在垃圾渗滤液的“生化+超滤+纳滤+反渗透”全量化处理流程中,纳滤膜截留产生的浓缩液,富含难以被生物降解的腐殖质类大分子有机物(分子量>1kDa)、色度和二价盐。这股浓缩液的回灌会导致渗滤液盐分和难降解物的累积,而直接进入蒸发系统则容易结焦和产生泡沫。因此,寻找高效独立的浓缩液深度处理工艺至关重要。电化学氧化技术,利用具有高析氧过电位的钛基涂层电极,可以直接在阳极表面产生物理吸附的羟基自由基(·OH)或游离的活性氯等氧化剂,对有机物进行无差别攻击。该技术处理效率高,尤其适合于处理高盐度(提供良好导电性)、小水量的浓缩液。
本研究采用一块商用Ti/SnO₂-Sb阳极和不锈钢阴极构建了间歇式电化学反应器。实验用NF浓缩液取自某垃圾焚烧厂,COD约4500mg/L,氨氮约150mg/L,色度8000倍,氯离子浓度约3500mg/L。在优化的操作条件下(电流密度30mA/cm²、极板间距1cm、不额外调节pH和投加电解质),电解4小时后,COD、氨氮和色度的去除率分别可达82%、100%和99%以上,出水呈无色透明。能耗评估表明,处理至COD<500mg/L时,吨水电耗约35kWh,在可接受范围。
GC-MS和LC-OCD分析清晰地揭示了污染物降解的路径。LC-OCD图谱显示,原浓缩液中占COD主要比例的大分子生物聚合物和腐殖质组分峰,在电解后几乎消失殆尽,新出现的是低分子量中性物质和小分子酸的峰。这表明大分子的顽固有机物被·OH等活性物种攻击断链为小分子。GC-MS也证实,原浓缩液中检出的几十种长链烷烃、芳香族化合物和含氮杂环,在处理后被显著去除或浓度急剧降低。该研究用翔实的有机分析数据证实,Ti/SnO₂-Sb电极电化学氧化是一种能有效矿化和转化NF浓缩液中各类顽固有机物的深度处理技术,完全可作为进入蒸发结晶系统前的保障性净化工艺。
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