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卫生填埋和垃圾焚烧是我国目前垃圾无害化主要处置方式,垃圾在填埋和堆放过程中产生的高浓度有机废水垃圾渗滤液水质复杂,成分多变,是世界上最难处理的废水之一,若处置不当将对人类健康和生态环境造成严重威胁。垃圾渗滤液含有大量能量、氨氮(NH3-N)等资源,回收利用这些资源可提高渗滤液处理的可持续性,但现有处理方法成本高、能耗大,存在二次污染风险,开发投入少且能回收利用废水中资源的新技术是垃圾渗滤液处理未来发展的挑战。微生物燃料电池(MFC)作为一种新型污水处理技术,可实现同步脱除有机物、氨氮、磷、金属等污染物,同时产生电能回收能量,在废水处理领域研究广泛。本文针对MFC技术处理垃圾渗滤液存在产电性能低、稳定性差、单独MFC处理出水水质不理想等问题,优化反应器结构和运行方式,提高MFC处理垃圾渗滤液产电特性和污染物脱除性能,稳定处理效果,并将MFC技术与电化学氧化法结合,优化电化学氧化反应条件,提高出水水质。针对MFC处理垃圾渗滤液产电性能低、污染物去除效果不理想的问题,研究反应器电极间距和阴阳极面积比等结构因素对于MFC处理垃圾渗滤液性能的影响。结果表明反应器结构和污染物浓度共同影响MFC产电性能和污染物脱除效果。小电极间距反应器电阻小,功率密度大,处理低渗滤液体积分数废水时电压高,NH3-N脱除率可达99%;提高渗滤液体积分数时高浓度污染物抑制微生物活性,反应器性能下降;大电极间距反应器可稳定运行渗滤液原液,产电电压高,COD去除效果稳定,但受溶解氧浓度的影响,NH3-N脱除效果不佳。不同电极间距反应器COD脱除速率与电极间距成正比,电极间距2cm、4cm、6cm反应器处理渗滤液原液COD脱除速率分别为1.9g/d、4.1g/d、6.2g/d。双阴极反应器阴阳极面积比大,溶解氧浓度高,反应器内阻小,产电性能好,污染物脱除效果优于单阴极反应器,但渗滤液体积分数提高时,高浓度污染物抑制微生物活性,反应器电压降低。双侧阴极反应器性能受水质影响大,运行高渗滤液体积分数废水时产电低,污染物脱除效果下降。针对MFC处理含高浓度污染物废水性能不稳定的问题,基于不同结构反应器处理废水的特点,提出两种MFC组合系统:相同电极间距MFC组合系统和不同电极间距MFC组合系统。组合系统较单个MFC处理渗滤液,出水污染物浓度有效降低,产电性能提升。前者组合系统出水COD、NH3-N脱除率达97.3%、91.2%,但运行高污染物浓度废水的反应器性能逐渐下降;后者组合系统在最优运行条件下出水COD、NH3-N脱除率达93.5%、52.6%,其中电极间距为6cm的反应器可连续稳定运行垃圾渗滤液原液,COD去除率超过92%,输出电压287mV。二者相比后者利用各不同电极间距反应器处理废水的优点,产电功率高,污染物处理效果稳定。针对渗滤液中含有大量生物难降解有机物,MFC处理渗滤液出水水质不理想的问题,提出采用电化学氧化法深度处理MFC出水,进一步提高水质,采用具有高析氧电位的Ti/Sn02-Sb-Ni电极,优化电解条件提高污染物脱除效果,综合处理效果和成本分析,以Ti/Sn02-Sb-Ni电极为阳极,电流密度20nmA/cm2,添加氯离子浓度为2.5g/L为最优反应条件,电解法处理8h出水COD、NH3-N总去除率均接近100%。能量分析表明,MFC组合系统可从渗滤液中回收2.79kWh/m3能量,为高效处理渗滤液提供新思路。