垃圾渗滤液应用电化学氧化技术处理的进展研究

张勇

摘 要：垃圾中会产生大量含有高浓度污染物的渗滤液，现已对我国生态环境造成了一定程度的破坏，且威胁着群众的健康和安全，传统的处理方法已经不能满足当前时代的处理要求。针对垃圾渗滤液的处理，本文对电化学氧化技术处理进行研究，分析了垃圾渗滤液应用电化学氧化技术处理的原理，并在此基础上提出了具体的处理策略，以期能够为相关人士提供参考借鉴。

关键词：垃圾渗滤液；电化学；氧化技术；处理手段

前 言：

随着经济的不断发展，人民的生活水平也在逐渐提高，随之而来的是大量生活垃圾的产生，现已成为我国首要待解决的环境问题。传统的生活垃圾处理以卫生填埋或焚烧为主，但渗滤液中含具有致癌、致畸、致突变的有机污染物，在填埋中会渗透土壤破坏其结构，且可能渗入地下水，降低地区的水源质量，而焚烧处理中的渗滤液则会对大气造成污染，破坏地区生态环境。因此在当前时代背景下必须电化学氧化技术改变传统处理中的不足，该技术现已受到了广泛关注。

1 垃圾渗滤液应用电化学氧化技术处理的概述

1.1垃圾渗滤液概述

垃圾渗滤液的成分复杂，含有大量有毒有害的物质，氨氮浓度为500～2000 mg/L，且包含许多非氯代芳香族化合物、酚类化合物和苯胺等物质，垃圾处理不当渗滤液中的污染物浓度还会不断增。当前垃圾渗滤液的处理主要采用预处理及传统工艺，但渗滤液的浓缩液组分复杂、盐分高、浓度高，在当前时代背景下难以达到《垃圾填埋场污染物控制标准》，因此如何将浓缩液进行无害化、全量处理，已成为了我国环境治理及绿色化建设的首要问题^[1]。

1.2电化学氧化技术概述

电化学氧化技术能够使其氧化分解成为易降解，在阳极吸收电子，利用电极的直接氧化发生氧化反应，随后在阴极释放出电子发生还原反应，重金属类物质可以得到去除，最后通过间接氧化作用降解有机或无机物质，使污染物变为无毒害物质。有机物可被矿化降解，发生直接氧化时，依靠电解过程中生产的高氧化性中间产物快有机物的矿化过程，间接氧化过程还会形成高氧化性的OH。

1.3电化学氧化处理特点

与其它高级氧化技术相比，电化学氧化技术效率更高、能耗更低，可利用废水中的氯化盐作为电解质，整体优势较为明显。首先整个处理过程不使用任何药剂，可实现无害化处理；其次处理产物可资源化使用，且处理效果好、稳定可靠。 氧化技术包括电化学、臭氧、光催化等，运行成本低、产泥量少，已被证明能够高效去除垃圾渗滤液中的有毒有害物质等，为后续生态建设提供基本保障。

2 垃圾渗滤液应用电化学氧化技术处理的原理

电化学氧化的电极与电解质界面会发生一系列氧化反应，直接氧化一般指的是在一定条件作用下，对含有酚、醇、氮的有机废水具有较好的处理效果。有机金属氧化物和表面上氧化物种类有关，实验中发现H₂O或OH^-在阳极上形成吸附，在MOx+H2O→MOx(·OH)+H++e^-的基础上形成高价氧化物，吸附的羟基自由基中的氧转移给金属氧化物晶格，MOx(·OH)→MOx+1+H++e^-溶液中不存在有机物时，可析出MOx(·OH)→O2+MOx+H++e-以及MOx+1→MOx+O2。通过电极反应生成中间体，垃圾渗滤液中的污染物可以直接在阴极上得到电子而被还原降解，这些强氧化性中间体能够氧化分解水中的污染物，形成沉淀。含氯物质被还原为低毒性的Cl－和Cl2，可通过施加电流产生氧化还原反应去除污染物^[2]。

3 垃圾渗滤液应用电化学氧化技术处理的应用研究

3.1电化学氧化技术

电极材料是影响处理的重要因素，可以说电化学氧化过程的关键在于阳极材料选择。铁、铝等活泼金属电极直接参与电化学反应的阳极易消耗，虽然可以直接去除渗滤液中的有毒有害物质，但可能引起二次污染，而应用DSA金属基体固化金属氧化物层，则可以降低阳极消耗，表面上发生电化学间接氧化反应，在处理垃圾渗滤液的过程中，通过分析紫外/可见光谱证明了COD可以将含氯物质转变为ClO^-等强氧化性中间体，不同电极对COD的去除效率排序为:氧化物涂层钛基电极＞Pb氧化物涂层钛基电极。利用Ti-Ｒu-Sn氧化物涂层电极处理垃圾渗滤液(COD浓度为780 mg/L，氨处理效果排序为Pb O2涂层电极＞Ti-Ｒu-Sn氧化物涂层电极，可以渗滤液中的COD和氨氮完全去除。以Ｒu-Ta/Ti三元电极为阳极处理出水进行电化学处理实验，COD初始浓度为243.2 mg/L，曝气量0.04m³/h条件下处理COD的去除率为75.5%。电化学氧化对垃圾渗滤液的处理效果受电极材料、垃圾渗滤液水质的影响，采用Ｒn O2涂层钛基电极为阳极，以氨氮浓度264mg/L的工业废水进行电化学氧化法处理，须充分理解电化学原理，从而达到最优的处理效果^[3]。

3.2三维电化学氧化技术

三维电化学技术增加“电极填料”，电极填料填充于阴、阳两极板之间，利用静电感应原理让填充的电极填料带电，因此又称粒子电极。粒子电极通常为活性炭或金属氧化物，相比传统二维电化学技术电流利用率高、适应性强，处理中可以Ti电极为阳极，掺杂稀土元素Ce和Mn的活性炭颗粒作为第三极，在电流密度为6 A/dm2条件下，45min后COD浓度由533.0 mg/L降至150.5 mg/L，结果表明掺杂稀土元素有较好的处理效果，COD去除率大于60%。而采用DSA为阳极、石墨为阴极，可构成三维电化学氧化工艺，氨氮浓度1750mg/L，最终COD、氨氮、色度的去除率可达95.2%。三维电化学氧化技术的关键在于粒子电极，能够直接影响三维电化学氧化对垃圾渗滤液的处理效果，但使用寿命、回收和清洗等问题限制了该技术的推广应用。

3.3混凝－电化学氧化技术

将混凝沉淀法与电化学氧化法相结合的技术，这样有利于提高电化学氧化法处理垃圾渗滤液的效率。可以先对垃圾渗滤液进行混凝处理，再进行电化学氧化，在最优处理条件下，COD 去除率为85. 0%，而利用铁电极进行实验，添加 H2O2，构成电 Fenton 氧化反应，Fenton 对 COD 的去除率为76%^[4]。

3.4光电催化氧化技术

光电催化氧化技术是添加光催化物质，利用Ti O2在紫外光照射下产生光电子的反应机理，电化学反应过程中施加紫外光照射。光电催化氧化技术具有处理效果好、污泥产生量少，可利用混凝和光电催化氧化结合的工艺处理垃圾渗滤液的膜滤浓缩液，以Ti板和石墨板分别为阳极和阴极，紫外光的光照高度15 cm，极板间距1.5 cm条件下光催化90 min，光电催化氧化效果明显。

结束语：

通过电化学氧化法处理渗滤液可以减低其毒性，能够达到直接排入城市污水管网基本要求。电化学氧化法对垃圾渗滤液的处理是有显著效果的，现已成为未来处理其他高浓度废水的发展趋势，因此对电化学氧化技术的研究应重点关注，使电化学氧化技术与其他技术联合。

参考文献：

1. 陈蕾,王志鹏.电化学高级氧化技术处理难降解有机废水的影响因素[J].应用化工,2019,48(1):164-168.

2. 罗臻,王毅霖,张晓飞.有机废水处理中电化学氧化技术发展趋势[J].油气田环境保护,2020,30(6):1-5.

3. 钱鑫,邓丽芳,王鲁丰, 等.二氧化碳电化学还原技术研究进展[J].材料导报,2019,33(z1):102-107.

4. 陈蕾,王郑.电化学高级氧化技术在工业废水处理中的应用[J].应用化工,2019,48(2):434-437,443.