电化学法去除工业垃圾渗滤液中的总磷

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2022-0039

摘要/Abstract

摘要：

采用电絮凝-电化学氧化组合工艺对工业垃圾渗滤液中的总磷（TP）进行去除。首先考察了电极材质、电极间距、电解电压、电解时间、曝气时长、反应体系pH等反应条件对电絮凝TP去除效果的影响，并综合经济性得到电絮凝除磷的最佳工艺条件为：铁、铝电极，脉冲电源，电极间距1.0 cm，铁电极电解电压2.0 V，电解20 s倒极，铝电极电解电压2.5 V，电解10 s倒极，反应体系pH 7~8，电解总时间15 min，电絮凝结束后无需采用曝气辅助除磷。在此最佳条件下，TP为11~15 mg/L的渗滤液样本经电絮凝处理后残余TP降至1.0~1.3 mg/L，TP去除率可达91.7%。将电絮凝工艺同Ti/RuO₂-IrO₂电极电化学氧化工艺组合，用于处理TP为14.7 mg/L的渗滤液，处理后渗滤液残余TP为0.2 mg/L，满足工业垃圾渗滤液TP≤0.3 mg/L的直接排放标准。同时，处理后渗滤液COD及氨氮也大幅下降，表明电絮凝-电化学氧化组合工艺对渗滤液样本中氨氮、COD也具有一定的处理能力。

关键词: 工业垃圾渗滤液, 电絮凝, 电化学氧化, 除磷

Abstract:

The total phosphorus（TP） in industrial landfill leachate was removed by the combined process of electroflocculation and electrochemical oxidation. In this paper，the effects of electrode materials，electrode spacing，electrolysis voltage，electrolysis time，aeration time，pH of reaction system and other reaction conditions on the removal of TP by electro-flocculation were investigated. Additional considertion of economy，the optimum technological conditions of electro-flocculation were as follows：Iron and aluminum electrodes，pulse power supply，1.0 cm of electrode spacing，2.0 V of electrolysis voltage of iron electrodes and 20 s of electrolysis time，2.5 V of electrolysis voltage of aluminum electrodes and 10 s of electrolysis time，pH of the reaction system 7-8，the total electrolysis time 15 min. There was no need to use aeration-assisted phosphorus removal after the electro-flocculation. Under the optimum condition，the residual TP in the leachate samples with TP of 11-15 mg/L was reduced to 1.0-1.3 mg/L after electroflocculation，and the TP removal rate could reach 91.7%. The electro-flocculation process was combined with the Ti/RuO₂-IrO₂ electrode electrochemical oxidation process to treat the leachate with TP of 14.7 mg/L. The residual TP in the leachate after treatment was 0.2 mg/L，which met the direct discharge standard of TP≤0.3 mg/L of industrial waste leachate. At the same time，the COD and ammonia nitrogen of the leachate also was decreased significantly after treatment，indicating that the combined process of electro-flocculation and electrochemical oxidation also had a certain ability to treat ammonia nitrogen and COD in the leachate samples.

Key words: industrial landfill leachate, electric-flocculation, electrochemical oxidation, phosphorus removal

中图分类号:

X703.1

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https://gyscl.magtechjournal.com/CN/Y2022/V42/I11/145

图/表 11

表1 垃圾渗滤液水质

Table 1 Landfill leachate quality

项目	COD/（mg·L^-1）	氨氮/（mg·L^-1）	TP/（mg·L^-1）	Cl^-/（mg·L^-1）	铁/（mg·L^-1）	铝/（mg·L^-1）	pH
数值	260~510	200~240	11~15	6 000~7 000	0.4~0.5	0.1~0.2	7~8

图1 电化学装置

Fig. 1 Schematic diagram of electrochemical device

图2 电极间距对铝电极直流电絮凝去除TP的影响

Fig.2 Effect of electrode spacing on TP removal by direct electro-flocculation with aluminum electrode

图3 电极间距对铁电极直流电絮凝去除TP的影响

Fig.3 Effect of electrode spacing on TP removal by direct electro-flocculation with iron electrode

图4 电解电压对直流电絮凝去除TP的影响

Fig. 4 Effect of electrolytic voltage on TP removal by direct electro-flocculation

图5 电解时间对直流电絮凝去除TP的影响

Fig. 5 Effect of electrolysis time on on TP removal by direct electro-flocculation

图6 曝气时间对铁电极电絮凝去除TP的影响

Fig. 6 Effect of aeration time on TP removal by electro-flocculation with iron electrode

图7 反应体系pH对铝电极电絮凝去除TP的影响

Fig. 7 Effect of reaction system pH on TP removal by electro-flocculation with aluminum electrode

表2 不同电极组合方式下铁（铝）电极电化学参数

Table 2 Electrochemical parameters of iron（aluminum） electrode in different electrode combinations

电极材质	板间距/cm	电压/V	电流/A	倒极时间/s	总反应时间/min	电极溶蚀量/mg
铁（铁）	1.0	2.0（2.0）	0.4（0.4）	20（10）	15	280
铝（铝）	1.0	2.5（2.5）	0.9（0.9）	20（10）	15	20
铁（铝）	1.0	2.0（2.5）	0.4（0.8）	20（10）	15	300（10）

图8 电极组合方式对脉冲电絮凝去除TP的影响

Fig. 8 Effect of electrode combination mode on TP removal by pulse electro-flocculation

图9 不同处理工艺对TP的去除效果

Fig. 9 Removal effect of TP of different treatment processes

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