CN106918044A - 一种制革污泥焚烧过程中抑制Cr(III)氧化的方法 - Google Patents

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崔皓
毛林强
吕慧峰
陈露
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Abstract

本发明涉及固体废弃物焚烧领域，具体是涉及一种制革污泥焚烧过程中抑制Cr(III)氧化成Cr(VI)的方法，包括以下步骤：在制革污泥中加入抑制剂，所述抑制剂包括以下组分：40-60wt％的(NH4)3PO4、30-50wt％的(NH4)2HPO4和10-30wt％的NH4H2PO4，所述抑制剂的添加量为抑制剂中P物质的量与制革污泥中碱金属和碱土金属即Na、K和Ca物质的量之和的比为0.5-2.5；采用球磨机将抑制剂和制革污泥混匀，混合时间10-30min；将混合均匀的物料置于高温炉内高温处理，温度500-1200℃，处理时间1h。本发明反应速度快，抑制剂组分简单，效果显著，不仅可以用于制革污泥的焚烧过程，也可以用于生活垃圾焚烧飞灰熔融固化过程。

Description

一种制革污泥焚烧过程中抑制Cr(III)氧化的方法
技术领域
本发明涉及固体废弃物焚烧领域，具体是涉及一种制革污泥焚烧过程中抑制Cr(III)氧化成Cr(VI)的方法。
背景技术
制革污泥是制革工业废水处理过程中产生的副产物，不仅含有大量水分，高浓度有机物，重金属，同时还含有病原菌等有毒有害物质。污泥性质不稳定，极易腐化，散发恶臭，并可能为危险的病原微生物，寄生虫卵提供温床，如不加处理任意堆放，必然会对环境和人们的生产生活造成严重的危害，因此，制革污泥的处理已经成为制约制革工业发展的一个重要问题。
目前，传统的污泥处理技术有填埋，堆肥和焚烧。填埋处置不仅占用大量土地资源，而且还有可能造成二次污染，如产生大量渗滤液污染地下水，产生恶臭影响周边环境等。并且随着城市生活垃圾量的增加造成适宜填埋场土地资源的匮乏。若用堆肥法处置制革污泥，由于制革污泥含有较高浓度的重金属铬，可能会造成土壤重金属污染，原则上不适合用于堆肥应用，所以这一方法需要充分调查后再决定是否应用。污泥的干化和焚烧处理技术被认为是一种能实现污泥能源化利用的有效的处置手段，这种处理方法具有其他处理方法所不具有的优点，包括实现污泥能量的回收，最大限度地实现污泥的减量化，破坏污泥中所含有的病原体等有害微生物等。故焚烧是一种具有长远发展前景的处置方法。然而，焚烧发也存在前期投资大，处置成本高，焚烧过程产生二次污染等问题。特别是焚烧过程中由于在高温下，污泥中的三价铬会存在被氧化成六价铬的风险，因此焚烧后的后的灰分和底渣中含有大量六价铬，因此必须作为危险废物进行安全处置。目前，焚烧过程中三价铬氧化的问题吸引了越来越多的关注，很多已经出版的文献已经报道了焚烧过程中的氧化机理。这些文献报道了高温条件下三价铬的氧化是由于污泥中存在的碱金属或碱土金属，特别是含钙组分如氧化钙，氢氧化钙和碳酸钙等。因此，要抑制焚烧过程中三价铬的氧化可以通过加入添加剂与碱金属或碱土金属反应来阻止他们参与三价铬的氧化反应。本发明计划通过加入一种添加剂通过与碱金属和碱土金属结合形成稳定的化合物，从而阻止其参与Cr(III)氧化反应来达到抑制Cr(III)氧化的目的。
发明内容
本发明所要解决的问题是针对目前现有制革污泥焚烧过程中存在的三价铬氧化的问题，特别是解决高温条件下Cr(III)氧化的问题，提出一种制革污泥焚烧过程中抑制Cr(III)氧化成Cr(VI)的方法，效果显著，不仅可以用于制革污泥的焚烧过程，也可以用于生活垃圾焚烧飞灰熔融固化过程。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种制革污泥焚烧过程中抑制Cr(III)氧化的方法，包括以下步骤：
步骤1：在制革污泥中加入抑制剂，所述抑制剂包括以下组分：40-60wt％的(NH4)3PO4、30-50wt％的(NH4)2HPO4和10-30wt％的NH4H2PO4，所述抑制剂的添加量为抑制剂中P物质的量与制革污泥中碱金属和碱土金属即Na、K和Ca物质的量之和的比为0.5-2.5；
步骤2：采用球磨机将抑制剂和制革污泥混匀，混合时间10-30min；
步骤3：将混合均匀的物料置于高温炉内高温处理，温度500-1200℃，处理时间1h。
作为优选，所述抑制剂包括以下组分：40-60wt％的(NH4)3PO4、30-50wt％的(NH4)2HPO4和10-30wt％的NH4H2PO4，所述抑制剂中P物质的量与制革污泥中碱金属和碱土金属即Na、K和Ca物质的量之和的比为2-2.5。
作为优选，所述抑制剂包括以下组分：40-60wt％的(NH4)3PO4、30-50wt％的(NH4)2HPO4和10-30wt％的NH4H2PO4，所述抑制剂中P物质的量与制革污泥中碱金属和碱土金属即Na、K和Ca物质的量之和的比为2.0。
作为优选，所述抑制剂包括以下组分：40-60wt％的(NH4)3PO4、30-50wt％的(NH4)2HPO4和10-30wt％的NH4H2PO4，所述抑制剂中P物质的量与制革污泥中碱金属和碱土金属即Na、K和Ca物质的量之和的比为2.5。
本发明的有益效果：本发明通过加入抑制剂提供磷酸根离子，在高温条件下磷酸根离子与污泥中的碱金属和碱土金属反应形成磷酸盐，从而将污泥中碱金属和碱土金属固定化阻止其参与Cr(III)氧化反应，同时还能将已经形成的Cr(VI)还原成Cr(III)，降低焚烧产物飞灰和底渣中Cr(VI)的含量。反应速度快，抑制剂组分简单，效果显著，不仅可以用于制革污泥的焚烧过程，也可以用于生活垃圾焚烧飞灰熔融固化过程。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
图1为抑制剂中P物质的量与模拟污泥中Ca物质的量之比n(P)/n(Ca)＝0.5，处理温度500-1200℃时，Cr(III)的氧化率与未添加抑制剂时Cr(III)的氧化率变化情况。
图2为抑制剂中P物质的量与模拟污泥中Ca物质的量之比n(P)/n(Ca)＝1.5，处理温度500-1200℃时，Cr(III)的氧化率与未添加抑制剂时Cr(III)的氧化率变化情况。
图3为抑制剂中P物质的量与模拟污泥中Ca物质的量之比n(P)/n(Ca)＝2.0，处理温度500-1200℃时，Cr(III)的氧化率与未添加抑制剂时Cr(III)的氧化率变化情况。
图4为抑制剂中P物质的量与模拟污泥中Ca物质的量之比n(P)/n(Ca)＝2.5，处理温度500-1200℃时，Cr(III)的氧化率与未添加抑制剂时Cr(III)的氧化率变化情况。
具体实施方式
实施例1
采用实验室模拟制革污泥焚烧过程中Cr(III)的氧化过程，分析纯试剂Cr2O3和CaO组成的模拟污泥(污泥中Ca物质的量和Cr物质的量之比n(Ca)/n(Cr)＝1)，采用球磨机混匀，混匀时间30min。抑制剂的组分组成为：40wt％的(NH4)3PO4、30wt％的(NH4)2HPO4和30wt％的NH4H2PO4，将抑制剂加入模拟污泥经球磨机混匀10min，抑制剂的添加量为抑制剂中P物质的量和模拟污泥中Ca物质的量的比为n(P)/n(Ca)＝0.5。混匀的物料经马弗炉高温处理1h，马弗炉的升温速度为5℃/min，处理温度为500-1200℃。Cr(III)的抑制效果如图1，900℃时Cr(III)氧化率从未加抑制剂时的16％下降到10％。
实施例2
采用实验室模拟制革污泥焚烧过程中Cr(III)的氧化过程，分析纯试剂Cr2O3和CaO组成的模拟污泥(污泥中Ca物质的量和Cr物质的量之比n(Ca)/n(Cr)＝1)，采用球磨机混匀，混匀时间30min，抑制剂的组分组成为：40wt％的(NH4)3PO4、30wt％的(NH4)2HPO4和30wt％的NH4H2PO4，将抑制剂加入模拟污泥经球磨机混匀10min，抑制剂的添加量为抑制剂中P物质的量和模拟污泥中Ca物质的量的比为n(P)/n(Ca)＝1.5。混匀的物料经马弗炉高温处理1h，马弗炉的升温速度为5℃/min，处理温度为500-1200℃。Cr(III)的抑制效果如图2，900℃时Cr(III)氧化率从未加抑制剂时的16％下降到8％。
实施例3
采用实验室模拟制革污泥焚烧过程中Cr(III)的氧化过程，分析纯试剂Cr2O3和CaO组成的模拟污泥(污泥中Ca物质的量和Cr物质的量之比n(Ca)/n(Cr)＝1)，采用球磨机混匀，混匀时间30min。抑制剂的组分组成为：40wt％的(NH4)3PO4、30wt％的(NH4)2HPO4和30wt％的NH4H2PO4，将抑制剂加入模拟污泥经球磨机混匀10min，抑制剂的添加量为抑制剂中P物质的量和模拟污泥中Ca物质的量的比为n(P)/n(Ca)＝2.0。混匀的物料经马弗炉高温处理1h，马弗炉的升温速度为5℃/min，处理温度为500-1200℃。Cr(III)的抑制效果如图3，900℃时Cr(III)氧化率从未加抑制剂时的16％下降到0.24％。
实施例4
采用实验室模拟制革污泥焚烧过程中Cr(III)的氧化过程，分析纯试剂Cr2O3和CaO组成的模拟污泥(污泥中Ca物质的量和Cr物质的量之比n(Ca)/n(Cr)＝1)，采用球磨机混匀，混匀时间30min。抑制剂的组分组成为：40wt％的(NH4)3PO4、30wt％的(NH4)2HPO4和30wt％的NH4H2PO4，将抑制剂加入模拟污泥经球磨机混匀10min，抑制剂的添加量为抑制剂中P物质的量和模拟污泥中Ca物质的量的比为n(P)/n(Ca)＝2.5。混匀的物料经马弗炉高温处理1h，马弗炉的升温速度为5℃/min，处理温度为500-1200℃。Cr(III)的抑制效果如图4，900℃时，Cr(III)氧化率从未加抑制剂时的16％下降到0.25％。
综上所述，本发明提供的一种制革污泥焚烧过程中抑制Cr(III)氧化的方法，通过加入抑制剂提供磷酸根离子，在高温条件下磷酸根离子与污泥中的碱金属和碱土金属反应形成磷酸盐，从而将污泥中碱金属和碱土金属固定化阻止其参与Cr(III)氧化反应，同时还能将已经形成的Cr(VI)还原成Cr(III)，降低焚烧产物飞灰和底渣中Cr(VI)的含量。反应速度快，抑制剂组分简单，当抑制剂中P物质的量与制革污泥中碱金属和碱土金属物质的量之和的比为2-2.5时，抑制效果尤为显著。
以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和本发明的优点。尽管已经结合实施例性实施例详细描述了本发明的方法，但是本领域技术人员应该明白，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可以对实施例进行修改。

Claims (4)

1.一种制革污泥焚烧过程中抑制Cr(III)氧化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：在制革污泥中加入抑制剂，所述抑制剂包括以下组分：40-60wt％的(NH4)3PO4、30-50wt％的(NH4)2HPO4和10-30wt％的NH4H2PO4，所述抑制剂的添加量为抑制剂中P物质的量与制革污泥中碱金属和碱土金属即Na、K和Ca物质的量之和的比为0.5-2.5；
步骤2：采用球磨机将抑制剂和制革污泥混匀，混合时间10-30min；
步骤3：将混合均匀的物料置于高温炉内高温处理，温度500-1200℃，处理时间1h。
2.根据权利要求1所述的一种制革污泥焚烧过程中抑制Cr(III)氧化的方法，其特征在于：所述抑制剂包括以下组分：40-60wt％的(NH4)3PO4、30-50wt％的(NH4)2HPO4和10-30wt％的NH4H2PO4，所述抑制剂中P物质的量与制革污泥中碱金属和碱土金属即Na、K和Ca物质的量之和的比为2-2.5。
3.根据权利要求1所述的一种制革污泥焚烧过程中抑制Cr(III)氧化的方法，其特征在于：所述抑制剂包括以下组分：40-60wt％的(NH4)3PO4、30-50wt％的(NH4)2HPO4和10-30wt％的NH4H2PO4，所述抑制剂中P物质的量与制革污泥中碱金属和碱土金属即Na、K和Ca物质的量之和的比为2.0。
4.根据权利要求1所述的一种制革污泥焚烧过程中抑制Cr(III)氧化的方法，其特征在于：所述抑制剂包括以下组分：40-60wt％的(NH4)3PO4、30-50wt％的(NH4)2HPO4和10-30wt％的NH4H2PO4，所述抑制剂中P物质的量与制革污泥中碱金属和碱土金属即Na、K和Ca物质的量之和的比为2.5。
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