專利名稱：鉻渣的熱解處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉻渣的熱解處理方法，使用污泥作為還原劑，通過污泥熱解產(chǎn)生的還原氣氛將鉻渣中六價(jià)鉻還原。屬于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中的鉻渣處置技術(shù)。
背景技術(shù)：
鉻渣是重鉻酸鹽生產(chǎn)過程中排放的副產(chǎn)物。因其中含有水溶性六價(jià)鉻而具有極大的毒性，如果不經(jīng)過處理而露天堆放，對地下水源、河流或海域會(huì)造成不同程度的污染，嚴(yán)重的危害人體健康和動(dòng)植物的生長。
總體來說，目前鉻渣的解毒方法(即將毒性高的六價(jià)鉻變?yōu)槿齼r(jià)鉻)分為濕法解毒和干法解毒兩大類。濕法是將通過添加還原劑將鉻渣中Cr6+在液相還原解毒，該方法試劑消耗大，成本高，目前還難以大規(guī)模用于治理鉻渣。
干法解毒是通過高溫還原性氣氛的強(qiáng)還原作用使鉻渣中六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻而達(dá)到解毒的目的。傳統(tǒng)的干法治理是用碳做還原劑，在還原性氣氛中加熱至1000℃左右把有毒的Cr6+還原成無毒的Cr3+，該法已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用于鉻渣的治理，有一定經(jīng)濟(jì)效益，但處理過程中伴有二次粉塵污染，且投資成本高，能耗大。
申請?zhí)枮镃N1792481的專利公布了一種添加硫磺作為還原劑進(jìn)行鉻渣干法還原的工藝，該法在回轉(zhuǎn)窯里焙燒時(shí)噴入硫磺粉，產(chǎn)生SO2氣體用以還原鉻渣。該工藝解毒效果較好，但耗用大量硫磺粉，且尾氣中SO2極易超標(biāo)。
申請?zhí)枮镃N1827247的專利公布了一種使用農(nóng)業(yè)廢物米糠作為添加劑干法還原鉻渣的方法。把米糠與鉻渣混合均勻后，置于微波場中進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，以把鉻渣中的六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻，基本上能夠?qū)崿F(xiàn)鉻渣解毒。然而微波技術(shù)成本高昂，故難以大規(guī)模用于鉻渣治理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述鉻渣治理的缺陷，提出一種鉻渣的熱解處理方法，利用污水處理廠污染物污泥作為添加劑，通過熱解的方式將鉻渣還原解毒。能同時(shí)實(shí)現(xiàn)鉻渣與污泥的無害化。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明將污泥鉻渣混合干燥后送入熱解爐里熱解，并利用兩個(gè)轉(zhuǎn)窯分兩極加熱。首先將污泥與鉻渣按比例混合后，送入外熱式回轉(zhuǎn)爐預(yù)熱干燥，再將干燥后的混合物送入內(nèi)熱式熱解爐進(jìn)行熱解。熱解后的固相產(chǎn)品冷卻后排出。內(nèi)熱式熱解爐的熱氣體來自于還原燃燒爐的熱還原性氣體，預(yù)熱干燥混合物的熱源來自于內(nèi)熱式回轉(zhuǎn)爐尾氣的再燃燒，從而有效實(shí)現(xiàn)能源的回收利用。
本發(fā)明的方法具體包括以下步驟1、將鉻渣磨碎后與脫水污泥混合，鉻渣與脫水污泥的質(zhì)量比為1∶0.5～2，將混合物經(jīng)螺旋加料器送入外熱式回轉(zhuǎn)爐內(nèi)筒中進(jìn)行預(yù)熱干燥，混合物在外熱式回轉(zhuǎn)爐內(nèi)筒中停留時(shí)間為0.25～4小時(shí)，使干燥后的混合物含水率低于5％。
2、還原燃燒爐以天然氣為燃料，控制還原燃燒爐中空氣過剩系數(shù)小于1，使產(chǎn)生的熱氣體溫度在500～650℃，氧氣含量＜0.5％，產(chǎn)生的高溫?zé)釟怏w引入內(nèi)熱式熱解爐。
3、將經(jīng)外熱式回轉(zhuǎn)爐預(yù)熱后的混合物送入內(nèi)熱式熱解爐，在無氧或缺氧的條件下直接接觸溫度為500～650℃的高溫?zé)釟怏w進(jìn)行熱解處理，停留時(shí)間為0.25～4小時(shí)。污泥在此過程中熱解為半焦和還原性揮發(fā)氣體，并實(shí)現(xiàn)了鉻渣還原。熱解處理后的碳化產(chǎn)品進(jìn)入冷卻裝置，在還原條件下冷卻至200℃后排放。
4、內(nèi)熱式熱解爐的尾氣具有高熱值，部分來自于未熱解的天然氣，部分來自于污泥熱解過程的揮發(fā)性氣體。內(nèi)熱式熱解爐排放的尾氣經(jīng)稀釋槽與空氣混合后作為熱源，送入外熱式回轉(zhuǎn)爐加熱回轉(zhuǎn)爐的外壁，間接干燥回轉(zhuǎn)爐內(nèi)筒中的混合物，實(shí)現(xiàn)熱解爐尾氣的燃燒再利用。
本發(fā)明所述的脫水污泥為污水處理廠排出的污染物污泥(含水率在60～80％)，也可以用其它的各種有機(jī)廢棄物，包括餐廚垃圾，食品水產(chǎn)廢棄物，農(nóng)林畜廢棄物如秸稈、木屑等代替，采用其中的一種或幾種。
本發(fā)明具有顯著的有益效果和實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)1.本發(fā)明使用污水處理廠污泥做為還原劑，相比于其它干法的資源型還原劑，能夠有效降低原料成本。另一方面，污泥作為污水處理廠廢棄物，其處置問題一直是環(huán)境領(lǐng)域非常棘手的問題。而本方法在解毒鉻渣的同時(shí)，有效地對污泥進(jìn)行了減量化和無害化，做到以廢治廢，綜合處理。
2.本發(fā)明反應(yīng)溫度為500～650℃，與傳統(tǒng)干法的反應(yīng)溫度至少要達(dá)到900℃相比，能夠有效降低能耗并且降低設(shè)備保溫材料的要求，從而降低設(shè)備投資和運(yùn)行成本。
3.本發(fā)明對內(nèi)熱式熱解爐出來的高熱值氣體進(jìn)行了燃燒再利用，用以預(yù)熱干燥污泥與鉻渣的混合物，從而節(jié)約了能源，提高了能源使用率。
4.相比傳統(tǒng)干法工藝，本發(fā)明能夠有效減少SOx，NOx及粉塵的產(chǎn)生，因此無需昂貴的尾氣處理裝置，大大降低了設(shè)備成本。


圖1為本發(fā)明方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
以下實(shí)施例按附圖1所示流程進(jìn)行。首先將鉻渣與污泥按質(zhì)量比1∶0.5～2混合后，送入外熱式回轉(zhuǎn)爐中預(yù)熱干燥，0.25～4小時(shí)后送入內(nèi)熱式熱解爐，經(jīng)0.25～4小時(shí)的還原處理后的熱解產(chǎn)品冷卻后排放。還原燃燒爐以天然氣為燃料，產(chǎn)生的500～650℃的高溫?zé)徇€原氣體引入內(nèi)熱式熱解爐。內(nèi)熱式熱解爐的尾氣經(jīng)稀釋槽與空氣混合后，進(jìn)入外熱式回轉(zhuǎn)爐間接干燥混合物。
實(shí)施例1將鉻渣磨至60目后，與脫水污泥(含水率80％)混合，鉻渣與污泥的質(zhì)量比為1∶0.5，將混合物經(jīng)螺旋加料器送入外熱式回轉(zhuǎn)爐內(nèi)筒中進(jìn)行預(yù)熱干燥，混合物在外熱式回轉(zhuǎn)爐內(nèi)筒中停留時(shí)間0.25小時(shí)，使干燥后的混合物含水率低于5％。
還原燃燒爐以天然氣為燃料，控制還原燃燒爐中空氣過剩系數(shù)0.9，產(chǎn)生的熱氣體溫度為500℃左右，氧氣含量＜0.5％，產(chǎn)生的高溫?zé)釟怏w引入內(nèi)熱式熱解爐。
將經(jīng)外熱式回轉(zhuǎn)爐預(yù)熱后的混合物送入內(nèi)熱式熱解爐，在無氧或缺氧的條件下直接接觸溫度在500℃左右的高溫?zé)釟怏w進(jìn)行熱解處理，停留時(shí)間為4小時(shí)。污泥在此過程中熱解為半焦和還原性揮發(fā)氣體，二者在高溫條件下具有強(qiáng)還原作用，能夠迅速將鉻渣還原。熱解處理后的碳化產(chǎn)品進(jìn)入冷卻裝置，在還原條件下冷卻至200℃后排放。
內(nèi)熱式熱解爐排放的尾氣經(jīng)稀釋槽與空氣混合后作為熱源，送入外熱式回轉(zhuǎn)爐加熱回轉(zhuǎn)爐的外壁，間接干燥回轉(zhuǎn)爐內(nèi)筒中的混合物，實(shí)現(xiàn)熱解爐尾氣的燃燒再利用。
測試結(jié)果使用國標(biāo)GB 5086.2水平振蕩法對處理后鉻渣進(jìn)行毒性浸出試驗(yàn)，測得水溶性鉻小于1.0mg/L，低于國標(biāo)GB 5085.3危險(xiǎn)廢物上限1.5mg/L。
實(shí)施例2將鉻渣磨至60目后，與脫水污泥(含水率60％)混合，鉻渣與污泥的質(zhì)量比為1∶2，將混合物經(jīng)螺旋加料器送入外熱式回轉(zhuǎn)爐內(nèi)筒中進(jìn)行預(yù)熱干燥，混合物在外熱式回轉(zhuǎn)爐內(nèi)筒中停留時(shí)間0.25小時(shí)，使干燥后的混合物含水率低于5％。
還原燃燒爐以天然氣為燃料，控制還原燃燒爐中空氣過剩系數(shù)0.8，產(chǎn)生的熱氣體溫度為650℃，氧氣含量＜0.5％，產(chǎn)生的高溫?zé)釟怏w引入內(nèi)熱式熱解爐。
將經(jīng)外熱式回轉(zhuǎn)爐預(yù)熱后的混合物送入內(nèi)熱式熱解爐，在無氧或缺氧的條件下直接接觸溫度在500℃左右的高溫?zé)釟怏w進(jìn)行熱解處理，停留時(shí)間為4小時(shí)。污泥在此過程中熱解為半焦和還原性揮發(fā)氣體，二者在高溫條件下具有強(qiáng)還原作用，能夠迅速將鉻渣還原。熱解處理后的碳化產(chǎn)品進(jìn)入冷卻裝置，在還原條件下冷卻至200℃后排放。
內(nèi)熱式熱解爐排放的尾氣經(jīng)稀釋槽與空氣混合后作為熱源，送入外熱式回轉(zhuǎn)爐加熱回轉(zhuǎn)爐的外壁，間接干燥回轉(zhuǎn)爐內(nèi)筒中的混合物，實(shí)現(xiàn)熱解爐尾氣的燃燒再利用。
測試結(jié)果
使用國標(biāo)GB 5086.2水平振蕩法對處理后鉻渣進(jìn)行毒性浸出試驗(yàn)，測得水溶性鉻小于0.2mg/L，低于國標(biāo)GB 5085.3危險(xiǎn)廢物上限1.5mg/L。
實(shí)施例3將鉻渣磨至60目后，與脫水污泥(含水率60％)混合，鉻渣與污泥的質(zhì)量比為1∶0.5，將混合物經(jīng)螺旋加料器送入外熱式回轉(zhuǎn)爐內(nèi)筒中進(jìn)行預(yù)熱干燥，混合物在外熱式回轉(zhuǎn)爐內(nèi)筒中停留時(shí)間4小時(shí)，使干燥后的混合物含水率低于5％。
還原燃燒爐以天然氣為燃料，控制還原燃燒爐中空氣過剩系數(shù)0.8，產(chǎn)生的熱氣體溫度為500℃，氧氣含量＜0.5％，產(chǎn)生的高溫?zé)釟怏w引入內(nèi)熱式熱解爐。
將經(jīng)外熱式回轉(zhuǎn)爐預(yù)熱后的混合物送入內(nèi)熱式熱解爐，在無氧或缺氧的條件下直接接觸溫度在500℃左右的高溫?zé)釟怏w進(jìn)行熱解處理，停留時(shí)間為4小時(shí)。污泥在此過程中熱解為半焦和還原性揮發(fā)氣體，二者在高溫條件下具有強(qiáng)還原作用，能夠迅速將鉻渣還原。熱解處理后的碳化產(chǎn)品進(jìn)入冷卻裝置，在還原條件下冷卻至200℃后排放。
內(nèi)熱式熱解爐排放的尾氣經(jīng)稀釋槽與空氣混合后作為熱源，送入外熱式回轉(zhuǎn)爐加熱回轉(zhuǎn)爐的外壁，間接干燥回轉(zhuǎn)爐內(nèi)筒中的混合物，實(shí)現(xiàn)熱解爐尾氣的燃燒再利用。
測試結(jié)果使用國標(biāo)GB 5086.2水平振蕩法對處理后鉻渣進(jìn)行毒性浸出試驗(yàn)，測得水溶性鉻小于1.3mg/L，低于國標(biāo)GB 5085.3危險(xiǎn)廢物上限1.5mg/L。
權(quán)利要求
1.一種鉻渣的熱解處理方法，其特征在于包括以下步驟1)將鉻渣磨碎后與脫水污泥混合，鉻渣與脫水污泥的質(zhì)量比為1∶0.5～2，將混合物送入外熱式回轉(zhuǎn)爐內(nèi)筒中進(jìn)行預(yù)熱干燥，混合物在外熱式回轉(zhuǎn)爐內(nèi)筒中停留時(shí)間為0.25～4小時(shí)，使干燥后的混合物含水率低于5％；2)還原燃燒爐以天然氣為燃料，控制還原燃燒爐中空氣過剩系數(shù)小于1，使產(chǎn)生的熱氣體溫度在500～650℃，氧氣含量＜0.5％，產(chǎn)生的高溫?zé)釟怏w引入內(nèi)熱式熱解爐；3)將經(jīng)外熱式回轉(zhuǎn)爐預(yù)熱后的混合物送入內(nèi)熱式熱解爐，在無氧或缺氧的條件下直接接觸溫度為500～650℃的高溫?zé)釟怏w進(jìn)行熱解處理，停留時(shí)間為0.25～4小時(shí)，使污泥在此過程中熱解為半焦和還原性揮發(fā)氣體，實(shí)現(xiàn)鉻渣還原，熱解處理后的碳化產(chǎn)品冷卻后排放；4)內(nèi)熱式熱解爐排放的尾氣經(jīng)稀釋槽與空氣混合后作為熱源，送入外熱式回轉(zhuǎn)爐加熱回轉(zhuǎn)爐的外壁，間接干燥回轉(zhuǎn)爐內(nèi)筒中的混合物，實(shí)現(xiàn)熱解爐尾氣的燃燒再利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的鉻渣的熱解處理方法，其特征在于所述的脫水污泥含水率在60～80％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的鉻渣的熱解處理方法，其特征在于所述的脫水污泥可用餐廚垃圾、食品水產(chǎn)廢棄物、農(nóng)林畜廢棄物代替，采用其中的一種或幾種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鉻渣的熱解處理方法，使用城市污水處理廠的脫水污泥作為添加劑，首先將鉻渣與污泥按比例混合后，送入外熱式回轉(zhuǎn)爐中預(yù)熱干燥，然后送入內(nèi)熱式熱解爐進(jìn)行熱解反應(yīng)，內(nèi)熱式熱解爐中的高溫?zé)徇€原氣體從還原燃燒爐引入，還原處理后的熱解產(chǎn)品經(jīng)冷卻后排放。內(nèi)熱式熱解爐的尾氣經(jīng)稀釋槽與空氣混合后，進(jìn)入外熱式回轉(zhuǎn)爐用以間接干燥污泥與鉻渣的混合物。本發(fā)明在解毒鉻渣的同時(shí)，又能夠有效處置污泥，并且有效的利用能源，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
文檔編號F23G7/00GK101053908SQ20071004112
公開日2007年10月17日 申請日期2007年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月24日
發(fā)明者孔海南, 張大磊, 吳德意, 胡湛波, 隋艷明 申請人:上海交通大學(xué)