CN109879559A - 一种含铬污泥化学浸提的脱铬装置及其脱铬方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含铬污泥化学浸提的脱铬装置，属于工业固废处理领域。该脱铬装置泥的脱铬反应罐与含铬污泥进线相连通，污泥泵设在两者的连接管道上；泥脱铬反应罐与硫酸加药罐相连通，硫酸计量泵设在两者的连接管道上；泥脱铬反应罐与双氧水加药罐相连通，双氧水计量泵设在两者的连接管道上；泥脱铬反应罐底部出口与耐酸污泥泵相连接，耐酸污泥泵的输出端连接有压滤机，压滤机的液体出口设有集液槽，压滤机的固体出口设有脱铬污泥出线；该脱铬装置结构简单，占地面积小。本发明还公开了利用该脱铬装置的脱铬方法，反应条件温和，无需任何高温或高压处理条件。

Description

一种含铬污泥化学浸提的脱铬装置及其脱铬方法

技术领域

本发明属于工业固废处理领域，尤其是一种含铬污泥化学浸提的脱铬装置及其脱铬方法。

背景技术

我国制革工业每年产生制革污泥(含水率70％)约100万吨，每年污泥产量增长大约在10％左右，制革污泥无害化处理是一项必要的处理步骤。制革污泥中的铬对环境存在极大风险，对生物具有相当大的威胁性，因此根据国家标准属于危险废物，处理处置成本高昂。制革含铬污泥在脱铬处理之后可进行资源化处理，并不再属于危废，处理处置成本大大降低，脱除的铬还可重复利用。

化学浸提是一种有效经济的含铬污泥脱铬技术，以无机酸作为浸提剂，可以有效去除含铬污泥中的铬，但受pH影响较大，只有污泥的pH<3时，污泥中的铬才能以离子态被浸出，常用的无机酸浸提剂有硫酸、盐酸和硝酸。针对于含铬污泥中一部分不易被酸直接浸出的铬，还可在以无机酸为浸提剂的基础上，配合一定量的破络剂如双氧水，进一步浸出。

制革含铬污泥中重金属Cr的处理方法主要有化学浸提法和生物淋滤法。生物淋滤法是利用自然界特定微生物的直接作用或其代谢产物的间接作用，发挥氧化、还原、络合、溶解及吸附等作用，将固相中的某些不溶性成分(如各类重金属和硫)分离浸提的一种技术，但用于生物淋滤的微生物驯化周期长且难以培养。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种含铬污泥化学浸提的脱铬装置及其脱铬方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种含铬污泥化学浸提的脱铬装置，包括含铬污泥进线、污泥泵、污泥脱铬反应罐、硫酸加药罐、硫酸计量泵、双氧水加药罐和双氧水计量泵；

污泥脱铬反应罐与含铬污泥进线相连通，污泥泵设在两者的连接管道上；

污泥脱铬反应罐与硫酸加药罐相连通，硫酸计量泵设在两者的连接管道上；

污泥脱铬反应罐与双氧水加药罐相连通，双氧水计量泵设在两者的连接管道上；

污泥脱铬反应罐底部出口与耐酸污泥泵相连接，耐酸污泥泵的输出端连接有压滤机，压滤机的液体出口设有集液槽，压滤机的固体出口设有脱铬污泥出线。

进一步的，还包括PAM加药罐和PAM计量泵；

PAM加药罐与PAM计量泵的输入端相连，PAM计量泵的输出端与压滤机入口处的上游管道相连。

进一步的，污泥脱铬反应罐内设有锚式搅拌器，锚式搅拌器上端位于污泥脱铬反应罐顶部，锚式搅拌器上端连接有驱动装置。

进一步的，驱动装置包括电动机和减速器，电动机输出端与减速器输入端相连接，减速器输入端与锚式搅拌器上端相连。

进一步的，污泥脱铬反应罐底部设有罐体支座。

一种含铬污泥化学浸提的脱铬装置的脱铬方法，包括以下步骤：

1)启动污泥泵，含铬污泥进线内的含铬污泥经污泥泵进入污泥脱铬反应罐内；

2)启动硫酸计量泵，硫酸加药罐内的硫酸经硫酸计量泵进入污泥脱铬反应罐(4)内，对含铬污泥进行脱铬；

3)启动双氧水计量泵，双氧水加药罐内的双氧水经双氧水计量泵进入污泥脱铬反应罐内，双氧水将含铬污泥中存在有机物与铬的结合物破开，再由硫酸脱铬；

4)脱铬反应预设时间后，启动耐酸污泥泵，反应产物经耐酸污泥泵进入压滤机，在压滤机内进行固液分离，产生的含铬滤液进入集液槽，产生的脱铬污泥进入脱铬污泥出线。

进一步的，步骤4)还包括如下操作：

启动PAM计量泵，PAM加药罐内的PAM经PAM计量泵进入压滤机入口的上游管道内，与反应产物相混合。

进一步的，步骤2)中硫酸添加完成后，脱铬反应罐内硫酸浓度大于等于0.5mol/L。

进一步的，步骤3)中双氧水添加完成后，脱铬反应罐内固液比为1：(30～40)，双氧水的质量分数为2％～3％。

进一步的，步骤4)中脱铬反应的预设时间大于等于3h。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的含铬污泥化学浸提的脱铬装置，反应全部在反应罐中进行，能够保证操作人员的安全，加料完成实现自动化；反应容器耐腐蚀，使用寿命长；该脱铬装置结构简单，占地面积小。

利用本发明的含铬污泥化学浸提的脱铬装置的脱铬方法，采用的化学浸提方法，硫酸作为主要浸提剂，并搭配双氧水提升浸提效果，药剂费用低，工艺全流程所消耗的成本低；针对污泥中铬的去除率高，可达到90％；经过化学浸提脱铬处理后的污泥，环境风险低，吨泥的处理处置成本较处理之前大大降低；反应条件温和，无需任何高温或高压处理条件，为纯化学反应脱铬。

附图说明

图1为本发明的含铬污泥化学浸提的脱铬装置结构示意图；

图2为本发明的反应罐的主视图；

图3为本发明的反应罐的俯视图。

其中：1-含铬污泥进线；2-污泥泵；3-流量计；4-污泥脱铬反应罐；5-耐酸污泥泵；6-压滤机；7-集液槽；8-脱铬污泥出线；9-硫酸加药罐；10-硫酸计量泵；11-双氧水加药罐；12-双氧水计量泵；13-PAM加药罐；14-PAM计量泵；4-1-电动机；4-2-减速器；4-3-反应罐罐体；4-4-耳式支架；4-5-锚式搅拌器；4-6-罐体支座；4-7-法兰及阀门；4-8-电机及减速器支架。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，图1为本发明的含铬污泥化学浸提的脱铬装置结构示意图；脱铬装置包括含铬污泥进线1、污泥泵2、流量计3、污泥脱铬反应罐4、锚式搅拌器4-5、耐酸污泥泵5、压滤机6、集液槽7、脱铬污泥出线8、硫酸加药罐9、硫酸计量泵10、双氧水加药罐11、双氧水计量泵12、PAM加药罐13、PAM计量泵14；

含铬污泥进线1内的含铬污泥依次经污泥泵2和流量计3进入污泥脱铬反应罐4内，硫酸加药罐9内的硫酸经硫酸计量泵10进入污泥脱铬反应罐4内，硫酸对含铬污泥进行脱铬反应；进一步的，双氧水加药罐11内双氧水经双氧水计量泵12进入污泥脱铬反应罐4内，对有机物和铬的结合物进行破开，硫酸再对破开的产物进行脱铬；污泥脱铬反应罐4内的锚式搅拌器4-5进行搅拌使反应物混合均匀；反应完成后，反应产物经耐酸污泥泵5进入压滤机6内，PAM加药罐13内的PAM溶液经PAM计量泵14进入压滤机6入口的上游管道内，与反应产物进行混合，混合后的反应产物在压滤机6进行固液分离，固液分离产生的脱铬污泥和含铬滤液分别进入脱铬污泥出线8和集液槽7内。

参见图2和图3，图2和图3分别为本发明的反应罐的主视图和俯视图；污泥脱铬反应罐4内的锚式搅拌器4-5由位于反应罐罐体4-3的电动机4-1和减速器4-2所驱动，反应罐罐体4-3中部设有耳式支架4-4，底部设有罐体支座4-6，底部出口设有法兰及阀门4-7，电动机4-1和减速器4-2由机及减速器支架4-8所支撑。

实施例1

1)启动污泥泵，含铬污泥进线内的含铬污泥经污泥泵进入污泥脱铬反应罐内；

2)启动硫酸计量泵，硫酸加药罐内的硫酸经硫酸计量泵进入污泥脱铬反应罐内，此时脱铬反应罐内硫酸浓度为0.5mol/L，对含铬污泥进行脱铬；

3)启动双氧水计量泵，双氧水加药罐内的双氧水经双氧水计量泵进入污泥脱铬反应罐内，污泥脱铬反应罐内双氧水的质量分数为2％，此时脱铬反应罐内固液比为1：30，双氧水将含铬污泥中存在有机物与铬的结合物破开，再由硫酸脱铬；

4)脱铬反应3h后，启动耐酸污泥泵，反应产物经耐酸污泥泵进入压滤机，在压滤机内进行固液分离，产生的含铬滤液进入集液槽，产生的脱铬污泥进入脱铬污泥出线。

经上述步骤处理后，污泥中铬的去除率达到87％。

实施例2

1)启动污泥泵，含铬污泥进线内的含铬污泥经污泥泵进入污泥脱铬反应罐内；

2)启动硫酸计量泵，硫酸加药罐内的硫酸经硫酸计量泵进入污泥脱铬反应罐内，此时脱铬反应罐内硫酸浓度为0.6mol/L，对含铬污泥进行脱铬；

3)启动双氧水计量泵，双氧水加药罐内的双氧水经双氧水计量泵进入污泥脱铬反应罐内，污泥脱铬反应罐内双氧水的质量分数为2.5％，此时脱铬反应罐内固液比为1：35，双氧水将含铬污泥中存在有机物与铬的结合物破开，再由硫酸脱铬；

4)脱铬反应3.5h后，启动耐酸污泥泵，反应产物经耐酸污泥泵进入压滤机，在压滤机内进行固液分离，产生的含铬滤液进入集液槽，产生的脱铬污泥进入脱铬污泥出线。

经上述步骤处理后，污泥中铬的去除率达到89％。

实施例3

1)启动污泥泵，含铬污泥进线内的含铬污泥经污泥泵进入污泥脱铬反应罐内；

2)启动硫酸计量泵，硫酸加药罐内的硫酸经硫酸计量泵进入污泥脱铬反应罐内，此时脱铬反应罐内硫酸浓度为0.7mol/L，对含铬污泥进行脱铬；

3)启动双氧水计量泵，双氧水加药罐内的双氧水经双氧水计量泵进入污泥脱铬反应罐内，污泥脱铬反应罐内双氧水的质量分数为3％，此时脱铬反应罐内固液比为1：40，双氧水将含铬污泥中存在有机物与铬的结合物破开，再由硫酸脱铬；

4)脱铬反应4h后，启动耐酸污泥泵，反应产物经耐酸污泥泵进入压滤机，在压滤机内进行固液分离，产生的含铬滤液进入集液槽，产生的脱铬污泥进入脱铬污泥出线。

经上述步骤处理后，污泥中铬的去除率达到90％。

实施例4

1)启动污泥泵，含铬污泥进线内的含铬污泥经污泥泵进入污泥脱铬反应罐内；

2)启动硫酸计量泵，硫酸加药罐内的硫酸经硫酸计量泵进入污泥脱铬反应罐内，此时脱铬反应罐内硫酸浓度为0.5mol/L，对含铬污泥进行脱铬；

3)启动双氧水计量泵，双氧水加药罐内的双氧水经双氧水计量泵进入污泥脱铬反应罐内，污泥脱铬反应罐内双氧水的质量分数为2.5％，此时脱铬反应罐内固液比为1：40，双氧水将含铬污泥中存在有机物与铬的结合物破开，再由硫酸脱铬；

4)脱铬反应4h后，启动耐酸污泥泵，反应产物经耐酸污泥泵进入压滤机，在压滤机内进行固液分离，产生的含铬滤液进入集液槽，产生的脱铬污泥进入脱铬污泥出线。

经上述步骤处理后，污泥中铬的去除率达到89％。

本发明的含铬污泥化学浸提的脱铬方法的脱铬原理如下：

由含铬污泥进线而来的制革含铬污泥，已经过浓缩池浓缩处理，含水率约为97％，其中的铬主要以氢氧化物沉淀的形式存在，也存在与某些有机物结合。含铬污泥经污泥泵进入污泥脱铬反应罐内，打开电机搅拌开关，搅拌的作用主要是防止污泥沉降及帮助硫酸和双氧水在罐内快速混合均匀。

硫酸加药装置的作用是向污泥脱铬反应罐内投加硫酸，在pH较低情况下溶解浸出含铬污泥中的铬，以达到污泥脱铬的目的。开启硫酸计量泵，向反应罐内加入浓硫酸，投加速度不宜过快，防止局部温度过高以及产生大量水蒸气，控制加药量，使反应罐内混合液硫酸浓度约为0.5mol/L，此时混合液pH低于1，能够将以氢氧化物或氧化物形式存在的铬，溶解浸出。

双氧水加药装置的作用是向污泥脱铬反应罐内投加双氧水，针对少量铬与有机物结合，硫酸无法将其直接溶解浸出的情况，双氧水能够将铬与有机物的结合破开，以便于硫酸在低pH情况下将铬浸出。开启双氧水计量泵，向反应罐内加入浓度为30％的双氧水，控制加药量，使反应罐内双氧水浓度在2％～3％之间，破除铬与有机物的结合，后被硫酸溶解浸出。

含铬污泥在投加硫酸与双氧水完成的情况下，在污泥脱铬反应罐内搅拌反应3h，能够使铬的浸出率达到90％，反应完成后，混合液经由底部阀门放出。

PAM加药装置的作用是在反应完的混合液进入耐酸污泥泵之前，于管道中添加PAM调理污泥，使后续的固液分离更彻底。打开PAM计量泵，控制加药量在每吨混合液投加2～3L浓度为1‰的PAM溶液。PAM为聚丙烯酰胺，是国内常用的非离子型高分子絮凝剂。

固液分离装置的作用是将反应完成后的混合液进行固液分离，打开污泥脱铬反应罐下部阀门，放出混合液，并打开耐酸泵及压滤机开关，分离得到的液体收集在防腐处理的集液槽内，滤液后续经过调理可在皮革鞣制工艺中进行回用，脱铬污泥堆放后外运。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种含铬污泥化学浸提的脱铬装置，其特征在于，包括含铬污泥进线(1)、污泥泵(2)、污泥脱铬反应罐(4)、硫酸加药罐(9)、硫酸计量泵(10)、双氧水加药罐(11)和双氧水计量泵(12)；

污泥脱铬反应罐(4)与含铬污泥进线(1)相连通，污泥泵(2)设在两者的连接管道上；

污泥脱铬反应罐(4)与硫酸加药罐(9)相连通，硫酸计量泵(10)设在两者的连接管道上；

污泥脱铬反应罐(4)与双氧水加药罐(11)相连通，双氧水计量泵(12)设在两者的连接管道上；

污泥脱铬反应罐(4)底部出口与耐酸污泥泵(5)相连接，耐酸污泥泵(5)的输出端连接有压滤机(6)，压滤机(6)的液体出口设有集液槽(7)，压滤机(6)的固体出口设有脱铬污泥出线(8)。

2.根据权利要求1所述的含铬污泥化学浸提的脱铬装置，其特征在于，还包括PAM加药罐(13)和PAM计量泵(14)；

PAM加药罐(13)与PAM计量泵(14)的输入端相连，PAM计量泵(14)的输出端与压滤机(6)入口处的上游管道相连。

3.根据权利要求1所述的含铬污泥化学浸提的脱铬装置，其特征在于，污泥脱铬反应罐(4)内设有锚式搅拌器(4-5)，锚式搅拌器(4-5)上端位于污泥脱铬反应罐(4)顶部，锚式搅拌器(4-5)上端连接有驱动装置。

4.根据权利要求1所述的含铬污泥化学浸提的脱铬装置，其特征在于，驱动装置包括电动机(4-1)和减速器(4-2)，电动机(4-1)输出端与减速器(4-2)输入端相连接，减速器(4-2)输入端与锚式搅拌器(4-5)上端相连。

5.根据权利要求1所述的含铬污泥化学浸提的脱铬装置，其特征在于，污泥脱铬反应罐(4)底部设有罐体支座(4-6)，脱铬反应罐(4)的内壁上设有聚四氟乙烯内衬。

6.一种根据权利要求1-5任一项所述的含铬污泥化学浸提的脱铬装置的脱铬方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)启动污泥泵(2)，含铬污泥进线(1)内的含铬污泥经污泥泵(2)进入污泥脱铬反应罐(4)内；

2)启动硫酸计量泵(10)，硫酸加药罐(9)内的硫酸经硫酸计量泵(10)进入污泥脱铬反应罐(4)内，对含铬污泥进行脱铬；

3)启动双氧水计量泵(12)，双氧水加药罐(11)内的双氧水经双氧水计量泵(12)进入污泥脱铬反应罐(4)内，双氧水将含铬污泥中存在有机物与铬的结合物破开，再由硫酸脱铬；

4)脱铬反应进行预设时间后，启动耐酸污泥泵(5)，反应产物经耐酸污泥泵(5)进入压滤机(6)，在压滤机(6)内进行固液分离，产生的含铬滤液进入集液槽(7)，产生的脱铬污泥进入脱铬污泥出线(8)。

7.根据权利要求6所述的含铬污泥化学浸提的脱铬装置的脱铬方法，其特征在于，步骤4)还包括如下操作：

启动PAM计量泵(14)，PAM加药罐(13)内的PAM经PAM计量泵(14)进入压滤机(6)入口的上游管道内，与反应产物相混合。

8.根据权利要求6所述的含铬污泥化学浸提的脱铬装置的脱铬方法，其特征在于，步骤2)中硫酸添加完成后，脱铬反应罐(4)内硫酸浓度大于等于0.5mol/L。

9.根据权利要求6所述的含铬污泥化学浸提的脱铬装置的脱铬方法，其特征在于，步骤3)中双氧水添加完成后，脱铬反应罐(4)内的固液比为1：(30～40)，双氧水的质量分数为2％～3％。

10.根据权利要求6所述的含铬污泥化学浸提的脱铬装置的脱铬方法，其特征在于，步骤4)中脱铬反应的预设时间大于等于3h。