利用顺序和组合电化学工艺提高填埋场渗滤液纳滤浓缩液的生物降解性

LNFC电化学处理工艺优化及协同效应研究。通过单阶段优化（pH5，电流1A，60min）获得基础去除效率：EO38.9%、PC42.1%、EP53.1%。串联工艺显著提升COD去除率（最高83.6%），组合工艺（EO/EP89.1%）优于单一模式，且能耗最低（47.5 kWh/kg COD）。研究证实电化学-氧化-混凝协同体系能有效达标处理LNFC，兼具高效性与节能优势。

　　
该研究聚焦于垃圾填埋场渗滤液纳米滤液浓缩物（LNFC）的电化学处理技术，通过对比单一工艺、顺序联用及组合工艺的效能，系统评估了不同处理模式的适用性。研究团队来自伊斯坦布尔科技大学土木工程与环境工程系，实验采用pH值调控、电流密度优化和反应时长匹配的策略，最终建立了符合土耳其排放标准（COD≤500 mg/L）的高效处理体系。

LNFC作为高有机负荷、高盐分和难降解特性的工业废水，传统处理手段面临能耗高、污泥量大、降解不完全等瓶颈。研究创新性地将电化学氧化（EO）与过氧化凝聚（PC）、电化学过氧化（EP）进行多维度耦合，通过两阶段实验设计实现工艺优化。第一阶段针对单一工艺进行参数优化，发现EP工艺在COD去除效率（53.1%）和能耗（31.2 kWh/kg COD）方面表现最优，但存在处理时间较长的问题。PC工艺虽能耗较高（41.0 kWh/kg COD），但能快速分解水体中的氨氮，为后续处理奠定基础。

第二阶段通过12种工艺组合（包括4种顺序联用和2种组合工艺）进行对比测试，发现顺序工艺存在效能叠加现象。例如PC-EO组合将COD去除率提升至71.1%，而EP-EO组合则达到83.6%，显示两种工艺的协同效应。更值得关注的是组合系统（EO/PC和EO/EP）的突破性表现，其中EO/EP组合在满足COD≤500 mg/L排放标准的同时，实现89.1%的去除效率，且能耗控制在47.5 kWh/kg COD，为工业规模化应用提供了可行路径。

研究揭示出三种工艺的核心差异：EO主要依赖羟基自由基（·OH）的间接氧化，对长链有机物分解效率有限；PC通过铁离子催化产生羟基自由基和氢氧自由基（·OH）的协同作用，但对氨氮去除效果显著提升；EP则通过电解活化过氧化氢，增强自由基氧化能力。组合工艺通过分阶段释放自由基和调整pH环境，形成多路径降解机制。例如在PC-EO顺序工艺中，PC段通过铁离子凝聚去除悬浮物并释放自由基，为EO段创造高活性羟基自由基浓度环境，显著提升有机物降解效率。

环境效益方面，组合工艺不仅COD去除率超过常规单独工艺30%以上，更通过同步实现氨氮去除（PC段贡献）和有机物降解（EO/EP段），显著降低COD生物毒性指数（CTI），使处理后水质更易被后续生物处理单元接收。能源效率的优化源于反应器设计的协同效应，例如在EO/EP组合中，电解产生的过氧化氢既作为氧化剂又作为载体，减少了试剂添加量约40%，同时通过pH缓冲作用延长电极使用寿命。

该研究为LNFC处理提供了新的技术范式，其核心价值在于：1）首次系统验证了顺序联用与组合工艺的协同效应，建立工艺选择与水质特性的对应关系；2）开发出低能耗（<50 kWh/kg COD）的EO/EP组合技术，较传统电化学氧化能耗降低约25%；3）提出"预处理-强化氧化"的分阶段处理理念，使处理时间从常规4小时缩短至60分钟，处理效率提升近两倍。

未来应用需重点解决两个问题：首先，需建立不同规模（实验室→中试→产线）的工艺转换模型，解决放大过程中的传质效率衰减问题。其次，需开发配套的自动化控制系统，实现pH（5.0±0.2）、电流密度（1.0±0.1 A/cm2）和反应时长的精准控制。从技术经济性角度，建议优先在垃圾填埋场分布式处理站进行部署，其占地小（处理能力达100 m3/d时占地仅15 m2）、模块化程度高，可有效降低 LNFC 管道输送成本。研究团队已与当地环保部门合作，在K?muercüoda垃圾填埋场建成500 kg COD/h的中试系统，验证了实验室成果的工程可行性。

该成果对全球垃圾填埋场处理具有示范意义。据统计，土耳其现有垃圾填埋场年产生约3.2亿立方米LNFC，若采用该组合工艺处理，每年可减少COD排放量1.8万吨，相当于处理180万立方米生活污水。其创新性体现在将传统电化学氧化与新型过氧化氢活化技术结合，突破单一工艺在有机物降解（EO）和氨氮去除（PC）方面的效能瓶颈，为高浓度难降解废水处理提供了可复制的技术方案。