专利名称：生物直接解毒铬渣中六价铬的铬渣处理方法
技术领域：
本发明涉及一种铬渣综合治理的方法，特别涉及一种生物直接解毒铬渣中六价铬的铬渣处理方法。
背景技术：
铬渣是铬盐生产过程中产生的固体废弃物，主要污染物是六价铬(重量含量为0.3-1.5％)，可通过消化道、呼吸道、皮肤和粘膜侵入人体，导致便血、呕吐、腹泻、鼻炎、鼻中隔糜烂、支气管哮喘、肺癌和支气管癌等病灶。
铬渣成分比较复杂，而且利用价值不大，因此国际上主要采用解毒后填埋的处理方法。铬渣解毒的实质就是利用还原剂将剧毒性的六价铬还原成三价铬。湿法解毒铬渣不会产生粉层污染，所以比较受到人们的关注。
铬渣湿法解毒的最简单技术是直接化学还原，即利用还原剂直接将铬渣中的六价铬还原成三价铬。这种方法虽然比较简单，但存在二个问题首先，铬渣中部分六价铬被包埋在颗粒内部，还原剂很难与其进行氧化还原反应，造成解毒不彻底；其次，铬渣中水溶性六价铬(浓度超过1％)被还原成三价铬后，具有一定的“活性”，长期暴露在空气中可能被再氧化成六价铬。
为了提高解毒效率，可以采用两步法处理六价铬。第一步是用水溶液对铬渣进行预处理，将固相中的六价铬尽可能转移到水溶液中。中国专利“铬渣除毒综合利用法”(CN1038771A)采用稀酸(盐酸)中和铬渣，使得铬渣中大部分酸溶性六价铬进入液相。该方法需要消耗大量酸，治理成本较高，难以推广。中国专利“铬渣水溶解毒综合利用法”(CN1201836A)不加酸直接水溶铬渣中的六价铬。中国专利“碱解铬浸出渣处理工艺”(CN1110196A)采用碳酸钠处理铬渣，是部分铬酸钙转化成碳酸钙，进而提高六价铬的溶出率。经过预处理后，绝大部分六价铬从铬渣进入溶液，解毒的重点变成废水脱铬。
去除溶液中六价铬的方法有钡盐沉淀法或药剂(如硫化钠、硫酸亚铁或亚硫酸盐还原)还原法。然而，由于药剂价格太高，直接影响到技术的应用。中国专利“微生物治理电镀废水新技术”(CN1096769A)采用微生物反应将六价铬还原成三价铬，可使治理成本大大降低。
虽然洗涤-还原(或沉淀)组合技术解毒铬渣可在一定程度上提高解毒的效果，降低处理成本，但由于晶体的包裹的作用，仍然有部分六价铬不能进入液相，造成解毒仍然不能达到国家排放标准。上述专利也都未提及深度还原铬渣中的六价铬。
发明内容
本发明的目的就是解决现有湿法还原存在的处理成本高、解毒不彻底的问题。采用二氧化碳废气中和铬渣/水体系的pH值，然后再利用微生物直接将铬渣中的六价铬还原成三价铬，最终达到解毒的目的。
本发明提供的的生物直接解毒铬渣中六价铬的铬渣处理方法的原理如下首先用废二氧化碳调节铬渣/水体系的pH值，主要进行如下反应
通过上述化学反应，不仅可以降低体系的pH值，而且还能将铬渣中的酸溶性六价铬转化成水溶性六价铬。
经过二氧化碳处理后，水中的六价铬可以用硫酸还原菌(SBR)进行生物还原，并回收铬，残留在铬渣中的六价铬直接用由SBR、Pseudomonas putida和Escherichia coli组成的复合菌液还原，达到彻底解毒的目的。
奔发明提供的生物直接解毒铬渣中六价铬的铬渣处理方法，其步骤如下1)将铬渣湿法粉碎，加水制成铬渣浆液，然后用酸性废弃物调节铬渣浆液的pH值和盐度，所述铬渣浆液中固体颗粒粒径50-200目，液固比5-15(w/w)，pH值为6-9，压力1-5atm，温度15-80℃，盐度为5-100g/L，反应时间0.5-10小时；2)对上述铬渣浆液进行固液分离；3)分离得到的溶液中接入厌氧菌菌液，使溶液中的六价铬还原成三价铬后回收，生物接种量0.5-20％4)将分离得到的固体渣与水按1∶5-1∶20(w/w)混合，通入酸性废弃物，使体系的pH值为6-9，再接种重量百分比浓度为2-20％的厌氧菌菌液，在15-90℃温度，1-5atm的压力下，进行微生物还原反应1-100小时，将固体渣中残余的固态六价铬直接还原成三价铬；所述酸性废弃物为二氧化碳气体；所述厌氧菌菌液为SBR、Pseudomonas putida、和Escherichia coli组成的复合菌液。
整个工艺过程中，废水可在系统内部进行循环使用。
本发明的优点在于首先，二氧化碳可使用温室的废二氧化碳，废二氧化碳作为中和剂和脱盐剂，不仅减少酸的消耗，而且能够固定温室气体二氧化碳；其次，利用生物反应将水中铬还原，不仅处理成本大大降低，而且能够回收铬资源；另外，本发明还利用微生物还原反应直接将铬渣中残余的六价铬还原，大大提高解毒效率。
具体实施例方式
实施例11)取1吨铬渣加3吨水，用球磨粉碎机将铬渣粉碎成200目，再加7吨水，制成铬渣浆液，边搅拌边通二氧化碳，体系压力1atm，pH值9，温度15℃，盐度为5g/L；2)5小时后对上述铬渣浆液进行固液分离；3)分离得到的溶液中接入5％SBR、Pseudomonas putida、和Escherichia coli组成的复合菌液，使溶液中的六价铬还原成三价铬后回收，4)将分离得到的固体渣加入5吨水，继续通二氧化碳，然后接种2％SBR、Pseudomonas putida、和Escherichia coli组成的复合菌液，在15℃温度，1atm的压力下，进行微生物还原反应100小时，将渣中残余的固态六价铬直接还原成三价铬；其结果水中六价铬浓度小于0.5mg/L，处理渣中酸溶性六价铬浓度小于30mg/kg。整个过程中，废水可在系统内部进行循环使用。
实施例21)取1吨铬渣加3吨水，用球磨粉碎机将铬渣粉碎成80目，再加12吨水，制成铬渣浆液，边搅拌边通二氧化碳，体系压力2atm，pH值8，温度35℃，盐度为60g/L；2)10小时后对上述铬渣浆液进行固液分离；3)分离得到的溶液中接入10％厌氧菌，使溶液中的六价铬还原成三价铬后回收，4)将分离得到的固体渣加入10吨水，继续通二氧化碳，然后接种12％SBR、Pseudomonas putida、和Escherichia coli组成的复合菌液(厌氧菌)，在35℃温度，2atm的压力下，进行微生物还原反应10小时，将渣中残余的固态六价铬直接还原成三价铬；其结果水中六价铬浓度小于0.5mg/L，处理渣中酸溶性六价铬浓度小于50mg/kg。整个过程中，废水可在系统内部进行循环使用。
实施例31)取1吨铬渣加3吨水，用球磨粉碎机将铬渣粉碎成50目，再加2吨水，制成铬渣浆液，边搅拌边通二氧化碳，体系压力5atm，pH值6，温度80℃，盐度为100g/L；2)0.5小时后对上述铬渣浆液进行固液分离；3)分离得到的溶液中接入20％厌氧菌，使溶液中的六价铬还原成三价铬后回收，4)将分离得到的固体渣加入20吨水，继续通二氧化碳，然后接种20％SBR、Pseudomonas putida、和Escherichia coli组成的复合菌液，在90℃温度，5atm的压力下，进行微生物还原反应1小时，将渣中残余的固态六价铬直接还原成三价铬；其结果水中六价铬浓度小于0.5mg/L，处理渣中酸溶性六价铬浓度小于40mg/kg。整个过程中，废水可在系统内部进行循环使用。
权利要求
1.一种生物直接解毒铬渣中六价铬的铬渣处理方法，其步骤如下1)将铬渣湿法粉碎，加水制成铬渣浆液，然后用酸性废弃物调节铬渣浆液的pH值和盐度，所述铬渣浆液中固体颗粒粒径50-200目，液固比5-15(w/w)，pH值为6-9，压力1-5atm，温度15-80℃，盐度为5-100g/L，反应时间0.5-10小时；2)对上述铬渣浆液进行固液分离；3)分离得到的溶液中接入厌氧菌菌液，使溶液中的六价铬还原成三价铬后回收，生物接种量0.5-20％；4)将分离得到的固体渣与水按1∶5-1∶20(w/w)混合，通入酸性废弃物，使体系的pH值为6-9，再接种重量百分比浓度为2-20％的厌氧菌菌液，在15-90℃温度，1-5atm的压力下，进行微生物还原反应1-100小时，将固体渣中残余的固态六价铬直接还原成三价铬；所述酸性废弃物为二氧化碳气体；所述厌氧菌菌液为SBR、Pseudomonas putida、和Escherichia coli组成的复合菌液。
全文摘要
本发明涉及一种生物直接解毒铬渣中六价铬的铬渣处理方法，其步骤为将铬渣进行湿法粉碎制成铬渣浆液，用酸性废弃物调节铬渣浆液的pH值和盐度；对铬渣浆液进行固液分离；分离得到的溶液中接入厌氧菌，使溶液中六价铬还原成三价铬后回收；将分离得到的固体渣与水和酸性废弃物混合，接入厌氧菌，进行微生物还原反应，将渣中残余的固态六价铬直接还原成三价铬；酸性废弃物为二氧化碳气体；所述厌氧菌为SBR、Pseudomonas putida、和Escherichia coli组成的复合菌液。本方法低温、低压进行，不仅解毒彻底，而且处理成本低，具有明显的经济和环境效益。
文档编号B09B3/00GK1733375SQ20041007014
公开日2006年2月15日 申请日期2004年8月3日 优先权日2004年8月3日
发明者曹宏斌, 张懿 申请人:中国科学院过程工程研究所