近年來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市化進程的加快，城市垃圾產(chǎn)生量以每年8%~10%的速度逐年遞增，而由垃圾產(chǎn)生的垃圾滲濾液對環(huán)境造成的污染和壓力也越來越大。垃圾滲濾液具有水量大、水質(zhì)波動大、毒性大、含有大量難降解污染物和大量重金屬離子、高鹽、高氨氮且可生化性差等特點。如果處理不當，極易對土壤、地下水和地表水形成污染，不利于生態(tài)環(huán)境的有序發(fā)展。
電化學法被認為是一種有效去除難降解和有毒有機物的高級氧化技術，在垃圾滲濾液處理中有其獨特的優(yōu)勢，是一種具有處理效率高、無需添加化學藥劑、設備體積小、占地少、易于自動控制等優(yōu)點的“環(huán)境友好技術”。在垃圾滲濾液中，電化學技術主要包括電絮凝法、電化學氧化、電解Fenton法和電化學技術與其他技術組成的耦合工藝。
電化學法是在外加電場的作用下，在固定的電化學反應器中，通過一系列的化學反應、物理過程或電化學過程，產(chǎn)生大量的臭氧、氯氣、次氯酸根、羥基自由基、原子氧等中間產(chǎn)物，通過利用這些中間產(chǎn)物的強氧化性氧化去除垃圾滲濾液中的污染物。電化學法可單獨處理，也可與其他處理工藝結(jié)合構(gòu)成耦合工藝處理垃圾滲濾液。
1、電絮凝
電絮凝即電凝聚，是指在外加直流電源作用下，利用廉價金屬的鐵、鋁等作為陽極，通過原位產(chǎn)生金屬離子、羥基配合物、金屬氧化物等活性物質(zhì)，通過氣浮、絮凝、吸附和氧化還原等多種過程協(xié)同作用，高效去除垃圾滲濾液中的濁度、氮、磷、有機物、細菌、重金屬離子等污染物，具有無需投加化學藥劑、效率高、用地省、污泥少且操作簡單，便于管理等優(yōu)點。
劉佳泓等以不銹鋼為陰極，魚鱗鐵為陽極，在反應時間75min，電流密度55mA/cm²，極板間距1.4cm的反應條件下，COD的去除率可以達到59.2%，B/C由0.15提高到0.38，垃圾滲濾液的可生化性得到明顯的提高。
某生化處理后的垃圾滲濾液水質(zhì)原水水質(zhì)為COD1100～1270mg/L，色度280～300，UV2544.2～4.8cm-1，PO43-質(zhì)量濃度2.8～3.5mg/L（以P計），司桂芳等利用采用電絮凝法對該污水進行進一步的處理。在反應條件為電流密度5.487A/m2，極板間距4mm，電解時間60min，COD、磷、UV24和色度的去除率分別可以達到61.2%，99.4%，37.0%，79.3%。為了進一步提高電絮凝工藝的處理效果，在電絮凝過程中投加硫酸鉀，色度和UV254的去除率分別提高了9%和30%。
2、電氧化
電氧化是通過電解的方式在陽極產(chǎn)生大量活性極強的羥基自由基(.OH)，羥基自由基具有強氧化性，通過羥基自由基氧化分解難降解有機物的過程。電氧化主要通過兩種途徑去除垃圾滲濾液中的污染物，一是直接氧化反應，即有機物在電極表面直接發(fā)生電子交換而被氧化；二是間接氧化反應，是指污染物與電化學氧化過程中陽極產(chǎn)生的強氧化性物質(zhì)(自由基、活性氯等)發(fā)生反應。電氧化具有高效、不需要添加氧化劑、操作簡單、能量利用率高、二次污染少等優(yōu)點，對于有毒有害且難生物降解的有機物具有良好的去除效果，被稱為“環(huán)境友好”技術。
魏平方研究了四種陽極材料、電流密度以及外加硫酸鹽、氯化物對于垃圾滲濾液的處理效率的影響。研究表明，DSA、石墨、SPR、PbO2/Ti四種電極，SPR對于垃圾滲濾液的處理效率最佳；此外，外加氯化物和提高電流密度可以有效的提高電氧化法對于垃圾滲濾液的處理效率。在最佳反應條件下：電解時間240min，氯化物濃度為6000mg/L，電流密度12A/dm2，COD的去除率可以達到90%，電化學氧化中氨氮要優(yōu)先于COD被去除。
垃圾滲濾液中含有高濃度銅（Ⅱ)易與高濃度溶解性有機物發(fā)生絡合，形成的性質(zhì)非常穩(wěn)定、生物毒性和遷移擴散能力更強的螯合金屬Cu-DOMs，現(xiàn)有的技術很難處理。朱琳設計了一體式電氧化破絡裝置，采用大孔為主的豐富孔洞結(jié)構(gòu)的亞氧鈦膜為陽極，在pH為6.63，電流密度20mA/cm2，反應90min，無外加Cl-的條件下，Cu-DOMs的去除率最高達到47.4%。排阻色譜法以及水樣的樹脂分級結(jié)果表明，垃圾滲濾液中分子量>10kDa的有機物比例明顯降低且類腐殖酸等疏水有機物向半親水和親水性有機物轉(zhuǎn)變。
3、電Fenton
電Fenton技術是在傳統(tǒng)Fenton的體系中引入電化學反應，利用電化學方法產(chǎn)生H2O2和Fe2+作為Fenton試劑的持續(xù)來源，并產(chǎn)生羥基自由基·OH的一種新型電化學高級氧化水處理技術。電-Fenton反應過程中產(chǎn)生的Fe3+在陰極被持續(xù)還原為催化活性更強的Fe2+，通過限制析氫和析鐵過程提高H2O2的利用率。降低了化學試劑的消耗量，減少了化學污泥的產(chǎn)生量，提高整個反應體系的氧化效率。電-Fenton法除了羥基自由基的氧化作用外，同時還伴有電吸附、陽極氧化等反應，從而提高了對難降解物質(zhì)的去除率，具有簡單、快速等優(yōu)點。
張道斌等采用電Fenton處理垃圾滲濾液，在電流強度為2A，極板間距為1.3~2.1cm，H2O2投加量為7mL，H2O2/Fe2+為10：1~9：1，pH3.0，反應時間75min條件下，COD的去除率>80%，相對于普通Fenton法COD的去除率提高了45%以上。
楊威采用電Fenton法處理COD為8525mg/L的垃圾滲濾液，通過調(diào)節(jié)電壓、溫度、pH、Fe2+濃度等實驗條件確定了最佳反應條件。在電壓7V，溫度30C，pH值3.0，Fe2+投加量20mmol/L的條件下反應1h，COD最高去除率為55.43。
張睿涵以石墨電極為陰極，Ti/RuO2-IrO2為陽極，在pH3.0、Fe2+投加量1mmol/L、電流密度25mA/cm2條件下，反應60min時，垃圾滲濾液中COD去除率達到61。通過界面反應實驗結(jié)果得到以下結(jié)論：對陰極電Fenton去除垃圾滲濾液COD去除率的影響大小關系為：亞鐵投加量>初始pH>電流密度。
4、耦合工藝
垃圾滲濾液由于存在COD濃度高、難生物降解有機物濃度大、氨氮濃度高且毒性大、污水量大且水質(zhì)復雜的特點，任何單一的處理工藝很難達到令人滿意的處理效果。耦合工藝可以利用各種處理工藝的優(yōu)點，各工藝之間形成耦合或者協(xié)同，可以更好地去除垃圾滲濾液中的污染物。
肖書虎等采用電氧化、電氧化/電芬頓以及光電化學組合三種不同的工藝處理垃圾滲濾液。結(jié)果表明，在RuO2/Ti為陽極，活性炭纖維(ACF)為陰極、初始pH2.0~5.1、Fe2+投加量為1mmol/L、電流密度為15.2mA/cm2、反應5h，垃圾滲濾液中TOC的去除率可以達到80%。光電化學工藝可以將垃圾滲濾液中難降解的富里酸/腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化為小分子易降解物質(zhì)或者礦化，可以將滲濾液B/C值提高到0.42。
楊立等采用自制新型生物膜反應器+電絮凝耦合工藝處理垃圾滲濾液。實驗結(jié)果表明，在溫度為(27±1)，溶解氧<5mg/L條件下，自制新型生物膜反應器中垃圾滲濾液COD的去除率為78.4%～78.9%，氨氮的去除率為85.2%～85.4%+電絮凝耦合工藝對于垃圾滲濾液的處理效果；電絮凝工藝中，在電流為3A、電壓為20V、反應時間15min反應條件下，垃圾滲濾液中COD去除率為77.1％～77.7％，氨氨的去除率74.8％～76％。
吳天采用Fenton-電氧化工藝處理垃圾滲濾液。Fenton工藝反應條件為n(H2O2）：n(FeSO4·7H20)=(5~6)：1，m(H2O2)：m(COD)=2：1，pH4.0，反應90min，COD的去除率為65%~72.5%；電氧化反應以鈦基釕銥鈦鐠氧化物涂層電極為陽極，不銹鋼為陰極，電流密度500A/m²，反應8h，氨氮、COD、氯離子和色度的去除率分別可以達到99%，95%，51%和100%，對于垃圾滲濾液中的硝酸鹽、TDS和總硬度都有一定的去除效果。
微藻強化技術是微藻以垃圾滲濾液中的氮磷無機鹽和煙氣中的CO2為營養(yǎng)源和碳源，利用太陽光作為能量來源，通過光合作用合成脂質(zhì)和其它高附加值產(chǎn)品，同時實現(xiàn)廢水治理、CO2減排以及生物質(zhì)能源生產(chǎn)的多重功效。胡銳采用電化學氧化-微藻強化處理垃圾滲濾液。電化學氧化實驗結(jié)果表明，隨著電流密度逐漸增大，垃圾滲濾液中游離氨濃度不斷降低，在電流密度為48.75mA/cm2條件下，游離氨濃度從53.0mgN/L降低到13.9mgN/L；電化學氧化對帶有發(fā)色基團的有機物具有強氧化破壞作用，因而垃圾滲濾液的色度從1600Pt-Co快速降低至100Pt-Co。電化學氧化降低了垃圾滲濾液中高濃度毒性物質(zhì)對于微藻細胞的毒害作用，對于利用微藻進行垃圾滲濾液的污染治理影響巨大。
黃利等采用混凝沉淀-厭氧-電解-好氧耦合工藝處理垃圾滲濾液�；炷恋砉ば蛑型都�1.2g/LPAC作為混劑，0.2mg/LPAM作為助凝劑，COD去除率為57%；電解工序中電流密度15mA/cm2，pH6.0，Cl-濃度為2200~2400mg/L，反應2.5h，COD去除率超過80%；經(jīng)過耦合工藝處理，最終出水中Cu、Cd和Zn的去除率達到100%，Ni的去除率>90%，Cr的去除率>80%，總氮、氨氮和COD的去除率分別是73.6%，97.2%和94%。
5、電化學法處理垃圾滲濾液技術的發(fā)展前景
電化學法是一種簡單、可行的垃圾滲濾液處理方法，通過氧化、絮凝、氣浮、吸附等原理大大降低了垃圾滲濾液的處理負荷，降低了垃圾滲濾液的毒性，提高了污水的可生化性，減輕后續(xù)處理工序的負擔，而電極材料、電流密度等是影響電化學法處理效率的主要因素。因此今后電化學法的研究可以向以下幾個方面展開。
(1）改進電極材料，提高電極材料的壽命和穩(wěn)定性，提高電催化活性，開發(fā)出低成本、高效益的電極材料。
(2)開發(fā)新型的高效電化學反應設備。
(3）研究電化學法與其他工藝耦合，進一步降低工藝的運行成本。
（來源：陜西化工研究院有限公司，陜西省工業(yè)水處理工程技術研究中心）
