CN108773878A - 一种垃圾渗滤液生化出水处理反应器和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种垃圾渗滤液生化出水处理反应器和方法，涉及污水处理技术领域，解决了垃圾渗滤液生化水中COD和TN不能同时去除的技术问题。包括吸附大分子难降解有机物形成还原性污泥并使硝态氮转化为氨氮的电化学絮凝装置、生成有效氯与所述氨氮反应以消除所述氨氮的电化学氧化装置和第一泵，所述电化学絮凝装置开设第一溶液出口和第一污泥出口，所述电化学氧化装置开设第一溶液进口；所述第一泵的进口和出口分别对应与所述第一溶液出口和所述第一溶液进口连接并连通，所述还原性污泥从所述第一污泥出口流出。
Description
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其是涉及一种垃圾渗滤液生化出水处理反应器和方法。
背景技术
目前无论是在发达国家还是发展中国家，城市固体废物MSW通常采用填埋的方法进行处理，因为这是一种经济快捷的方法。然而，这些固体废物在填埋过程中经过雨水的淋滤和填埋体系自身的一系列物理、化学及生物作用将会产生一种称为垃圾渗滤液的高浓度有机废水。近年来，国内外学者针对垃圾渗滤液处理进行了大量的研究，如微生物处理方法，膜工艺和高级氧化工艺等。在这些已有的处理工艺中，微生物处理方法由于其经济高效性，因而被认为是最有前景的处理方法而得到广泛推广。但是，由于微生物难以处理大分子抗氧化性有机物(例如腐殖酸和富里酸)并且微生物反应过程中代谢产生的可溶性微生物降解产物与垃圾渗滤液处理过程中其自身毒性上升具有正相关性。同时，由于垃圾渗滤液往往含有高浓度的氨氮，这将严重抑制氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌的活性，尤其是对亚硝酸盐氧化细菌的抑制最为明显，正因为如此，微生物处理过程往往使得体系积累高浓度的亚硝酸盐氮，难以实现总氮的去除。因此，经微生物处理工艺处理后的流出物(垃圾渗滤液生化出水)。仍然含有高浓度的化学需氧量COD和总氮TN。这些有害物质如果处置不当，将会对居民的身体健康及生态系统造成严重危害。所以，对于垃圾渗滤液生化出水，仍需要进行进一步深度处理。
在过去研发的针对垃圾渗滤液生化出水的处理工艺中，纳滤反渗透工艺由于其良好的反渗透出水水质，而被广泛应用。然而，纳滤反渗透工艺运行过程中将会产生一种危害性更大的称为反渗透浓缩液的高浓度废水。目前针对反渗透浓缩液的处理是将其继续回灌到填埋场中，长期运行不仅会严重危害生物反应器的正常运行，而且其填埋过程会产生严重的环境风险，如病菌滋生等。同时，浓差极化现象和膜堵塞往往导致反渗透膜的使用寿命短，因此，纳滤反渗透工艺通常产生高的运营成本。此外，高级氧化工艺作为一种高效的高浓度废水处理方法，然而，这些高级氧化工艺对pH值的依赖性决定了其难以在工程规模上进行推广。
近年来，电化学工艺由于其稳定性，有机物矿化能力强及操作简单而被认为是最有前景的垃圾渗滤液生化出水处理工艺。目前已被证实，利用电絮凝工艺可以实现SS和大分子难降解有机物的去除；利用电化学氧化可实现大分子有机物(如腐殖质)的分解；同时，电化学阴极还原过程可实现一些高价态的无机离子(如六价铬和硝酸盐)的去除。已有国内外学者针对复杂污水的电化学处理进行了研究，Seeger等研究了电絮凝工艺处理垃圾渗滤液，在COD去除方面具有实用性，然而缺点在于电絮凝工艺难以实现氨氮的去除。Fernandes等应用Ti/Pt/PbO2,Ti/Pt/SnO2-Sb2O4阳极电化学氧化处理垃圾渗滤液，获得了较好的COD和氨氮的处理效果，然而缺点在于，出水往往积累高浓度的有效氯，并且氧化过程难以实现硝酸盐的高效去除。在发明人之前的研究中，构建了基于铁网极化电极的“DSA+Fe+Cu/Zn”电化学系统，用于强化COD和硝酸盐的去除，结果表明在铁网存在条件下，电化学体系硝酸盐的去除能力显著提升，然而，实现出水有效氯的去除仍然是困难的。
此外，国内外学者在电化学系统构建方面(一段式(单一电解槽结构)或多段式(多电解槽结构))也进行了研究，其中，Fernandes等应用电絮凝联合阳极氧化(EC+AO)两段工艺降解垃圾渗滤液，实现了良好的COD去除效果。但是也存在以下问题：(1)与基于DSA阳极(例如：Ti/RuO2,Ti/IrO2或Ti/PbO2)的间接氧化不同，在BDD阳极的阳极氧化过程中，氨氮的去除速率小于COD的去除速率，这与BDD阳极本身的性质有关，因为BDD阳极更倾向于产生羟基自由基，但氨氮的去除主要依赖有效氯的氧化，由于氨氮的去除速率慢，导致总氮的去除效率降低；(2)BDD电极促进硝酸盐积累，这对于总氮的去除是不利的；(3)由于BDD阳极自身昂贵的造价使得其制造应用于实际工程；(4)在EC+AO系统的出水中，有效氯也难以去除。Ding等在单一反应器中同时采用铁和Ti/RuO2-IrO2作为阳极，在单一电解槽中同时实现电化学絮凝和电化学氧化过程，在该体系中，对于垃圾渗滤液生化出水的处理，获得了良好的COD、氨氮和总磷的去除效果。然而，在单一反应器中，硝酸盐则难以高效去除，此外，由于Fe2+与有效氯的反应的动力学常数要远远大于COD与有效氯的反应动力学常数，因此，阳极溶出的Fe2+对于体系的氧化效率的提升将产生阻碍。也正因为如此，单一电解槽的电化学过程对于同时去除复杂废水(尤其是高硝态氮含量废水)的TN和COD是困难的。在已公开的关于垃圾渗滤液电化学处理的相关专利中，专利申请号为201410766657.9的中国专利公开了利用“电化学氧化+协同絮凝”处理垃圾渗滤液，在COD和氨氮去除方面取得了良好效果。然而，对于进水高浓度的硝态氮(硝酸盐氮或亚硝酸盐氮)则难以通单一的电化学氧化实现总氮的高效去除。Li等构建并对比了基于Ti/IrO2-Pt，Ti/RuO2-Pt和Ti/Pt电极的一段式电化学系统处理硝酸盐的性能，Kuang等构建了基于“Ti/IrO2-Pt+铁网+3D穿孔铁阴极”一段式结构的电化学系统强化硝酸盐废水的去除。然而，在Li和Kuang等的研究中，均存在硝酸盐去除的电流效率低的问题(＜10％)，即存在同一电解槽中电化学氧化(直接氧化和间接氧化)对阴极还原的抑制。由于一段式电化学工艺难以克服自身反应器两极作用导致的氧化还原性能的相互削减，因此，通过构建多段电化学工艺以实现不同的电化学过程在提升电流效率方面是必要的。
综上，目前电化学工艺的不足主要与电化学氧化过程有关。其一，电化学氧化过程产生的有效氯对于促进COD去除具有积极作用，但是其存在会严重阻碍硝酸盐的阴极还原，这与硝酸盐的阴极还原路径有关。因此，由于COD和硝酸盐的去除相互制约，单纯电化学氧化工艺难以实现COD和TN的同时去除。其二，电化学氧化过程中产生的高浓度有效氯，具有强烈的细胞毒性，但其自然衰减往往需要几周时间，这就导致单纯电化学氧化工艺的出水难以排放到城市污水处理厂进行最终处理。也正是因为如此，电化学工艺难以在垃圾渗滤液生化出水处理领域进行推广，也限制了电化学水处理技术的发展。
另外，电极排列方式和电化学反应器物相分离途径对于电化学工艺性能和工艺运营维护的难易也具有一定影响。通常，电极排列方式可分为串联排列和并联排列。与并联排列相比，串联排列在等电流条件下需要提供更高的电势差，将会产生更高的功耗。因此，电极板的并联排列更有利于实现能效的最优化。过去的研究中，Ilhan等应用两个并联电极的批实验反应器电絮凝处理垃圾渗滤液，获得了35％的COD去除率。Veli等应用连续型十四个并联电极的反应器，获得了90％的COD去除率。Fernandes等应用两个并联电极的间歇式反应器，获得了42％的COD去除率。然而之前的研究中，存在以下问题：(1)用作牺牲电极的Fe阳极往往与阴极并联成对出现，这对于Fe阳极的有效利用是不利的；(2)间歇式反应器的排水口一般平行于液面设置，这就使得在泥水分界面由于表面吸着力的存在，泥水分离不彻底，最终导致高的污泥含水率。
发明内容
本发明第一方面的目的在于提供一种垃圾渗滤液生化出水处理反应器，以解决现有技术中存在的垃圾渗滤液生化水中COD和TN不能同时去除的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种垃圾渗滤液生化出水处理反应器，包括吸附大分子难降解有机物形成还原性污泥并使硝态氮转化为氨氮的电化学絮凝装置、生成有效氯与所述氨氮反应以消除所述氨氮的电化学氧化装置和第一泵，所述电化学絮凝装置开设第一溶液出口和第一污泥出口，所述电化学氧化装置开设第一溶液进口；所述第一泵的进口和出口分别对应与所述第一溶液出口和所述第一溶液进口连接并连通，所述还原性污泥从所述第一污泥出口流出。
本发明的有益效果是通过电化学絮凝装置、电化学氧化装置和第一泵的设置，生化出水溶液在电化学絮凝装置中反应沉淀结束后，生化出水溶液中的大分子难降解有机物被吸附并形成还原性污泥，生化出水溶液中的硝态氮转化为氨氮存在于溶液中，将溶液通过第一泵输送至电化学氧化装置中进行对氨氮的消除。从而能够同时实现对大分子抗氧化有机物和氨氮的消除，进而缓解后续处理的压力。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步的，所述的处理反应器，还包括有效氯消除装置、第二泵、第三泵，所述有效氯消除装置开设第二溶液进口和污泥进口，所述电化学氧化装置开设第二溶液出口，所述第二泵的进口和出口分别对应与所述第二溶液出口和所述第二溶液进口连接并连通；所述第三泵的进口和出口分别对应与所述第一污泥出口和所述污泥进口连接并连通。
进一步的，所述的处理反应器，所述电化学絮凝装置和所述电化学氧化装置所述的底部采用圆锥形污泥斗，所述第一溶液出口和所述第二溶液出口均与所述污泥斗的外壁垂直。
进一步的，所述的处理反应器，所述第一溶液出口和所第二溶液出口分别对应距离所述第一污泥出口和所述第二污泥出口的距离与其距对应的所述污泥斗的上沿的距离比为1:9。
进一步的，所述的处理反应器，所述电化学絮凝装置和所述电化学氧化装置具有平行水流方向放置的多个交叉布设且并联连接的阴极板和阳极板；所述阴极板和阳极板的间距为5-15mm。
进一步的，所述的处理反应器，所述电化学絮凝装置的阳极板采用铁材质制作并为板状结构，阴极板采用铁、铝、铜或镍任一种材质制作并为网状结构。
进一步的，所述的处理反应器，所述电化学氧化装置具有板状结构的涂层钛阳极极板，阴极板采用铁、铝、铜或镍任一种材质制作并为网状结构。
本发明第二方面的目的在于提供一种垃圾渗滤液生化出水处理方法，以解决现有技术中存在的垃圾渗滤液生化水中COD和TN不能同时去除的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种垃圾渗滤液生化出水处理方法，根据权利要求1至7任一项所述的垃圾渗滤液生化出水处理反应器来实现，包括如下步骤：
S1,生化出水溶液中的大分子难降解有机物在所述电化学絮凝装置的阳极板产生的絮团作用下被吸附从而形成还原性污泥；S2,所述生化出水溶液中硝态氮在所述电化学絮凝装置的阴极板还原作用下转化为氨氮；S3,步骤S2中含有氨氮的溶液进入可产生有效氯的所述电化学氧化装置，所述氨氮与所述有效氯反应形成无氨氮的第一溶液；其中S1和S2同时执行。
进一步的，所述的处理方法，还包括步骤4，所述还原性污泥和所述第一溶液混合反应以消除所述第一溶液中剩余的所述有效氯，所述还原性污泥中含有氢氧化亚铁。
进一步的，所述的处理方法，所述步骤S1、S4和S3中均需沉淀处理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明处理反应器结构示意图。
图中1-电化学絮凝装置，2-电化学氧化装置，3-第一泵，4-有效氯消除装置，5-第二泵，6-第三泵，7-第四泵，11-第一溶液出口，12-第一污泥出口，13-铁阳极极板，14-第一阴极板，15-第一直流电源，21-第一溶液进口，22-第二溶液出口，23-第二污泥出口，24-涂层钛阳极极板，25-第二阴极板，26-第二直流电源，41-第二溶液进口，42-污泥进口，43-第三溶液出口，44-第三污泥出口。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明第一方面提供了一种垃圾渗滤液生化出水处理反应器，包括吸附大分子难降解有机物形成还原性污泥并使硝态氮转化为氨氮的电化学絮凝装置1、生成有效氯与氨氮反应以消除氨氮的电化学氧化装置2和第一泵3。电化学絮凝装置1开设第一溶液出口11和第一污泥出口12。电化学氧化装置2开设第一溶液进口21。第一泵3的进口和出口分别对应与第一溶液出口11和第一溶液进口21连接并连通。还原性污泥从第一污泥出口12流出。
具体的，如图1所示，其中图1是本发明处理反应器结构示意图。电化学絮凝装置1、电化学氧化装置2和第一泵3之间可以采用橡胶管连接并连通。第一泵3用于将在电化学絮凝装置1中反应后的溶液输送至电化学氧化装置2中提供动力。通过电化学絮凝装置1、电化学氧化装置2可以均采用固定床反应器。
通过电化学絮凝装置1、电化学氧化装置2和第一泵3的设置，生化出水溶液在电化学絮凝装置1中反应沉淀结束后，生化出水溶液中的大分子难降解有机物被吸附并形成还原性污泥，生化出水溶液中的硝态氮转化为氨氮存在于溶液中，将溶液通过第一泵3输送至电化学氧化装置2中进行对氨氮的消除。从而能够同时实现对大分子难降解有机物和氨氮的消除，从而实现对COD和TN的消除进而缓解后续处理的压力。
作为可选地实施方式，还包括有效氯消除装置4、第二泵5、第三泵6。有效氯消除装置4开设第二溶液进口41和污泥进口42。电化学氧化装置2开设第二溶液出口22。第二泵5的进口和出口分别对应与第二溶液出口22和第二溶液进口41连接并连通。第三泵6的进口和出口分别对应与第一污泥出口12和所述污泥进口42连接并连通。
具体的，如图1所示，生化出水溶液在电化学絮凝装置1中在絮凝作用下所生成的还原性污泥通过第三泵6被输送至有效氯消除装置4中。电化学氧化装置2中反应后所形成的含有剩余有效氯的溶液通过第二泵5被输送至有效氯消除装置4中。还原性污泥与含有剩余有效氯的溶液混合进行脱氯反应，从而能够消除有效氯，减轻出水毒性。
当然，电化学氧化装置2上还可以开设第二污泥出口23，用来将电化学氧化装置2中反应所产生的还原性污泥通过第三泵6输送至有效氯消除装置4中。
有效氯消除装置4还开设有第三溶液出口43和第三污泥出口44，分别用于输出反应后溶液和污泥。还包括第四泵7，第四泵7的进口与第三污泥出口44连接并连通，用于输出反应后污泥。
在有效氯消除装置4中，由于在电化学絮凝装置2中可以主要生成以氢氧化亚铁为主要成分的还原性污泥，因此还原性污泥与电化学氧化装置2中生成的过剩有效氯发生氧化还原反应，实现过剩有效氯的去除，其主要反应如下：
2Fe(OH)2+ClO-+H2O＝2Fe(OH)3+Cl-
也就是说，有效氯消除装置4可以起到对有效氯消除、污泥的沉淀及溶液的分离的作用。
进一步的，电化学絮凝装置1和电化学氧化装置2的底部采用圆锥形污泥斗。第一溶液出口11和第二溶液出口22均与污泥斗的外壁垂直。
具体的，如图1所示，为了有利于污泥的输出，在电化学絮凝装置1和电化学氧化装置2以及有效氯消除装置4的下部安装圆锥形污泥斗。污泥沉淀进入污泥斗内。第一污泥出口12和第二污泥出口23开设于污泥斗的底部。
第一溶液出口11和第二溶液出口22均与污泥斗的外壁垂直设置，从而相比于水平方向设置，可更好的实现泥水分离。
进一步的，第一溶液出口11距离第一污泥出口12的距离与其距污泥斗的上沿的距离比为1:9。
具体的，通过第一溶液出口11、第一污泥出口12和污泥斗的上沿的间距设置，从而能够更好的实现泥水分离。
作为可选地实施方式，电化学絮凝装置1和电化学氧化装置2具有平行水流方向放置的多个交叉布设且并联连接的阴极板和阳极板。阴极板和阳极板的间距为5-15mm。
具体的，将电化学絮凝装置1和电化学氧化装置2的溶液进口设置在上部，从而溶液从上往下流，阴极板和阳极板依照水流方向平行放置，从而提高溶液与阴极板和阳极板的接触时间。
电化学絮凝装置1和电化学氧化装置2的阳极板可以采用三个，阴极板可以采用四个。阴极板和阳极板交叉布设。
阴极板和阳极板的间距优选为10mm。阴极板和阳极板间较近的极板间距如5mm条件下阴极钝化速率加快，而较大的极板间距如15mm则增大阴阳极间的电阻，因而增大产热。故10mm为比较合适的选择，能够降低阴极钝化速率的同时保持阴阳极间的电阻适中。
阴极板和阳极板通过良好的绝缘措施保证不会发生短路、漏电现象，并通过导线连接在稳压恒流电源连接。
进一步的，电化学絮凝装置1的阳极板采用铁材质制作并为板状结构，阴极板采用铁、铝、铜或镍任一种材质制作并为网状结构。
具体的，如图1所示，电化学絮凝装置1的阳极板，也就是铁阳极极板13在反应过程中牺牲阳极导致Fe2+进入溶液，Fe2+与OH-离子结合，生成可吸附大分子难降解有机物，如类胡敏酸类物质和类富里酸类物质的氢氧化亚铁或氢氧化铁，其主要反应如下：
Fe-2e-＝Fe2+；
Fe2++2OH-＝Fe(OH)2；
Fe(OH)2-e-+OH-＝Fe(OH)3。
电化学絮凝装置1的阴极板也就是第一阴极板14还原促进了硝态氮转化为氨氮，其主要反应如下：
NO3+H2O+2e-＝NO2 -+2OH-；
NO2 -+6H2O+6e-＝NH4 ++8OH-。
第一阴极板14也可以采用板状结构。为了使水流顺利通过，第一阴极板14采用网状电极。为了保证阳极的耐用性，铁阳极极板13采用板状结构。
铁阳极极板13采用价格低廉的铁板作为阳极，且可在较低的范围如10–15mA/cm2的电流密度下仍可实现高的处理效果，如去除率50％-65％，从而可实现长期运行的稳定性。
进一步的，电化学氧化装置2具有板状结构的涂层钛阳极极板24，阴极板采用铁、铝、铜或镍任一种材质制作并为网状结构。
具体的，如图1所示，在电化学氧化装置2中，由于涂层钛阳极极板24具有高的析氧电位和低的析氯电位。因此接通电源后，溶液中的氯离子会迅速在涂层钛阳极极板24处被氧化成有效氯(主要是次氯酸或次氯酸盐)。生成的有效氯与溶液中的氨氮和小分子溶解性有机物进行反应，最终实现氨氮的去除及COD的进一步去除。涂层钛阳极极板24可以是DSA涂层钛阳极，其中DSA为Dimensionally Stable Anode的缩写表示尺寸稳定。涂层钛阳极极板24处的主要反应如下：
Cl--2e-+H2O＝ClO-+2H+；
2NH4 ++3ClO-＝N2+3H2O+2H++3Cl-；
ClO-+COD→CO2+H2O+Cl-+COP(氧化产物)。
第二阴极板25也可以采用板状结构。为了使水流顺利通过，第二阴极板25采用网状电极。为了保证阳极的耐用性，涂层钛阳极极板24采用板状结构。
涂层钛阳极极板24可以采用Ti/IrO2、Ti/Pt、Ti/IrO2-Pt或Ti/RuO2任一种的涂层钛材质制作阳极材料，从而能够经久耐用，抗钝化效果高，可应对高浓度废水长期稳定运行。
在一实施例中，电化学絮凝装置1中顺次排列第一阴极14板和铁阳极极板13，具体可以包括四个第一阴极14和三个铁阳极极板13。电化学絮凝装置1在运行过程中使用第一直流电源15分别与四个第一阴极14和三个铁阳极极板13电性连接以对其进行供电。电化学絮凝反应沉淀结束后，打开第三泵6将还原性污泥输送至有效氯消除装置4。还原性污泥输送完成后，关闭第三泵6，打开第一泵3，将含有氨氮的电化学絮凝出水溶液输送到电化学氧化装置2中。在电化学氧化装置2中，采用第二直流电源26分别与四个第二阴极25和三个涂层钛阳极极板24电性连接以对其进行供电。电化学氧化反应沉淀结束后，打开第二泵5，将含有剩余有效氯的电化学氧化出水输送到有效氯消除装置中，进行脱氯。脱氯反应结束后，出水经脱氯池流出。整个反应工艺采用序批式操作方法。电化学絮凝装置1的优选运行条件为电流密度70mA/cm2，反应时间30min，沉淀时间45min。电化学氧化装置2的优选运行条件为70mA/cm2，反应时间60min，沉淀时间20min。有效氯消除装置4的优选运行条件为40min(脱氯反应+沉淀)。
因此本发明克服了传统电化学氧化工艺难以实现COD和TN同时去除的问题，以及副产物有效氯难以通过自身工艺过程自行消除的缺陷，强化了处理效率，简化了运行，从而提高了处理反应器高效处理垃圾渗滤液生化出水的实用性。
发明第二方面提供一种垃圾渗滤液生化出水处理方法，根据本发明第一方面所述的垃圾渗滤液生化出水处理反应器来实现，包括如下步骤：
S1,生化出水溶液中的大分子抗氧化性有机物在电化学絮凝装置1的阳极板产生的絮团作用下被吸附从而形成还原性污泥。S2,生化出水溶液中硝态氮在电化学絮凝装置1的阴极板还原作用下转化为氨氮。S3,步骤S2中含有氨氮的溶液进入可产生有效氯的电化学氧化装置2，氨氮与有效氯反应形成无氨氮的第一溶液；其中S1和S2同时执行。
作为可选地实施方式，还包括步骤S4，还原性污泥和第一溶液混合反应以消除第一溶液中剩余的有效氯，还原性污泥中含有氢氧化亚铁。进一步的，步骤S1、S4和S3中均需沉淀处理。
具体的，由于还原性污泥中含有氢氧化亚铁，能够对有效氯起到消除的作用。还原性污泥作为电化学絮凝装置1的电化学絮凝反应过程中的废弃物，不仅实现了对过剩有效氯的消除，并且消除反应的产物主要是以Fe3+为主的化合物，从而降低了还原性污泥本身的环境危害。
通过步骤S4对有效氯的消除，降低了后期有效氯消除的成本。
本发明中，垃圾渗滤液生化出水中含有的大分子难降解有机物(如腐殖酸和富里酸)在电化学絮凝装置1中，在牺牲阳极形成的Fe2+絮团的作用下发生絮凝作用，形成还原性污泥而从液体中分离。同时在电化学絮凝装置1中，硝态氮在阴极还原成氨氮，完成其由高价态向低价态的转化。在电化学氧化装置2，电化学絮凝装置1出水中的残留溶解性有机物与氨氮在间接氧化体系产生的有效氯的作用下发生氧化反应，最终实现COD和TN的高效去除。在电化学氧化装置1中产生的过量的有效氯在有效氯消除装置中与收集到的来自电化学絮凝装置1的还原性污泥发生氧化还原反应，有效氯被还原成无害的氯离子，从而实现有效氯的去除。
综上所述，本发明通过集成电化学絮凝和电化学氧化工艺的优势，并可通过工艺运行过程，自行消除氧化副产物有效氯，因此，达到了高效处理垃圾渗滤液生化出水的目的，且实现了有害副产物的消除。此外，本发明电化学絮凝装置1使用的阳极价格低廉耐用，且操作简单，使用的电化学氧化装置2的阳极材料不易损耗，因此，简化了反应器的运行维护。
实施例1
如图1所示，一种垃圾渗滤液生化出水处理反应器，包括：电化学絮凝装置1，其中电化学絮凝装置1中交叉并排排列四个第一阴极极板14和三个铁阳极极板13。电化学絮凝装置1运行过程中使用第一直流电源15进行供电，电化学絮凝反应沉淀结束后，打开第三泵6将还原性污泥转移至有效氯消除装置4。还原性污泥转移完成后，关闭第三泵6，打开第一泵3，将电化学絮凝出水转移到电化学氧化装置2中。在电化学氧化装置2中，采用第二直流电源26进行供电，电化学氧化反应沉淀结束后，打开第二泵5，将电化学氧化出水转移到有效氯消除装置4，进行脱氯。
在该条件下，以实际垃圾渗滤液生化出水为实验对象，反应过程中电流密度设置为70mA/cm2，电化学絮凝装置1内反应时间为30min，电化学氧化装置2内反应时间为120min，有效氯消除装置4内反应时间为10min，出水COD去除率为94.6％，TN去除率为96.9％。有效氯消除装置4的出水中未检出有效氯。
实施例2
处理反应器设置如实施例1，以实际垃圾渗滤液生化出水为实验对象，反应过程中电流密度设置为50mA/cm2，电化学絮凝装置1内反应时间为60min，电化学氧化装置2内反应时间为120min，有效氯消除装置4内反应时间为10min，有效氯消除装置4的第三溶液出水43所流出的反应后溶液中BOD5/COD值相较于进水的0.065上升至0.35，表明出水适合通过微生物反应器进行进一步处理。其中可被微生物利用的COD，即BOD。这里通常是5日生化需氧量，记作BOD5。BOD5/COD也就是BOD5在总COD中所占比例。进水也就是进入电化学絮凝装置1的生化出水溶液。
这里首选需要说明的是，“向内”是朝向容置空间中央的方向，“向外”是远离容置空间中央的方向。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“横向”、“竖向”、“水平”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种垃圾渗滤液生化出水处理反应器，其特征在于，包括吸附大分子难降解有机物形成还原性污泥并使硝态氮转化为氨氮的电化学絮凝装置(1)、生成有效氯与所述氨氮反应以消除所述氨氮的电化学氧化装置(2)和第一泵(3)，
所述电化学絮凝装置(1)开设第一溶液出口(11)和第一污泥出口(12)，所述电化学氧化装置(2)开设第一溶液进口(21)；
所述第一泵(3)的进口和出口分别对应与所述第一溶液出口(11)和所述第一溶液进口(21)连接并连通，所述还原性污泥从所述第一污泥出口(12)流出。
2.根据权利要求1所述的处理反应器，其特征在于，还包括有效氯消除装置(4)、第二泵(5)、第三泵(6)，所述有效氯消除装置(4)开设第二溶液进口(41)和污泥进口(42)，所述电化学氧化装置(2)开设第二溶液出口(22)，所述第二泵(5)的进口和出口分别对应与所述第二溶液出口(22)和所述第二溶液进口(41)连接并连通；所述第三泵(6)的进口和出口分别对应与所述第一污泥出口(12)和所述污泥进口(42)连接并连通。
3.根据权利要求2所述的处理反应器，其特征在于，所述电化学絮凝装置(1)和所述电化学氧化装置(2)所述的底部采用圆锥形污泥斗，所述第一溶液出口(11)和所述第二溶液出口(22)均与所述污泥斗的外壁垂直。
4.根据权利要求3所述的处理反应器，其特征在于，所述第一溶液出口(11)和所第二溶液出口(22)分别对应距离所述第一污泥出口(12)和所述第二污泥出口(23)的距离与其距对应的所述污泥斗的上沿的距离比为1:9。
5.根据权利要求1或2所述的处理反应器，其特征在于，所述电化学絮凝装置(1)和所述电化学氧化装置(2)具有平行水流方向放置的多个交叉布设且并联连接的阴极板和阳极板；
所述阴极板和阳极板的间距为5-15mm。
6.根据权利要求5所述的处理反应器，其特征在于，所述电化学絮凝装置(1)的阳极板采用铁材质制作并为板状结构，阴极板采用铁、铝、铜或镍任一种材质制作并为网状结构。
7.根据权利要求5所述的处理反应器，其特征在于，所述电化学氧化装置(2)具有板状结构的涂层钛阳极极板(24)，阴极板采用铁、铝、铜或镍任一种材质制作并为网状结构。
8.一种垃圾渗滤液生化出水处理方法，其特征在于，根据权利要求1至7任一项所述的垃圾渗滤液生化出水处理反应器来实现，包括如下步骤：
S1,生化出水溶液中的大分子难降解有机物在所述电化学絮凝装置(1)的阳极板产生的絮团作用下被吸附从而形成还原性污泥；
S2,所述生化出水溶液中硝态氮在所述电化学絮凝装置(1)的阴极板还原作用下转化为氨氮；
S3,步骤S2中含有氨氮的溶液进入可产生有效氯的所述电化学氧化装置(2)，所述氨氮与所述有效氯反应形成无氨氮的第一溶液；
其中S1和S2同时执行。
9.根据权利要求8所述的处理方法，其特征在于，还包括步骤4，所述还原性污泥和所述第一溶液混合反应以消除所述第一溶液中剩余的所述有效氯，所述还原性污泥中含有氢氧化亚铁。
10.根据权利要求9所述的处理方法，其特征在于，所述步骤S1、S4和S3中均需沉淀处理。
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