孔碳素阴极、Ti/SnO2-Sb2O5-IrO2阳极构建电化学氧化系统用于生物处理后渗滤液的深度处理，研究了阴极电位和Fe2+初始浓度对TOC去除的影响，并考察了COD、NH3-N、总氮(TN)和色度的去除效果。运用生物法分析了处理后的渗滤液的毒性，并运用气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析了电化学处理过程中渗滤液有机成分的变化，得出以下结论:
　　(1)以多孔碳素电极为阴极，Ti/SnO2-Sb2O5-IrO2为阳极构建的电化学氧化系统可通过电-Fenton氧化和阳极氧化两种作用共同降解渗滤液中的有机物。
　　(2)在阴极电位为-1.0V、Fe2+初始浓度为0.5mmol·L-1的条件下，电化学处理120min获得了58％的TOC去除;处理480minCOD去除率为55％，NH3-N去除率为99％,TN去除率为60％，色度几乎被完全去除。
　　(3)在相同的条件下用生物法处理垃圾渗滤液，经电化学处理过的垃圾渗滤液可生化性明显提高，未经处理的渗滤液经生物法处理后COD去除率几乎为零，经电化学处理360min的渗滤液经生物处理后COD去除率则达到了22.5％。
　　(4)经电化学处理后的垃圾渗滤液毒性明显减弱，未经处理的垃圾渗滤液在与活性污泥混合培养480min后，脱氢酶活性仅有11.3ugTF·mL-1·h-1，经电化学处理120min的垃圾渗滤液与活性污泥混合培养480min后，脱氢酶活性为63.83ugTF·mL-1·h-1，经电化学处理240min的垃圾渗滤液与活性污泥混合培养480min后，脱氢酶活性为90.5ugTF·mL-1·h-1。
　　(5)GC-MS分析结果表明，渗滤液中以腐殖质类物质为主的有机化合物被降为分子量相对较小的有机物，直至完全矿化。因此，联合阳极氧化和电-Fenton氧化机制的电化学处理方法为垃圾渗滤液深度处理提供了新的选择。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 文献综述

1．2．1 垃圾渗滤液

1．2．2 垃圾渗滤液的处理方法

1．2．3 电Fenton法

1．3 研究设想与研究内容

1．4 研究目的与意义

2 材料与方法

2．1 实验材料、装置和仪器

2．1．1 垃圾渗滤液水质

2．1．2 电化学处理装置

2．1．3 生物处理装置

2．1．4 实验试剂

2．1．5 实验仪器

2．2 电极制备

2．2．1 钛基体氧化物电极的制备

2．2．2 碳纳米管-石墨电极的制备

2．3 实验方法

2．3．1 电Fenton法处理垃圾渗滤液

2．3．2 生物法处理垃圾渗滤液和脱氢酶活性的测定

2．3．3 GC-MC分析处理后的垃圾渗滤液的成分

2．3．4 分析与表征方法

3 电化学氧化处理垃圾渗滤液研究

3．1 Fe2+浓度对TOC去除的影响

3．2 阴极电位对TOC去除效果的影响

3．3 色度、COD、氨氮去除效果的分析

3．4 两种不同阴极电极材料的处理效果

3．5 阴极电位的变化对能耗的影响

3．6 阴极附着物的吸附作用

3．7 本章小结

4 GC-MC检测垃圾渗滤液成分及毒性的分析

5 生物法处理垃圾渗滤液及毒性研究

5．1 经电化学处理不同时间的垃圾渗滤液再通过生物处理后COD去除率的分析

5．2 脱氢酶活性的测定

5．3 本章小结

6 结论与建议

6．1 结论

6．2 建议

参考文献

致谢

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