卫生填埋是目前国内外垃圾处理的主要方法之一。在垃圾填埋过程中会产生一种难降解的高浓度有机废水,即垃圾渗滤液,其水质水量波动大、成分复杂,有毒有害物质含量高。寻求一种不受垃圾渗滤液水质特性限制的处理方法,成为国内外垃圾渗滤液处理技术的研究热点问题。 近年来,电化学技术在废水治理方面显示出优势,它能对污染物产生化学降解,具有操作简便、无二次污染等优点,逐渐引起广泛关注。然而,该法普遍遇到电流效率低、氧化剂利用不充分等问题,使其难以实现大规模工业化应用。为了达到高效降解渗滤液的目的,本论文将多相催化技术引入到电化学反应器中,以复极性固定床电解槽为反应器,利用负载金属氧化物的多相催化剂替代绝缘填料,构建电催化氧化体系。通过电化学和多相催化耦合氧化作用,强化电化学反应器降解垃圾渗滤液的效率。 催化剂的研制是这一技术的关键。本文首先以γ-Al2O3为载体,采用浸渍法制备了一系列含Cu、Ce的γ-Al2O3负载型催化剂,与颗粒活性炭(GAC)均匀混合构成床体填料,电催化降解垃圾渗滤液。考察了催化剂的催化活性,并用SEM和XRD等手段对催化剂的微观结构和表面形貌进行了表征。研究表明,浸渍液金属离子浓度含量Cu为2％、Ce为9％时所制得的催化剂活性最高；Ce的掺杂起到结构助剂和电子助剂的作用,它能够使催化剂表面的活性组分分散度提高；床体填料以GAC和催化剂体积比1:1填充为宜。 采用电催化氧化体系处理垃圾渗滤液,阴、阳主极板首先选用石墨和铁板。体系通过电-Fenton、电絮凝和多相催化共同作用强化垃圾渗滤液的处理效果。在优化条件：槽电压15.0V、进水pH7.0、曝气量0.08m3/h、极板间距3.0cm时,垃圾渗滤液COD、NH4+-N、TOC和色度的去除率分别达到92.9％、94.7％、67.9％和88.6％。为了克服可溶性电极的极化和钝化问题,实验中还尝试采用低压低频交变脉冲供电方式代替直流供电,结果表明,脉冲供电可以减少或消除铁板的钝化。 DSA电极是一种新型不溶性电极,这种电极以其良好的稳定性和催化活性迅速得到关注。利用DSA阳极和石墨阴极对渗滤液进行多相催化降解,该体系可以高效降解渗滤液。影响因素中以槽电压和进水pH最为显著。槽电压过高,会使析氧副反应逐渐加快；并且,金属氧化物活性组分的溶出也会有所加剧,这些都会使垃圾渗滤液的降解趋势变缓。渗滤液初始pH的影响较为复杂,酸性条件有利于COD和TOC的去除；碱性条件有利于NH4+-N的降解；色度则在弱酸或弱碱条件更易去除。对比三种形式的电催化氧化体系处理渗滤液的降解效果,其中DSA体系处理效果最佳,在槽电压15.0V、进水pH 7、曝气量0.08m3/h、极板间距3.0cm的条件下,渗滤液中COD、NH4+-N、TOC和色度的去除率分别达到93.7％、100％、74.1％和95.2％,出水的可生化性提高；并且降解符合准一级反应动力学规律,体系以间接氧化占优。 本文还对填料的失活原因和再生方法进行了深入研究,结果表明,催化剂活性组分的溶出是填料失活的一个原因；另外,由于垃圾渗滤液的降解所产生的中间产物吸附在填料表面,掩盖了填料的活性中心也导致了降解效果下降。“盐酸洗涤+焙烧法”是一种有效的再生方法,通过该方法再生,填料的活性可恢复至新鲜填料的80％以上。 依据能量守恒定律,建立了单一组分污染物电催化氧化反应的能耗数学模犁： y=-2/K x+1/K1K,其中y=d2VEc0ln(k/A)/W12t2,x=d2VEc0/W1t2,K1、K为特征参数。 对电催化氧化体系处理垃圾渗滤液的经济性做了初步分析,运行成本为每立方米垃圾渗滤液约36.5元,如果只是将其作为生化处理前的预处理,成本还可降低。电催化氧化技术在温和条件下即可将有机污染物降解矿化为无害物质,它为垃圾渗滤液中持久性有机污染物的降解指明了方向。