CN101898019A

CN101898019A - 利用富营养化藻渣无害化铬渣的处理方法

Info

Publication number: CN101898019A
Application number: CN 201010252358
Authority: CN
Inventors: 张大磊; 董阳; 孔海南; 李春杰; 何圣兵; 巫娟
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2010-08-13
Filing date: 2010-08-13
Publication date: 2010-12-01

Abstract

一种环境保护技术领域铬渣的利用富营养化藻渣无害化铬渣的处理方法。利用藻渣作为添加剂，将铬渣与藻渣按一定比例混合后，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冷却后排放。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底泥与铬渣的混合物。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，又有效地实现了湖泊富营养化产生的价值的最优化利用。

Description

利用富营养化藻渣无害化铬渣的处理方法

技术领域

本发明涉及的是一种环境保护技术领域铬渣的无害化处理方法，尤其是一种利用富营养化藻渣无害化铬渣的处理方法。

背景技术

随着我国湖泊、河水等水体富营养化问题日益严重，藻类水华的频繁暴发给人们的生活带来了极大的影响，藻化爆发时湖水中含藻量一般为每升数万到数千万个。后续的藻渣处置也成为迫不及待解决的一大问题。藻渣含水率一般为95％～97％，其有主要成分是藻，另外还有原生动物及其尸体以及其他的有机物的碎屑、无机离子、氢氧化物絮体等等。藻渣的污染物浓度与环境因素(原水浊度、日照、水温等)、排渣周期等有关，一般藻渣BOD₅为2500-8800mg/L，COD_Cr为9200-50900mg/L。

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，在国内外都极为受人关注。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、赤泥按废铬渣40～45％，粉煤灰10～15％，锌窑渣10～15％，赤泥28～30％均匀混合后进行破碎至50～80目再送入烧结炉内经1000～1100℃高温还原烧结处理，烧结后的混合料冷却13小时后用水浸泡20～26小时再用滤布将渣料滤出，滤液用FeSO₄作为还原剂，加入量为废铬渣中Cr⁶⁺含量的14～16倍，使滤液在pH值为8～8.5的条件下进行还原反应；在烧结中产生的废气被送至洗涤塔，产生的水蒸汽被排空。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。

在公开号为CN1792481的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

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种利用富营养化藻渣无害化铬渣的处理方法。本发明利用藻渣作为添加剂，通过热解的方式将铬渣还原解毒，同时实现铬渣的无害化和底泥有机质的降解。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括如下步骤：

①向藻渣加入三氯化铁或石灰加聚铝铬渣，将其脱水至75-80％。

将所述的铬渣磨碎至2mm以下，随后与脱水后藻渣按1∶10的质量比混合，稳定1-5小时后。

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300～500℃，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300～500℃的高温热气体进行热解处理，停留时间为0.5～5小时。

所述的混合物制备是：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％。

所述的热解处理，藻渣中有机质热解过程中为半焦和还原性挥发气体，实现铬渣还原。

④热解处理后的碳化产品水淬后排放，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。

所述的藻渣，含水率为95％～97％。

本发明将铬渣磨碎至2mm筛网，与藻渣按比例混合后，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冷却后排放。内热式热解炉的热气体来自于还原燃烧炉的热还原性气体，预热干燥混合物的热源来自于内热式回转炉尾气的再燃烧，从而实现能源的有效循环再利用。

本发明使用湖泊中的藻渣作为还原剂，相比于其他干法的资源型还原剂，能够有效降低原料成本。此外，藻渣作为水体污染的主要因素，对其进行打捞和资源化利用也是环境领域中的重点课题。而本法在解读铬渣的同时，有效地利用起藻渣，使其减量化和无害化，做到了以废治废，资源的最大化利用。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。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

以下结合附图对本发明的实施例作详细说明：以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，以下实施例流程操作：

首先向藻渣加入三氯化铁或石灰加聚铝等药剂将其脱水至75-80％，将铬渣磨碎至2mm以下，随后铬渣与藻渣按质量比1∶10(干基)混合后，稳定1-5小时，送入外热式回转炉中预热干燥，0.5～5小时后送入内热式热解炉，经还原处理后的热解产品冷却后排放。还原燃烧炉以天燃气为燃料，产生的300～500℃的高温热还原气体引入内热式热解炉。内热式热解炉的尾气经稀释槽与空气混合后，进入外热式回转炉间接干燥混合物。

实施例1

向藻渣加入三氯化铁或石灰加聚铝等药剂将其脱水至75％，将铬渣磨碎至2mm筛网后，与藻渣以1∶10的质量比混合，稳定5小时，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0.9，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5小时，藻渣中的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，实现热解炉尾气的燃烧再利用。

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0.3mg/L，低于国标GB5085.3危险废物上限1.5mg/L的要求。

实施例2

向藻渣加入三氯化铁或石灰加聚铝等药剂将其脱水至80％，将铬渣磨碎至2mm筛网后，与藻渣以1∶10的质量比混合，稳定1小时，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，藻渣在此过程中热解为无机物和还原性挥发气体，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。

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0.5mg/L，低于国标GB5085.3危险废物上限1.5mg/L的要求。

实施例3

向藻渣加入三氯化铁或石灰加聚铝等药剂将其脱水至80％，将铬渣磨碎至2mm筛网后，与藻渣以1∶10的质量比混合，稳定2.5小时，将铬渣磨碎至2mm筛网后，与藻渣以1∶10的质量比混合，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0.8，产生的热气体温度为450℃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450℃左右的高温热气体进行热解处理，停留时间为3小时，藻渣在此过程中热解为无机物和还原性挥发气体，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。

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0.8mg/L，低于国标GB5085.3危险废物上限1.5mg/L的要求。

Claims

1.一种利用富营养化藻渣无害化铬渣的处理方法，其特征在于：包括如下步骤：

①向藻渣加入三氯化铁或石灰加聚铝铬渣，将其脱水至75-80％；

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300～500℃，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300～500℃的高温热气体进行热解处理，停留时间为0.5～5小时；

2.根据权利要求1的利用富营养化藻渣无害化铬渣的处理方法，其特征是，将所述的铬渣磨碎至2mm以下，随后与脱水后藻渣按1∶10的质量比混合，稳定1-5小时后。

3.根据权利要求1的利用富营养化藻渣无害化铬渣的处理方法，其特征是，所述的混合物制备是：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％。

4.根据权利要求1的利用富营养化藻渣无害化铬渣的处理方法，其特征是，所述的热解处理，藻渣中有机质热解过程中为半焦和还原性挥发气体，实现铬渣还原。

5.根据权利要求1的利用富营养化藻渣无害化铬渣的处理方法，其特征是，所述的藻渣，含水率为95％～97％。