CN102086077B - 一种去除垃圾渗滤液氨-氮的脉冲电化学工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种去除垃圾渗滤液中氨-氮的变频脉冲电化学工艺，在厌氧生物处理、好氧生物处理前进行变频脉冲电化学预处理，或者在厌氧生物处理、好氧生物处理后进行变频脉冲电化学深度处理；变频脉冲电化学处理包括变频脉冲电化学装置；变频脉冲电化学装置包括电解槽和与电解槽的电极板连接的变频脉冲电源，变频脉冲电源设置在电源柜中，变频脉冲电源的输入端外接三相380V/50Hz电源，输出端为阳极和阴极导出，分别接入电解槽的电极板的正极和负极，电源柜控制面板上设置了频率、电压和电流调节旋扭。变频脉冲电化学工艺对氨-氮的去除率可以达到70-100％，单位电耗在4-8kwh/m3垃圾渗滤液，经过全工艺路线处理后的出水NH3-N含量为6mg/L以下，达到了国家GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》的排放标准。

Description

一种去除垃圾渗滤液氨-氮的脉冲电化学工艺
技术领域
本发明涉及水污染处理技术领域，具体涉及一种去除垃圾渗滤液中氨-氮的变频脉冲电化学工艺。
背景技术
填埋法是现阶段我国城市生活垃圾处理的主要方法。生活垃圾中的有机废弃物进入填埋场后，进行物化和生物降解反应，再加上雨水、地表水及地下水渗入填埋场，就产生了一种含有高浓度悬浮物、高浓度有机和无机成分的液体，即垃圾渗滤液。
近十几年来国外学者就垃圾渗滤液的处理进行了大量的探索和研究，取得了一些成功经验，有的已用于工程实践。我国在垃圾渗滤液的处理研究方面获得了一些宝贵的经验。但是由于垃圾渗滤液水质水量的复杂多变性，目前尚无十分完善的处理工艺，大多根据不同填埋场的具体情况及其经济技术要求分别采取有针对性的处理工艺，这些现行处理工艺大多难以达到垃圾渗滤液的国家排放标准。其主要问题有两个：
一是垃圾渗滤液高浓度氨-氮问题：垃圾渗滤液氨-氮浓度一般在200-5000mg/L，还有少数垃圾渗滤液含氨-氮在5000mg/L以上。由于高浓度的氨-氮对生物处理***有一定的抑制作用，同时高浓度的氨-氮造成垃圾渗滤液中的C/N比例失调，生物脱氮难以进行，导致最终出水氨-氮指标难以达标。
二是垃圾渗滤液可生化性差的问题：一般来讲，垃圾渗滤液中的CODcr将近有500～600mg/L无法用生物技术处理。
我国城市生活垃圾卫生填埋及其垃圾渗滤液处理起步较晚，起初主要是以氨吹脱+厌氧+好氧为主。
2000年以后，由于经济的飞速发展，新建的垃圾渗滤液处理厂一般远离城区，渗滤液没有条件排入城市污水管网，因此排放标准也相应提高，排放必须达到GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》。此时的垃圾渗滤液若仅靠生物处理，其氨-氮指标无法达到排放要求。
垃圾渗滤液是一种成分异常复杂、毒性极高且极难有效处理的高浓度有机废水，寻求对其进行高效处理的方法是当前国内外水处理界的重要课题。生物处理法是大规模处理垃圾渗滤液的廉价方法。但是，由于垃圾渗滤液中存在的高浓度NH3-N会抑制微生物的活性，从而限制了生物处理法的高效发挥，因此近年来不少研究者都在对可以作为生物处理前的预处理或后处理且较易实现的高级氧化技术进行探索。该法的特点是不对环境产生二次污染。其中，光氧化和光催化氧化技术是一个发展方向，但该法作为预处理，其氧化剂消耗较大，而且pH调整较难，故较适用于作为生物处理后的深度处理；电化学水处理技术包括氧化降解和氧化-还原转化，氧化降解又分为直接电催化氧化降解和间接氧化降解，它是一个复杂的***工程。电化学处理法较适用于作为生物处理前的预处理，但电催化氧化法尚存在催化电极制造成本高和寿命短的问题，皆有待解决。众多研究表明，促进电化学处理法高效化和实用化的措施首推采用脉冲电源，但又因大功率、低频率脉冲电源研制的复杂性而使其发展缓慢。
发明内容
本发明的目的在于克服现有脉冲电化学技术中脉冲电源存在的缺陷，提供一种变频脉冲电化学水处理工艺，对垃圾渗滤液氨-氮或者含氨-氮的工业废水进行氨-氮处理。
本发明的技术解决方案是：一种去除垃圾渗滤液氨-氮的脉冲电化学工艺，其工艺路线是：垃圾渗滤液→变频脉冲电化学工艺→厌氧处理→A/O生物处理→深度处理→达标排放，或者是垃圾渗滤液→厌氧处理→A/O生物处理→变频脉冲电化学工艺→达标排放。
在上述脉冲电化学工艺路线中，所述的变频脉冲电化学工艺包括变频脉冲电化学装置及其优化的工艺条件。
所述变频脉冲电化学装置包括电解槽和与电解槽的电极板连接的变频脉冲电源，变频脉冲电源设置在电源柜中，变频脉冲电源的输入端外接三相380V/50Hz电源，输出端为阳极和阴极导出，分别接入与之匹配的电解槽的电极板的正极和负极，电源柜控制面板上设置了频率、电压和电流调节旋扭，所述调节旋扭在变频脉冲电化学工艺条件范围内调节，使其输出的变频脉冲电流具有电场效应优化功能。
变频脉冲电化学工艺条件是电解槽中的电极板间距25-30mm；电源柜控制面板上设置的电流频率3-10kHz、单极电压3.5-6.5V、电流密度4.5-8.5A/(dm)2；电解槽中设置反应温度＜50℃，电解槽中反应时间20-40min。
电解槽采用的电极板为特制铁素体高硅合金板，所述铁素体高硅合金板含Si的重量比是0.8-1.0％、含MnO2的重量比是0.3％。
在上述变频脉冲电化学工艺条件下，电解槽***中产生电-芬顿(亦称E-Fenton)氧化、电催化直接氧化(ECO)和间接氧化：
在上述变频脉冲电化学工艺条件下，在电解槽***中的阳极产生电催化直接电催化氧化：ECO+NH4 +-N→N2↑+n H2O；
在上述变频脉冲电化学工艺条件下，电解槽***中产生的H2O2属于中等强度的氧化剂，自身可以产生氧化作用，同时H2O2和Fe2+碰撞即发生芬顿反应，生成强氧化剂——羟基自由基(·HO)：
Fe2++H2O2→·OH+OH-+Fe3+，
2NH3+6·OH→N2↑+6H2O，
Fe3+在阴极上又被还原成Fe2+，如此电-芬顿循环反复，垃圾渗滤液中含有的氨-氮被逐步氧化去除；
在上述变频脉冲电化学工艺条件下，在电解槽***中进行的间接氧化：垃圾渗滤液中含有的Cl-在电解槽中转变为HClO，反应式如下：
HClO+NH4 +→N H2Cl+H++H2O；
N H2C1+HClO→NHCl2+H2O；
N H2Cl+NHCl2→N2↑+3H++3Cl-；
在上述变频脉冲电化学工艺中产生的电-芬顿氧化、电催化直接氧化和间接氧化，使垃圾渗滤液中含有的氨-氮纷纷转变为氮气排入大气。
本发明的有益效果是：采用变频脉冲电化学工艺对垃圾渗滤液的氨-氮进行处理，在变频脉冲电化学工艺下，由于氨-氮具有明显的还原性质，可以被优先去除，包括电-芬顿氧化、直接氧化和间接氧化，变频脉冲电化学工艺对氨-氮的去除率可以达到70-100％，单位电耗在4-8Kwh/m3垃圾渗滤液，经过全工艺路线处理后的出水NH3-N含量为6mg/L以下，达到了国家GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》的排放标准，并且处理试验数据具有良好的重复性。
本发明工艺的电解槽采用了铁素体高硅合金板，铁素体高硅合金板在电流作用下不产生钝化膜、并具有电催化活性，还具有合理的电化学腐蚀速度，从而避免了普通钢板电极电化学腐蚀速度过快、普通合金钢板电极无电催化活性、容易钝化使电化学反应不能连续进行下去等弊端；由于电源施加了变频脉冲电信号，电极上的反应时断时续，不仅具有电锤效应、电场效应，还有利于流体扩散，降低浓差极化，从而降低处理垃圾渗滤液的单位电耗和调整铁素体高硅合金板合理的电化学腐蚀速度，实验证明，单位电耗比普通直流电源电解降低50％，电化学腐蚀速度降低75％。
具体实施方式
采用变频脉冲电化学工艺对垃圾渗滤液氨-氮进行处理，变频脉冲电化学工艺和生化***的联接方式可以根据垃圾渗滤液不同的水质而选定。所述的变频脉冲电化学工艺包括变频脉冲电化学装置及其优化的工艺条件。
所述变频脉冲电化学装置包括电解槽和与电解槽的电极板连接的变频脉冲电源，变频脉冲电源设置在电源柜中，变频脉冲电源的输入端外接三相380V/50Hz电源，输出端为阳极和阴极导出，分别接入与之匹配的电解槽的电极板的正极和负极，电源柜控制面板上设置了频率、电压和电流调节旋扭，所述调节旋扭在变频脉冲电化学工艺条件范围内调节，使其输出的变频脉冲电流具有电场效应优化功能。
变频脉冲电化学工艺条件是电解槽中的电极板间距25-30mm；电源柜控制面板上设置的电流频率3-10kHz、单极电压3.5-6.5V、电流密度4.5-8.5A/(dm)2；电解槽中设置反应温度＜50℃，电解槽中反应时间20-40min。
电解槽采用的电极板为特制铁素体高硅合金板，所述铁素体高硅合金板含Si的重量比是0.8-1.0％、含MnO2的重量比是0.3％。
本发明工艺的化学表达式如下：
O2+2H++2e-→H2O2，
Mred+H2O2→Mox+·OH+OH-
2NH3+6·OH→N2↑+6H2O
2Cl-→Cl2+2e-，
Cl2+H2O→HClO+H++Cl-
HClO+NH4 +→N H2Cl+H++H2O
N H2Cl+HClO→NHCl2+H2O
N H2Cl+NHCl2→N2↑+3H++3Cl-
式中Mred、Mox为还原态、氧化态电极。
实施例一
老龄垃圾填埋厂渗滤液处理难度较大，首先采用变频脉冲电化学工艺进行处理，大幅度去除氨-氮，并改善垃圾渗滤液的C/N比，同时还有效地改善其可生化性，然后再后续生化***处理。其工艺路线是：垃圾渗滤液→变频脉冲电化学工艺→厌氧处理→A/O生物处理→深度处理→达标排放。工艺进出水主要参数如表1
表1  老龄渗滤液工艺进出水参数表
  项目   CODcr(mg/L)   BOD5/CODcr   NH3-N(mg/L)
  渗滤液原水   7560   0.13   2010
  电化学处理出水   3250   0.27   113
  厌氧好氧生化处理后出水   7
老龄垃圾渗滤液在采用变频脉冲电化学工艺处理后，氨-氮去除90％以上，BOD5/CODcr达到0.27，再后续厌氧+A/O生化***继续处理，氨-氮可以达到GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》的排放标准。
实施例二
实施例二的处理对象是垃圾填埋厂早期垃圾渗滤液，处理难度相对较小，工艺技术路线为：垃圾渗滤液→厌氧处理→A/O生物处理→变频脉冲电化学工艺→达标排放；工艺进出水主要参数如表2
表2  早期渗滤液工艺进出水参数表
  项目   CODcr(mg/L)   NH3-N(mg/L)
  渗滤液原水   13600   1210
  生化处理后渗滤液出水   798   47
  变频脉冲电化学处理后出水   6
垃圾填埋厂早期垃圾渗滤液经过生化处理后出水CODcr 798mg/L，NH3-N 47mg/L，CODcr和NH3-N去除效果都较好，再经过变频脉冲电化学工艺处理后出水NH3-N 6mg/L。
垃圾填埋厂早期渗滤液相对处理难度较小，在经过生化处理后，氨-氮去除效果也较好，再经过变频脉冲电化学工艺进行深度处理，其出水可以达到GB16889-2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》的排放标准。

Claims (1)

1.一种去除垃圾渗滤液氨-氮的脉冲电化学工艺，包括厌氧处理、A/O生物处理，其特征是在厌氧处理、A/O生物处理前进行变频脉冲电化学预处理，或者在厌氧处理、A/O生物处理后进行变频脉冲电化学深度处理；变频脉冲电化学处理包括变频脉冲电化学装置；变频脉冲电化学装置包括电解槽和与电解槽的电极板连接的变频脉冲电源，变频脉冲电源设置在电源柜中，变频脉冲电源的输入端外接三相380V/50Hz电源，输出端为阳极和阴极导出，分别接入电解槽的电极板的正极和负极，电源柜控制面板上设置了频率、电压和电流调节旋扭；电解槽中的电极板为铁素体高硅合金板，铁素体高硅合金板含Si的重量比是0.8-1.0％，含MnO2的重量比是0.3％；电解槽中的电极板间距25-30mm；电源柜控制面板上设置的电流频率3-10KHz、单极电压3.5-6.5V、电流密度4.5-8.5A/(dm)2；电解槽中设置反应温度＜50℃，电解槽中反应时间20-40min。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102718364B (zh) * 2012-06-28 2013-07-31 常熟南师大发展研究院有限公司 梯级净化水***
CN104529046B (zh) * 2015-01-21 2016-08-17 中钢集团武汉安全环保研究院有限公司 处理高浓度有机废水ro浓缩液装备及组合工艺
CN109052806A (zh) * 2018-07-23 2018-12-21 安吉钰禾环保科技有限公司 一种基于a/o-电化学氧化-baf组合工艺的垃圾渗滤液处理装置及方法
CN111875061B (zh) * 2020-08-06 2021-04-20 江苏道同环境科技有限公司 一种高硬度硝酸盐废水的回用装置与工艺

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1382647A (zh) * 2002-05-10 2002-12-04 清华大学 厌氧/好氧一体式低能耗生物滤池污水脱氮除磷装置
CN1544365A (zh) * 2003-11-27 2004-11-10 武汉安全环保研究院 城市垃圾卫生填埋场渗滤液处理工艺
CN1587124A (zh) * 2004-09-14 2005-03-02 北京大学 垃圾渗滤液处理***及方法
CN1931751A (zh) * 2006-10-25 2007-03-21 北京大学 高盐度偶氮染料废水处理新型组合工艺
CN101041531A (zh) * 2006-03-20 2007-09-26 刘景峰 用于高浓度难降解有机废水处理的多重组合工艺

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4111970B2 (ja) * 2005-11-18 2008-07-02 三洋電機株式会社 水処理装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1382647A (zh) * 2002-05-10 2002-12-04 清华大学 厌氧/好氧一体式低能耗生物滤池污水脱氮除磷装置
CN1544365A (zh) * 2003-11-27 2004-11-10 武汉安全环保研究院 城市垃圾卫生填埋场渗滤液处理工艺
CN1587124A (zh) * 2004-09-14 2005-03-02 北京大学 垃圾渗滤液处理***及方法
CN101041531A (zh) * 2006-03-20 2007-09-26 刘景峰 用于高浓度难降解有机废水处理的多重组合工艺
CN1931751A (zh) * 2006-10-25 2007-03-21 北京大学 高盐度偶氮染料废水处理新型组合工艺

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开2006-61910A 2006.03.09

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