对垃圾填埋场渗滤液进行电化学循环氧化的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种通过电化学循环氧化来对垃圾填埋场渗滤液进行预处理的系统和方法，通过该系统和方法有效可以去除垃圾填埋场渗滤液中具有在254nm的紫外吸收(UVA

【技术实现步骤摘要】
对垃圾填埋场渗滤液进行电化学循环氧化的系统和方法


[0001]本专利技术涉及垃圾填埋场渗滤液的预处理，特别地涉及包括电化学氧化和光解的多阶段工艺，以去除垃圾填埋场渗滤液中具有在254nm的紫外吸收(UVA
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)的有机材料，从而用于通过用城市污水稀释来进行的共处理。

技术介绍

[0002]来自垃圾填埋场的渗滤液在成分上有很大差异，这取决于垃圾填埋场的年龄和它所包含的垃圾类型。垃圾填埋场渗滤液主要是由降水渗滤通过沉积在垃圾填埋场的废物而产生的。一旦与分解的固体废物接触，渗滤水就会被污染，主要以多种垃圾产物的溶液和悬浮物从废料流出。在这种碳质材料的分解过程中会增加额外的渗滤液量，产生大量的其他材料，包括甲烷；二氧化碳；以及有机酸类、醛类、醇类和单糖类的复杂混合物。
[0003]现场处理通常是在垃圾填埋场渗滤液排放到环境中之前对其进行处理。这种现场处理通常采用多级处理工艺的形式，既复杂又昂贵。现场处理的一个常见替代方法是通过用城市污水稀释垃圾填埋场渗滤液来进行共处理。截至2019年，在美国约有1800万公吨的垃圾填埋场渗滤液被共处理到市政污水管道中。在中国香港的新界东北部垃圾填埋场，每天约有1000
‑
2000m3的垃圾填埋场渗滤液进行共处理。
[0004]尽管这种共处理的成本远远低于现场处理，但已经发现共处理对下游的污水处理厂是不利的。垃圾填埋场渗滤液含有高浓度的溶解有机物(DOM)。当排入市政污水管道时，DOM在下游污水处理厂的紫外(UV)消毒阶段可以吸收UV线。由于DOM吸收了UV线，必须增加UV的输出功率，以对废水产生同样的效果。这增加了处理的总体成本，同时也增加了相关的成本，如更频繁地更换UV灯。DOM对UV线的吸收也增加了普通人群的风险，因为有可能出现废水消毒不彻底或不充分的情况。垃圾填埋场渗滤液具有高的在254nm的紫外吸收(UVA
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)，这会影响日排放率。如果UVA
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较高，则进入污水管线的日排放率可能会降低，导致渗滤液在处理场所积聚。因此，为了减轻共处理中固有的这些问题，在与废水共处理之前，必须降低垃圾填埋场渗滤液的UVA
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。
[0005]已经发现，垃圾填埋场渗滤液中约90％的具有UVA
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的物质来自1kDa以下的小分子，因此使得传统的处理方法如混凝沉淀和生物处理不能有效地减少UVA
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。由于这个原因，已经发现生物处理仅能降低20
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30％的UVA
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。此外，先进的过滤工艺，如纳滤和反渗透，需要消耗大量的化学品进行膜清洗和防污，从而使它们耗费大量的经济和时间成本。这些技术还产生了一种称为渗滤液浓缩物的二次废物，其浓度最高达原始渗滤液浓度的20倍，这限制了其应用。渗滤液浓缩物还通过与市政污水进行共处理来处置。因此，无论如何处理，垃圾填埋场渗滤液的命运就是污水共处理。因此，有必要采取经济的做法，以促进渗滤液与污水的现场共处理。
[0006]高级氧化工艺(AOP)如芬顿氧化法和电化学氧化法已被测试用于处理垃圾填埋场渗滤液。这些工艺会破坏渗滤液中的有机物，从而降低UVA
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。然而，芬顿氧化法需要由非再生性催化剂(如铁)活化的昂贵过氧化氢。另一方面，电化学氧化法通过转化渗滤液中的氯
化物，原位产生氧化剂。所产生的产物主要是次氯酸盐(OCl
‑
)、羟基自由基(OH
·
)和活性氯物质(RCS)，其迅速攻击承受UVA
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的有机键。在这三者之间，反应性的顺序是OH
·
>RCS>OCl
‑
，但是OH
·
和RCS需要有毒或脆弱的电极涂层来生成。
[0007]上述电化学氧化技术的一个替代方案是用经济的电极(例如混合金属氧化物)生成OCl
‑
，并应用UV辐射将OCl
‑
光解为OH
·
和RCS。然而，在测试中，对垃圾填埋场渗滤液应用这种替代方案需要2
‑
8小时的处理，这会导致超过260kWh
·
m
‑3的能源支出。电化学技术具有强大的优势，例如易于维护、不需要添加化学品，并且可以灵活调整以匹配所需的降解。因此，需要一种对垃圾填埋场渗滤液进行电化学循环氧化的系统和方法来解决上述问题。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本专利技术提供了通过电化学循环氧化来对垃圾填埋场渗滤液进行预处理的系统和方法，利用该系统和方法，可以降低垃圾填埋场渗滤液的UVA
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，并且可以显著降低能源支出。
[0009]根据本专利技术的第一方面，提供了一种对垃圾填埋场渗滤液进行电化学循环氧化的系统，其中，所述系统包括：壳体，分为第一反应室和第二反应室，其中，所述第一反应室与所述第二反应室单向连通，并且其中，所述壳体具有入口和出口，所述入口配置为用于将待处理的垃圾填埋场渗滤液输入所述第一反应室，所述出口配置为用于从所述第二反应室排出充分处理的垃圾填埋场渗滤液；阳极和阴极，位于所述第一反应室内，配置为用于对输入所述第一反应室内的所述垃圾填埋场渗滤液进行电化学氧化；至少一个第一紫外线辐射源，位于所述第一反应室内，配置为用于对经过所述电化学氧化处理的垃圾填埋场渗滤液应用第一紫外线辐射；至少一个第二紫外线辐射源，位于所述第二反应室内，配置为用于对来自所述第一反应室的垃圾填埋场渗滤液应用第二紫外线辐射。
[0010]根据本专利技术的第二方面，提供了利用本专利技术的第一方面所述的系统对垃圾填埋场渗滤液进行电化学循环氧化的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将垃圾填埋场渗滤液引入第一反应室，对所述垃圾填埋场渗滤液进行电化学氧化；(2)利用第一紫外线辐射源对经过电化学氧化处理的垃圾填埋场渗滤液进行第一紫外线辐射，产生部分处理的垃圾填埋场渗滤液；(3)将所述部分处理的垃圾填埋场渗滤液的一部分输送至所述第二反应室，在所述第二反应室中利用第二紫外线辐射源进行第二紫外线辐射，产生充分处理的垃圾填埋场渗滤液；以及(4)将所述充分处理的垃圾填埋场渗滤液从所述第二反应室排出。
[0011]本专利技术提供了一种通过电化学循环氧化来对垃圾填埋场渗滤液进行预处理的系统和方法，通过该系统和方法可以有效去除垃圾填埋场渗滤液中具有在254nm的紫外吸收(UVA
254
)的有机物，从而将处理过的垃圾填埋场渗滤液用于通过用城市污水稀释来进行的共处理。具体地，通过该系统和方法使垃圾填埋场渗滤液的UVA
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降低80％以上，使处理垃圾填埋场渗滤液的能量需求低于20kWh/m3，显著降低了能量支出，将充分处理后的垃圾填埋场渗滤液的余氯降低至以Cl2计25mg/L以下，并且释放的氯化副产物符合标准，可以安全使用。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种对垃圾填埋场渗滤液进行电化学循环氧化的系统，其中，所述系统包括：壳体，分为第一反应室和第二反应室，其中，所述第一反应室与所述第二反应室单向连通，并且其中，所述壳体具有入口和出口，所述入口配置为用于将待处理的垃圾填埋场渗滤液输入所述第一反应室，所述出口配置为用于从所述第二反应室排出充分处理的垃圾填埋场渗滤液；阳极和阴极，位于所述第一反应室内，配置为用于对输入所述第一反应室内的所述垃圾填埋场渗滤液进行电化学氧化；至少一个第一紫外线辐射源，位于所述第一反应室内，配置为用于对经过所述电化学氧化处理的垃圾填埋场渗滤液应用第一紫外线辐射；和至少一个第二紫外线辐射源，位于所述第二反应室内，配置为用于对来自所述第一反应室的垃圾填埋场渗滤液应用第二紫外线辐射。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一反应室和所述第二反应室位于一个整体的壳体内。3.根据权利要求1
‑
2中任一项所述的系统，其中，所述第一反应室和所述第二反应室分别位于单独的壳体内。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的系统，其中，所述系统还包括单向连通管道，配置为用于将所述第一反应室与所述第二反应室单向连通，从而将所述第一反应室中的垃圾填埋场渗滤液单向输送至所述第二反应室，优选地，所述单向连通管道为单向导管。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的系统，其特征在于，所述第一反应室和所述第二反应室还各自独立地包括搅拌装置，例如混合器、搅拌器、搅拌机。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的系统，其特征在于，所述阳极包括金属氧化物，优选地，所述金属氧化物选自由IrO2、RuO2和Ta2O5组成的组。7.根据权利要求1
‑
6中任一项所述的系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤雄梧，陈光浩，刘岳威，
申请(专利权)人：香港科技大学，
类型：发明
国别省市：