生活垃圾渗滤液的电化学氧化法处理技术探讨

韦劲松

摘 要：文章主要对电化学氧化法处理技术在生活垃圾渗滤液中的应用效果进行了研究分析，首先介绍了实验前的准备环节，主要包括三个方面：实验试剂和仪器、样品预处理、实验方法，之后探讨了实验结果，主要对电流密度、PH值以及Cl-浓度对实验的影响以及废液成分进行了分析，最后对实验结果进行了总结归纳，即电化学氧化法处理技术能够提高水质的可生化性，有利于后续生化处理工作的顺利开展。通过以上几个方面的分析和探讨，希望能够为以后的研究工作提供一些参考。

关键词：生活垃圾渗滤液;电化学氧化法;处理

中图分类号：X799.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）06-0017-02

0 引言

现阶段，很多城市在处理日常生活垃圾的过程中通常情况下都采用卫生填埋的处理方法，这样就很容易产生垃圾渗滤液，并且生活垃圾渗滤液的水质特征会因为填埋时段不同而出现明显的差异。生活垃圾填埋初期，其产生的渗滤液具有较好的可生化性，处理起来比较容易，但是随着填埋时间越来越长，会导致渗滤液中的氨氮浓度明显增加，在这种情况下由于其不具备良好的可生化性，因此往往很难进行有效地处理。目前，国内外在处理生活垃圾渗滤液方面经常使用的工艺方法有基于SBR工艺的吹脱法、厌氧法，化学凝聚沉淀等等。但是这些方法存在的不同的问题，比如处理周期长、处理费用高等。而电化学氧化法处理技术与以上技术相比具有多个方面的优势，特别是能够使后续生物处理条件得到有效的改善，因此具有非常广泛的应用前景。

1 实验准备

1.1 实验试剂和仪器

生活垃圾渗滤液来源于城市垃圾中转站，需要使用到的试剂主要有硫酸、酒石酸钾钠、邻苯二甲酸氢钾、硫酸银、氢氧化钠、硫酸亚铁铵、氯化钠等等，以上均为分析纯;色谱纯主要包括二氯甲烷等等。实验中需要使用到的仪器有：HB17300SL 5A直流稳压电源、QP-2010日本岛津气相色谱质谱联用仪、旋转蒸发仪、EMS-gA加热磁力搅拌器、离心分离器等等。

1.2 样品预处理

首先，将原水浓度适当稀释，从而使电导率增加，这样能够将渗滤液中的氨氮、COD等更好的去除。另外，为了降低实验成本，稀释一倍即可，也就是说自来水与渗滤液的比例为1∶1，之后对混合液进行电氧化处理[1]。

（1）中性萃取。取垃圾渗滤液100毫升，对其PH进行测量结果为8.03，PH值不用调节。之后取二氯甲烷20毫升进行萃取，并用力振荡，持续3分钟，然后静置，将其中透明的二氯甲烷慢慢分离出来。完成之后再将10毫升二氯甲烷加入试管中并将以上操作重复一次，最后合并两次操作所得的萃取物。（2）碱性萃取。首先，对中性萃取之后的水相使用氢氧化钠调节其PH值达到12，之后取二氯甲烷20毫升进行萃取，并用力振荡，使其高度乳化，之后使用离心法进行破乳，一般情况下每分钟4000转，持续3分钟就能够取得比较明显的破乳效果。（3）酸性萃取。首先将浓硫酸稀释五倍，并使用其调节碱性萃取后水相的PH值，降低到2，之后取二氯甲烷20毫升进行萃取，再取取二氯甲烷10毫升进行萃取，均为出现明显的乳化，之后合并两次萃取物。然后混合以上3份样品，这样就能够比较全面的萃取其中的有机物。

1.3 实验方法

在22摄氏度的室温下采用电化学氧化法对垃圾渗滤液进行相应的处理，持续两个小时以上。采用正交实验对电极板、Cl-、PH值以及电流密度不同的情况下去除渗滤液中COD、有机物、氨氮等物质的效果[2]。

2 实验结果与讨论

2.1 基于电氧化工艺的正交实验结果

从正交实验结果表（表1）可以看出，A2B2C2D1为优化工艺，此时PH值为4，共投加氯化钠1克，电流密度为7.5A/dm2，使用SnO2/Ti材质的电极板，在这种情况下能够去除70.4%的氨氮以及68.94%的COD[3]。

2.1.1 电流密度对实验的影响

实验结果表明，随着电流的上升，氨氮以及COD的去除率首先会随着升高，但是到达临界点之后，随着电流的继续升高反而下降，其中去除效果最好的电流密度值为7.5A/dm2。电流会增加HO·的浓度，这对使用电氧化工艺处理渗滤液是非常有利的。与此同时，析氧副反应进一步加强，并且随着电流密度的不断上升，用于析氧电流的份额也随之增加，这降低了氯离子起到的作用效率，减少了单位阳极面积上产生的Cl2的量，从而导致ClO-浓度减少，最终使去除氨氮以及COD的效果明显下降。因此，应该将7.5A/dm2确定为最佳的优化电流密度。

2.1.2 PH值对实验的影响

首先取一些渗滤液，之后分别在碱性和酸性条件下进行相应的处理。在碱性条件下处理渗滤液时，最开始的30分钟出现了非常剧烈的反应，用于实验的仪器内在较短的时间中絮凝、沉积了大量的悬浮物，同时实验仪器内有大量上升的气泡产生，因此这些悬浮物也被带到了液面以上。实验进行30分钟之后，仪器内的反应强度降低，逐渐趋于平稳，溶液整体上比较澄清;在酸性条件下处理渗滤液时并没有出现比较剧烈的反应，只是随着仪器内上升的气泡有一些悬浮固体排出，但是就实际结果来看，在酸性条件下能够更加有效地处理氨氮和COD。因此，在处理渗滤液的过程中应该先对其进行碱性处理，使其发生絮凝和沉淀，然后再通入电流产生电解气泡，从而将其中的污染物以及杂质排出反应体系，之后对PH值进行调节使其变成酸性，接着进行相应的电解处理。

2.1.3 Cl-浓度对实验的影响

Cl-是溶液中非常重要的一種物质，其作用主要促进氧化，其浓度会在很大程度上影响去除效果。由于Cl-浓度与反应过程中产生的CIO-浓度之间的关系非常密切，通常情况下随着其浓度不断提高，去除水中有机物的效果也会随之提高。并且，电极表面会被Cl-吸附，这样原来氧化膜中的氧离子就会被取代，而钝化膜在这这种情况下就会被逐渐溶解，从而使溶液中各种物质的传质进一步增加，并增大放电效率，进而将水中的氨氮和各种有机物更加有效的去除。另外，溶液中的Cl-还能够使渗滤液的导电能力进一步提高，有利于反应能耗的降低。

2.2 废液成分分析

对于挥发性有机物，可以采用GCMS进行定性分析。首先，在水汽中通入氦气，在毛细管色谱柱中析入进过分解的组分，之后经过相应的程序，使色谱升温完成组分的分离，最后使用质谱仪进行相应的检测。之后就质谱图和保留时间对比目标组分和计算机谱库，并进行定性;组分浓度的的定量离子和内标物定量离子之间的质谱响应的比例决定着定性出来的具体的组分浓度。另外，使用内标校正程序对每个样品中含已知浓度的内标化合物进行测量。

另外根据GC条件和MS条件下检测渗滤液原水中的有机物成分以及经过电氧化两个小时之后对水中有机物的检测结果，我们还可以发现，与进水中的有机物相比出水中的有机物明显要少，并且从峰谱图的整体走势来看也明显更为和缓。渗滤液经过电化学氧化处理之后，随着通电时间的不断延长，其成分也越来越简单。另外，就进水和出水的峰值面积来看，进水中含有很多比较复杂的挥发性有机物，并且具有较高的浓度;而出水中只含有一些比较简单的挥发性有机物，并且其浓度也相对较低。另外，通过调整斜率，使进水斜率达到400之后，一共有62种主要的挥发性有机物被检测出来;之后降低进水斜率到300之后，只有41种挥发性有机物被检测出来。这些被检测出来的挥发性有机物中，有一部分为致癌物、致突变物和促癌物，并且还有一部分有机物已经被我国列入环境优先污染物黑名单。

3 结论

首先，在生活垃圾处理过程中产生的渗滤液，通过电化学氧化法进行处理能够将其中氨氮、COD和各种复杂的有机物有效去除，最高去除率可达70.4%，不过需要满足以下条件：使用SnO2/Ti材质的板材作为阳极以及不锈钢材质的板材作为阴极，极板间距设置为5毫米，电流密度为7.5A/dm2，投入的氯化钠量为每100毫升2克，处理时间应控制在120分钟之内。另外，氨氮进水浓度和出水浓度分别应控制在每升4085mg/L和每升1209mg/L。需要注意的是COD的进水和出水浓度分别为44100mg/L和1369mg/L时，去除率则有所下降，为68.94%。其次，通过GCMS法对渗滤液处理前后的有机污染物进行进定性分析可以发现，原水中显示出62种比较复杂的有机物;显示有机物质减少，一共还有41种。原来有18种有机物被列入环境优先污染物黑名单，之后已经减少到只有8种有机物被列入环境优先污染物黑名单，并且在一定程度上降低了这些有机物的毒性。同时原来的多环碳链结构和多级的化合物等复杂高分子有机物都转化成了一些相对比较简单的小分子有机物质，从而显著提高了水质的可生化性，这对后续的生化处理是非常有利的。

参考文献

[1] 王璐.电化学氧化法在垃圾渗滤液处理中的应用[J].山西建筑，2015（4）：199-201.

[2] 章小軍.UV/Fenton法处理城市垃圾渗滤液的研究[J].资源节约与环保，2016（6）：252-253.

[3] 万玉山，温馨，黄利，等.组合工艺削减垃圾渗滤液的毒性试验[J].安全与环境学报，2018（3）：1101-1106.