CN101869908A - 利用垃圾渗滤液进行铬渣无害化处理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用垃圾渗滤液进行铬渣无害化处理的方法，利用垃圾渗滤液作为添加剂，将铬渣与垃圾渗滤液按一定比例混合后，送入外热式回转炉干燥，然后送入内热式热解炉进行热解反应，内热式热解炉中的高温热还原气体从还原燃烧炉引入，还原处理后的热解产品经水淬后排放。内热式热解炉的尾气经稀释槽与空气混合后，进入外热式回转炉用以间接干燥垃圾渗滤液与铬渣的混合物。本发明工艺流程简单，投资成本低，添加剂原料易得，且反应效果令人满意，在解毒铬渣的同时，又有效地实现了垃圾渗滤液价值的最优化利用，具有明显的环保效益和经济效益。

Description

利用垃圾渗滤液进行铬渣无害化处理的方法

技术领域

本发明涉及一种铬渣的无害化处理方法，具体涉及一种利用垃圾渗滤液进行铬渣无害化处理的方法。属于环境保护领域中的“三废”治理范畴。

背景技术

垃圾渗滤液是垃圾处理过程产生的二次污染物，垃圾渗滤液是垃圾在堆放和填埋过程中由于发酵、雨水冲刷和地表水、地下水浸泡而渗滤出来的污水。来源主要有四个方面：垃圾自身含水、垃圾生化反应产生的水、地下潜水的反渗和大气降水，其中大气降水具有集中性、短时性和反复性，占渗滤液总量的大部分。

垃圾渗滤液是一种成分复杂的高浓度有机废水，其性质取决于垃圾成分、垃圾的粒径、压实程度、现场的气候、水文条件和填埋时间等因素，一般来说有以下特点：

1.水质复杂，危害性大，运用GC-MS(气相色谱-质谱)联用技术对垃圾渗滤液中有机污染物成分进行分析，共检测出垃圾渗滤液中主要有机污染物63种，可信度在60％以上的有34种。其中已被确认为致癌物1种，促癌物、辅致癌物4种，致突变物1种，被列入我国环境优先污染物“黑名单”的有6种。

2.CODcr和BOD₅浓度高。渗滤液中CODcr和BOD₅最高分别可达90000mg/L、38000mg/L甚至更高。

3.氨氮含量高，并且随填埋时间的延长而升高，最高可达1700mg/L。

4.水质变化大。根据填埋场的年龄，垃圾渗滤液分为两类：一类是填埋时间在5年以下的年轻渗滤液，其特点是CODcr、BOD₅浓度高，可生化性强；另一类是填埋时间在5年以上的年老渗滤液，由于新鲜垃圾逐渐变为陈腐垃圾，其pH值接近中性，CODcr和BOD₅浓度有所降低，BOD₅/CODcr比值减小，氨氮浓度增加。

5.渗滤液中的微生物营养元素比例失调，主要是C、N、P的比例失调。一般的垃圾渗滤液中的BOD₅∶P大都大于300。

垃圾渗滤液作为垃圾填埋场的渗出液，经过城镇污水处理厂的处理后，难于达到排放标准，若不提供有效的处理途径，将对垃圾填埋场附近的水体造成严重的影响。

另一方面，铬渣是铬盐生产过程中排放的副产物，其中所含的水溶性Cr⁶⁺具有强氧化性，属于国家明文列入的“三致物质”之一，对人体肝、肾都有毒性，还可诱发婴儿的中枢神经系统疾病等。若不经过处理而露天堆放，对地下水水源、河流或海域会造成不同程度的污染，严重危害人类健康和动植物生长环境。因此铬渣的污染控制与治理，以及其资源化的问题，在国内外部极为受人关注。目前工业中铬盐的生产仍不可避免地产生铬渣，一些工艺的改进只做到了减量化的效果，加上历年堆存积累的废渣，含铬废渣的处理仍然是防止和消除铬污染的重要内容。

总体来看，当前铬渣的解毒方法(即将毒性高的六价铬转变成无毒的三价铬)有湿法解毒和干法解毒两大类。湿法是通过添加还原剂将铬渣中Cr⁶⁺在液相中还原，该方法原料耗费大，成本高，目前还难以大规模应用于工程中。

干法解毒则是利用高温还原性气氛的强还原作用使铬渣中六价铬还原为三价铬而实现解毒的目的。传统的干法治理是用碳做还原剂，在还原性气氛中加热至1000℃左右把有毒的Cr(Ⅵ)还原成无毒的Cr(Ⅲ)，基于该原理的解毒工艺许多已经大规模应用于铬渣的实际治理中，有一定的经济效益，但处理过程会有二次粉尘污染产生，且投资成本可观，能耗大。

在公开号为CN1799716A的中国发明专利中公开了一种废铬渣无害化处理工艺，方法流程为：将废铬渣与粉煤灰、锌窑渣、赤泥均匀混合后进行破碎，再送入烧结炉内经高温还原烧结处理，烧结后的混合料冷却后用水浸泡、过滤，滤液用FeSO₄作为还原剂进行还原反应；在烧结中产生的废气被送至洗涤塔，产生的水蒸汽被排空。该发明解决了现有废铬渣综合利用无害化处理技术缺失问题，将废铬渣中的有害元素中和还原，有效地避免了废铬渣在综合利用中有害元素对环境造成的污染；但处理工艺复杂，所需反应温度高，反应时间长，操作难度大，导致处理成本过大。

公开号为CN1792481的中国发明专利公布了一种添加硫磺作为还原剂进行铬渣干法还原的工艺，该法在回转窑里焙烧时喷入硫磺粉，产生SO₂气体用以还原铬渣。该工艺解毒效果较好，但硫磺粉耗量过大，且尾气中SO₂极易超标。

在公开号为CN101549894A的中国发明专利中公布了一种利用湖泊底泥作为添加剂干法还原铬渣的方法。将湖泊底泥与铬渣混合均匀后，置于微波场中进行氧化还原反应，把铬渣中的六价铬还原成三价铬，基本上能够实现铬渣解毒；然而微波技术成本高昂，实现大规模应用的难度非同小可。

发明内容

本发明的目的在于针对上述铬渣治理的缺陷，提出一种利用垃圾渗滤液进行铬渣无害化处理的方法，同时实现铬渣的无害化和垃圾渗滤液有机质的降解。

为实现上述目的，本发明利用垃圾渗滤液作为添加剂，将铬渣与垃圾渗滤液按一定比例混合后，送入外热式回转炉干燥，然后送入内热式热解炉进行热解反应，内热式热解炉中的高温热还原气体从还原燃烧炉引入，还原处理后的热解产品经水淬后排放。内热式热解炉的尾气经稀释槽与空气混合后，进入外热式回转炉用以间接干燥垃圾渗滤液与铬渣的混合物。

本发明的工艺流程具体包括如下步骤：

1、将铬渣烘干磨碎至粒径小于2mm，筛网后与垃圾渗滤液混合，混合物中垃圾渗滤液COD_Cr总量与铬渣质量比为0.1～0.5。将混合物送入外热式回转炉内筒中进行预热干燥，混合物在外热式回转炉内筒中停留时间为0.5～5小时，使干燥后的混合物含水率低于5％。

2、还原燃烧炉以天燃气为燃料，控制还原燃烧炉中空气过剩系数小于1，使产生的热气体温度在300～900℃，氧气含量＜0.5％，产生的高温热气体引入内热式热解炉。

3、将经外热式回转炉预热后的混合物送入内热式热解炉，在无氧或缺氧的条件下利用直接接触温度为300～900℃的高温热气体进行热解处理，停留时间为0.5～5小时，使垃圾渗滤液在此过程中热解为半焦和还原性挥发气体，实现铬渣还原，热解处理后的碳化产品水淬后排放。

4、内热式热解炉排放的尾气经稀释槽与空气混合后作为热源，送入外热式回转炉加热回转炉的外壁，间接干燥回转炉内筒中的混合物，实现热解炉尾气的热能再利用。

本发明所述的垃圾渗滤液为城市垃圾渗滤液，其COD_Cr含量大于50000mg/L。

本发明具有显著地处理成效和实用价值：

1、本发明使用垃圾渗滤液作为还原剂，相比于其它干法的资源型还原剂，能够有效降低原料成本。此外，垃圾渗滤液中的有害物质具有浓度高、成分复杂、毒性强的特点，对其进行有效处理和资源化利用也是环境领域中的重点课题。本发明在解毒铬渣的同时，有效地利用垃圾渗滤液，使其减量化和无害化，做到了以废治废，资源的最大化利用。

2、本发明利用热解工艺，设备简易且能轻松提供反应所需的温度，能够有效降低能耗并且降低设备保温材料的要求，减少对设备的投资和运行成本。

3、相比传统干法工艺，本发明能够有效减少SO_x，NO_x及粉尘的产生，因此无需昂贵的尾气处理装置，大大降低了投资成本。

具体实施方式

以下通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述。以下实施例不构成对本发明的限定。

实施例1

将铬渣烘干，磨碎至2mm筛网后，与垃圾渗滤液混合，混合比例为垃圾渗滤液COD_Cr总量与铬渣质量比为0.2。将混合物经螺旋加料器送入外热式回转炉内筒中进行预热干燥，混合物在外热式回转炉内筒中停留时间为0.5小时，使干燥后的混合物含水率低于5％。

还原燃烧炉以天燃气为燃料，控制还原燃烧炉中空气过剩系数1，产生的热气体温度为500℃左右，氧气含量＜0.5％，产生的高温热气体引入内热式热解炉。

将经外热式回转炉预热后的混合物送入内热式热解炉，在无氧或缺氧的条件下直接接触温度在500℃左右的高温热气体进行热解处理，停留时间为0.5小时，垃圾渗滤液中有机质在此过程中热解为半焦和还原性挥发气体，而这在高温条件下具有强还原作用，能够迅速将铬渣还原。热解处理后的碳化产品进入冷却装置，在还原条件下水淬后排放。

内热式热解炉排放的尾气经稀释槽与空气混合后作为热源，送入外热式回转炉加热回转炉的外壁，间接干燥回转炉内筒中的混合物，实现热解炉尾气的热能再利用。

测试结果：

使用国标GB5086.2水平振荡法对处理后铬渣进行毒性浸出试验，测得水溶性Cr(Ⅵ)为0.6mg/L，低于国标GB5085.3危险废物上限1.5mg/L的要求。

实施例2

将铬渣烘干，磨碎至2mm筛网后，与垃圾渗滤液混合，混合比例为垃圾渗滤液COD_Cr总量与铬渣质量比为0.5。将混合物经螺旋加料器送入外热式回转炉内筒中进行预热干燥，混合物在外热式回转炉内筒中停留时间为1小时，使干燥后的混合物含水率低于5％。

还原燃烧炉以天燃气为燃料，控制还原燃烧炉中欧诺个空气过剩系数0.8，产生的热气体温度为300℃左右，氧气含量＜0.5％，产生的高温热气体引入内热式热解炉。

将经外热式回转炉预热后的混合物送入内热式热解炉，在无氧或缺氧的条件下直接接触温度在300℃左右的高温热气体进行热解处理，停留时间为2小时，垃圾渗滤液中有机质在此过程中热解为半焦和还原性挥发气体，而这在高温条件下具有强还原作用，能够迅速将铬渣还原。热解处理后的碳化产品进入冷却装置，在还原条件下水淬后排放。

内热式热解炉排放的尾气经稀释槽与空气混合后作为热源，送入外热式回转炉加热回转炉的外壁，间接干燥回转炉内筒中的混合物，实现热解炉尾气的热能再利用。

测试结果：

使用国标GB5086.2水平振荡法对处理后铬渣进行毒性浸出试验，测得水溶性Cr(Ⅵ)为1.3mg/L，低于国标GB5085.3危险废物上限1.5mg/L的要求。

实施例3

将铬渣烘干，磨碎至2mm筛网后，与垃圾渗滤液混合，混合比例为垃圾渗滤液COD_Cr总量与铬渣质量比为0.1。将混合物经螺旋加料器送入外热式回转炉内筒中进行预热干燥，混合物在外热式回转炉内筒中停留时间为0.5小时，使干燥后的混合物含水率低于5％。

还原燃烧炉以天燃气为燃料，控制还原燃烧炉中欧诺个空气过剩系数0.8，产生的热气体温度为900℃左右，氧气含量＜0.5％，产生的高温热气体引入内热式热解炉。

将经外热式回转炉预热后的混合物送入内热式热解炉，在无氧或缺氧的条件下直接接触温度在900℃左右的高温热气体进行热解处理，停留时间为0.5小时，垃圾渗滤液在此过程中热解为半焦和还原性挥发气体，而这在高温条件下具有强还原作用，能够迅速将铬渣还原。热解处理后的碳化产品进入冷却装置，在还原条件下冷却至200℃后排放。

内热式热解炉排放的尾气经稀释槽与空气混合后作为热源，送入外热式回转炉加热回转炉的外壁，间接干燥回转炉内筒中的混合物，实现热解炉尾气的热能再利用。

测试结果：

使用国标GB5086.2水平振荡法对处理后铬渣进行毒性浸出试验，测得水溶性Cr(Ⅵ)小于0.1mg/L，低于国标GB5085.3危险废物上限1.5mg/L的要求。

Claims (2)

1.一种利用垃圾渗滤液进行铬渣无害化处理的方法，其特征在于包括如下步骤：

1)将铬渣烘干磨碎至粒径小于2mm，筛网后与垃圾渗滤液混合，混合物中垃圾渗滤液COD_Cr总量与铬渣质量比为0.1～0.5；将混合物送入外热式回转炉内筒中进行预热干燥，混合物在外热式回转炉内筒中停留时间为0.5～5小时，使干燥后的混合物含水率低于5％；

2)还原燃烧炉以天燃气为燃料，控制还原燃烧炉中空气过剩系数小于1，使产生的热气体温度在300～900℃，氧气含量＜0.5％，产生的高温热气体引入内热式热解炉；

3)将经外热式回转炉预热后的混合物送入内热式热解炉，在无氧或缺氧的条件下利用直接接触温度为300～900℃的高温热气体进行热解处理，停留时间为0.5～5小时，使垃圾渗滤液在此过程中热解为半焦和还原性挥发气体，实现铬渣还原，热解处理后的碳化产品水淬后排放；

4)内热式热解炉排放的尾气经稀释槽与空气混合后作为热源，送入外热式回转炉加热回转炉的外壁，间接干燥回转炉内筒中的混合物，实现热解炉尾气的热能再利用。

2.根据权利要求1的利用垃圾渗滤液进行铬渣无害化处理的方法，其特征在于所述的垃圾渗滤液的COD_Cr含量大于50000mg/L。