專利名稱：生物直接解毒鉻渣中六價(jià)鉻的鉻渣處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉻渣綜合治理的方法，特別涉及一種生物直接解毒鉻渣中六價(jià)鉻的鉻渣處理方法。
背景技術(shù)：
鉻渣是鉻鹽生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，主要污染物是六價(jià)鉻(重量含量為0.3-1.5％)，可通過消化道、呼吸道、皮膚和粘膜侵入人體，導(dǎo)致便血、嘔吐、腹瀉、鼻炎、鼻中隔糜爛、支氣管哮喘、肺癌和支氣管癌等病灶。
鉻渣成分比較復(fù)雜，而且利用價(jià)值不大，因此國(guó)際上主要采用解毒后填埋的處理方法。鉻渣解毒的實(shí)質(zhì)就是利用還原劑將劇毒性的六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻。濕法解毒鉻渣不會(huì)產(chǎn)生粉層污染，所以比較受到人們的關(guān)注。
鉻渣濕法解毒的最簡(jiǎn)單技術(shù)是直接化學(xué)還原，即利用還原劑直接將鉻渣中的六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻。這種方法雖然比較簡(jiǎn)單，但存在二個(gè)問題首先，鉻渣中部分六價(jià)鉻被包埋在顆粒內(nèi)部，還原劑很難與其進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，造成解毒不徹底；其次，鉻渣中水溶性六價(jià)鉻(濃度超過1％)被還原成三價(jià)鉻后，具有一定的“活性”，長(zhǎng)期暴露在空氣中可能被再氧化成六價(jià)鉻。
為了提高解毒效率，可以采用兩步法處理六價(jià)鉻。第一步是用水溶液對(duì)鉻渣進(jìn)行預(yù)處理，將固相中的六價(jià)鉻盡可能轉(zhuǎn)移到水溶液中。中國(guó)專利“鉻渣除毒綜合利用法”(CN1038771A)采用稀酸(鹽酸)中和鉻渣，使得鉻渣中大部分酸溶性六價(jià)鉻進(jìn)入液相。該方法需要消耗大量酸，治理成本較高，難以推廣。中國(guó)專利“鉻渣水溶解毒綜合利用法”(CN1201836A)不加酸直接水溶鉻渣中的六價(jià)鉻。中國(guó)專利“堿解鉻浸出渣處理工藝”(CN1110196A)采用碳酸鈉處理鉻渣，是部分鉻酸鈣轉(zhuǎn)化成碳酸鈣，進(jìn)而提高六價(jià)鉻的溶出率。經(jīng)過預(yù)處理后，絕大部分六價(jià)鉻從鉻渣進(jìn)入溶液，解毒的重點(diǎn)變成廢水脫鉻。
去除溶液中六價(jià)鉻的方法有鋇鹽沉淀法或藥劑(如硫化鈉、硫酸亞鐵或亞硫酸鹽還原)還原法。然而，由于藥劑價(jià)格太高，直接影響到技術(shù)的應(yīng)用。中國(guó)專利“微生物治理電鍍廢水新技術(shù)”(CN1096769A)采用微生物反應(yīng)將六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻，可使治理成本大大降低。
雖然洗滌-還原(或沉淀)組合技術(shù)解毒鉻渣可在一定程度上提高解毒的效果，降低處理成本，但由于晶體的包裹的作用，仍然有部分六價(jià)鉻不能進(jìn)入液相，造成解毒仍然不能達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。上述專利也都未提及深度還原鉻渣中的六價(jià)鉻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是解決現(xiàn)有濕法還原存在的處理成本高、解毒不徹底的問題。采用二氧化碳廢氣中和鉻渣/水體系的pH值，然后再利用微生物直接將鉻渣中的六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻，最終達(dá)到解毒的目的。
本發(fā)明提供的的生物直接解毒鉻渣中六價(jià)鉻的鉻渣處理方法的原理如下首先用廢二氧化碳調(diào)節(jié)鉻渣/水體系的pH值，主要進(jìn)行如下反應(yīng)
通過上述化學(xué)反應(yīng)，不僅可以降低體系的pH值，而且還能將鉻渣中的酸溶性六價(jià)鉻轉(zhuǎn)化成水溶性六價(jià)鉻。
經(jīng)過二氧化碳處理后，水中的六價(jià)鉻可以用硫酸還原菌(SBR)進(jìn)行生物還原，并回收鉻，殘留在鉻渣中的六價(jià)鉻直接用由SBR、Pseudomonas putida和Escherichia coli組成的復(fù)合菌液還原，達(dá)到徹底解毒的目的。
奔發(fā)明提供的生物直接解毒鉻渣中六價(jià)鉻的鉻渣處理方法，其步驟如下1)將鉻渣濕法粉碎，加水制成鉻渣漿液，然后用酸性廢棄物調(diào)節(jié)鉻渣漿液的pH值和鹽度，所述鉻渣漿液中固體顆粒粒徑50-200目，液固比5-15(w/w)，pH值為6-9，壓力1-5atm，溫度15-80℃，鹽度為5-100g/L，反應(yīng)時(shí)間0.5-10小時(shí)；2)對(duì)上述鉻渣漿液進(jìn)行固液分離；3)分離得到的溶液中接入?yún)捬蹙?，使溶液中的六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻后回收，生物接種量0.5-20％4)將分離得到的固體渣與水按1∶5-1∶20(w/w)混合，通入酸性廢棄物，使體系的pH值為6-9，再接種重量百分比濃度為2-20％的厭氧菌菌液，在15-90℃溫度，1-5atm的壓力下，進(jìn)行微生物還原反應(yīng)1-100小時(shí)，將固體渣中殘余的固態(tài)六價(jià)鉻直接還原成三價(jià)鉻；所述酸性廢棄物為二氧化碳?xì)怏w；所述厭氧菌菌液為SBR、Pseudomonas putida、和Escherichia coli組成的復(fù)合菌液。
整個(gè)工藝過程中，廢水可在系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行循環(huán)使用。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于首先，二氧化碳可使用溫室的廢二氧化碳，廢二氧化碳作為中和劑和脫鹽劑，不僅減少酸的消耗，而且能夠固定溫室氣體二氧化碳；其次，利用生物反應(yīng)將水中鉻還原，不僅處理成本大大降低，而且能夠回收鉻資源；另外，本發(fā)明還利用微生物還原反應(yīng)直接將鉻渣中殘余的六價(jià)鉻還原，大大提高解毒效率。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例11)取1噸鉻渣加3噸水，用球磨粉碎機(jī)將鉻渣粉碎成200目，再加7噸水，制成鉻渣漿液，邊攪拌邊通二氧化碳，體系壓力1atm，pH值9，溫度15℃，鹽度為5g/L；2)5小時(shí)后對(duì)上述鉻渣漿液進(jìn)行固液分離；3)分離得到的溶液中接入5％SBR、Pseudomonas putida、和Escherichia coli組成的復(fù)合菌液，使溶液中的六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻后回收，4)將分離得到的固體渣加入5噸水，繼續(xù)通二氧化碳，然后接種2％SBR、Pseudomonas putida、和Escherichia coli組成的復(fù)合菌液，在15℃溫度，1atm的壓力下，進(jìn)行微生物還原反應(yīng)100小時(shí)，將渣中殘余的固態(tài)六價(jià)鉻直接還原成三價(jià)鉻；其結(jié)果水中六價(jià)鉻濃度小于0.5mg/L，處理渣中酸溶性六價(jià)鉻濃度小于30mg/kg。整個(gè)過程中，廢水可在系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行循環(huán)使用。
實(shí)施例21)取1噸鉻渣加3噸水，用球磨粉碎機(jī)將鉻渣粉碎成80目，再加12噸水，制成鉻渣漿液，邊攪拌邊通二氧化碳，體系壓力2atm，pH值8，溫度35℃，鹽度為60g/L；2)10小時(shí)后對(duì)上述鉻渣漿液進(jìn)行固液分離；3)分離得到的溶液中接入10％厭氧菌，使溶液中的六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻后回收，4)將分離得到的固體渣加入10噸水，繼續(xù)通二氧化碳，然后接種12％SBR、Pseudomonas putida、和Escherichia coli組成的復(fù)合菌液(厭氧菌)，在35℃溫度，2atm的壓力下，進(jìn)行微生物還原反應(yīng)10小時(shí)，將渣中殘余的固態(tài)六價(jià)鉻直接還原成三價(jià)鉻；其結(jié)果水中六價(jià)鉻濃度小于0.5mg/L，處理渣中酸溶性六價(jià)鉻濃度小于50mg/kg。整個(gè)過程中，廢水可在系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行循環(huán)使用。
實(shí)施例31)取1噸鉻渣加3噸水，用球磨粉碎機(jī)將鉻渣粉碎成50目，再加2噸水，制成鉻渣漿液，邊攪拌邊通二氧化碳，體系壓力5atm，pH值6，溫度80℃，鹽度為100g/L；2)0.5小時(shí)后對(duì)上述鉻渣漿液進(jìn)行固液分離；3)分離得到的溶液中接入20％厭氧菌，使溶液中的六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻后回收，4)將分離得到的固體渣加入20噸水，繼續(xù)通二氧化碳，然后接種20％SBR、Pseudomonas putida、和Escherichia coli組成的復(fù)合菌液，在90℃溫度，5atm的壓力下，進(jìn)行微生物還原反應(yīng)1小時(shí)，將渣中殘余的固態(tài)六價(jià)鉻直接還原成三價(jià)鉻；其結(jié)果水中六價(jià)鉻濃度小于0.5mg/L，處理渣中酸溶性六價(jià)鉻濃度小于40mg/kg。整個(gè)過程中，廢水可在系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行循環(huán)使用。
權(quán)利要求
1.一種生物直接解毒鉻渣中六價(jià)鉻的鉻渣處理方法，其步驟如下1)將鉻渣濕法粉碎，加水制成鉻渣漿液，然后用酸性廢棄物調(diào)節(jié)鉻渣漿液的pH值和鹽度，所述鉻渣漿液中固體顆粒粒徑50-200目，液固比5-15(w/w)，pH值為6-9，壓力1-5atm，溫度15-80℃，鹽度為5-100g/L，反應(yīng)時(shí)間0.5-10小時(shí)；2)對(duì)上述鉻渣漿液進(jìn)行固液分離；3)分離得到的溶液中接入?yún)捬蹙?，使溶液中的六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻后回收，生物接種量0.5-20％；4)將分離得到的固體渣與水按1∶5-1∶20(w/w)混合，通入酸性廢棄物，使體系的pH值為6-9，再接種重量百分比濃度為2-20％的厭氧菌菌液，在15-90℃溫度，1-5atm的壓力下，進(jìn)行微生物還原反應(yīng)1-100小時(shí)，將固體渣中殘余的固態(tài)六價(jià)鉻直接還原成三價(jià)鉻；所述酸性廢棄物為二氧化碳?xì)怏w；所述厭氧菌菌液為SBR、Pseudomonas putida、和Escherichia coli組成的復(fù)合菌液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生物直接解毒鉻渣中六價(jià)鉻的鉻渣處理方法，其步驟為將鉻渣進(jìn)行濕法粉碎制成鉻渣漿液，用酸性廢棄物調(diào)節(jié)鉻渣漿液的pH值和鹽度；對(duì)鉻渣漿液進(jìn)行固液分離；分離得到的溶液中接入?yún)捬蹙?，使溶液中六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻后回收；將分離得到的固體渣與水和酸性廢棄物混合，接入?yún)捬蹙M(jìn)行微生物還原反應(yīng)，將渣中殘余的固態(tài)六價(jià)鉻直接還原成三價(jià)鉻；酸性廢棄物為二氧化碳?xì)怏w；所述厭氧菌為SBR、Pseudomonas putida、和Escherichia coli組成的復(fù)合菌液。本方法低溫、低壓進(jìn)行，不僅解毒徹底，而且處理成本低，具有明顯的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。
文檔編號(hào)B09B3/00GK1733375SQ20041007014
公開日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2004年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月3日
發(fā)明者曹宏斌, 張懿 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所