一种超声波辅助处理含铬渣土的方法与流程

本发明属于土壤修复领域，更具体地，涉及一种超声波辅助处理含铬渣土的方法。

背景技术：

铬盐工业是重要的基础原料工业，广泛应用于金属表面处理、纺织、化工、轻工、冶金、机械等行业，在国民经济中占有重要的地位。铬盐的生产和应用会对土壤环境造成一定的污染，目前我国铬污染场地主要包括三部分：一是铬盐生产过程产生的危险废渣(铬渣)的堆放场地，二是铬盐厂关停后的遗留厂址，三是铬盐产品下游用户企业场地。铬(cr)在土壤中主要以六价铬(cr(vi))和三价铬(cr(iii))两种价态存在，其中，三价铬(cr(iii))毒性较小，而且在土壤中容易被土壤胶体吸附或形成沉淀，活性较低，对生物的毒害作用相对较轻；六价铬(cr(vi))与土壤胶体的吸附较弱，容易随地表径流污染周边地表水或下渗污染地下水和深层土壤。铬污染土壤经长期雨水冲淋后，大量的六价铬(cr(vi))随雨水溶渗、流失、渗入地表，从而污染地下水，也污染了江河、湖泊，进而危害农田、水产和人体健康。因此，亟需对铬污染场地进行治理，以减少铬污染土壤给环境以及人类带来的危害。我国“十一五规划”也已将铬渣治理列为五项急需实施的重点环境工程之一，铬渣治理迫在眉睫。

目前我国含铬渣土的无害化处理技术分为干法解毒、湿法解毒、微生物解毒以及稳定化/固定化四个方向，并且干法解毒和湿法解毒是铬渣及渣土混合物的主要的和彻底的处理方式。但上述方法均存在着处理步骤复杂，且容易造成环境的二次污染的问题。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种更为简化、清洁、高效的超声波辅助处理含铬渣土的方法。

本发明提供一种超声波辅助处理含铬渣土的方法，该方法包括以下步骤：

(1)特征分析：对含铬渣土进行六价铬含量浓度的检测分析；

(2)获得待处理渣料，其中，90％以上的所述渣料的粒径小于等于10mm；

(3)超声处理：将酸剂、还原剂、步骤(2)得到的渣料以及任选的水混合均匀并进行超声处理。

根据本发明，优选地，步骤(1)中特征分析还包括：对含铬渣土进行包括总铬的含量浓度、含水率的检测分析。本发明中，六价铬浓度检测方法可以参考《固体废物六价铬分析的样品前处理碱消解法(gb/5085.3-2007)》和《固体废物六价铬的测定二苯碳酰二肼分光光度法(gb15555.4-1995)》。对含铬渣土的特征分析可在现场建设实验室进行测定，也可以取样送至第三方检测，采用多点位取样混合，四分法对样品再次混合划分，任意取其中样品进行特征分析，掌握污染程度。

针对待处理的含铬渣土，若样品粒径均小于等于10mm，则可以直接进行超声处理，若样品掺有粒径大于10mm颗粒或铬渣、污染石块等，则需要进行预处理，以保证出料粒径不大于10mm。根据本发明，优选地，步骤(2)还包括预处理：将含铬渣土进行破碎、筛分，得到90％以上粒径小于等于10mm的渣料。预处理可以将含铬渣土投加至筛分破碎一体机中进行破碎和筛分，调整出料粒径为小于等于10mm，保证90％以上含铬渣土能够达到粒径要求。

完成预处理的含铬渣土与修复药剂混合均匀即可进行超声处理，其中，修复药剂包括酸剂和还原剂，根据本发明，优选地，所述酸剂为稀硫酸，质量浓度为20-30％；所述还原剂为硫酸亚铁。本发明中，各修复药剂的添加量可根据实际处理的污染程度进行调整，优选地，所述含铬渣土中每10000mg/kg六价铬，所述稀硫酸用量为含铬渣土总量的20-25％，所述硫酸亚铁用量为含铬渣土总量的20-25％。同时为保证充分混合均匀后铬渣浸没在溶液中，本领域技术人员可根据混合搅拌的状态适量添加水。

根据本发明，优选地，所述超声处理的频率为20-40khz，功率大于等于13w/l，超声处理时间为20-30min/次。超声处理可根据处理物料中铬渣所占比例的大小进行功率和时间的调整，铬渣含量大，功率和处理时间均可适当增加。

根据本发明，优选地，将步骤(3)中经过超声处理的混合物进行固液分离，得到铬渣。进一步优选地，将所述铬渣与生石灰混合均匀，待风干后进行解毒渣检测。此处生石灰的加入是为了沉淀被还原后的三价铬，并同时调节铬渣的酸碱度。根据本发明一种具体实施方式，对完成超声处理的混合物进行固液分离后，将分离得到的液体进行絮凝沉淀后选择达标排放或回用于下一循环处理；将分离得到的铬渣与生石灰混合处理后进行取样检测，确保达到处理要求。

根据本发明，优选地，上述超声波辅助处理含铬渣土的方法在包括以下部件的装置中进行：

超声清洗槽，所述超声清洗槽包括底板以及与底板垂直设置的侧板，其中一块所述侧板为可开合的挡板，所述挡板内侧设置有筛板；所述挡板的底边与底板通过转轴连接，所述挡板的上部通过插销与至少一个挡板相邻的侧板连接，所述筛板可拆卸地连接于所述底板和侧板；

地下水槽，用于容纳超声处理后的液体；

潜污泵，设置于所述地下水槽内，用于将地下水槽的液体抽至板框压滤机；

板框压滤机；

皮带传送机，用于传送超声处理后的固体，所述皮带机两侧设置有挡板，所述皮带为人字形皮带。其中，含铬渣土与修复药剂的混合以及所述超声处理均可在超声清洗槽中进行。

其中，含铬渣土与修复药剂的混合以及所述超声处理均可在超声清洗槽中进行。

根据本发明，优选地，所述底板与侧板上设置有超声震动点，所述超声震动点设置间距为20-30cm。

本发明中，具体操作可以包括：经过超声处理后，使用液压千斤顶将清洗槽后端顶起，打开清洗槽挡板，清洗液通过筛板流入地下水槽中，并由潜污泵抽至板框压滤机脱水。由于铬渣不能通过筛板，待滤水完成后，皮带机转入清洗槽下，打开筛板将铬渣倒入皮带传送机中出料，皮带机两侧设置挡板，皮带选择人字形皮带防滑。将上述传送出的铬渣与生石灰拌和均匀，风干后进行取样检测，检测方法可参考进料前对含铬渣土特征参数的检测方法，必要时可送往具有相应资质的第三方检测单位测试检验合格后的铬渣和板框压滤的泥饼经检测合格后可外运填埋，板框脱水可达标排放或循环配药使用。

由于铬渣属于危险废品，上述处理过程应尽量在密闭车间内进行，防止扬尘造成周围环境二次污染，车间内可根据情况采取喷雾降尘或者风机换气后布袋除尘等方式保障车间内施工人员安全，运行人员需进行必要的防护，如防粉尘口罩、乳胶手套等。

本发明利用超声波产生的空化作用将强化修复药剂浸入铬渣多孔结构内部，将铬渣表层和核心的六价铬全部还原为三价铬。与现有技术相比，本发明提供的超声波辅助处理含铬渣土的方法不仅减少了对环境的二次污染，简化了铬渣的处理，而且处理铬渣清洁高效，是一种全新且更为先进的处理方法。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了本发明的一个具体实施例的超声波辅助处理含铬渣土的工艺流程图。

图2示出了本发明的一个具体实施例的超声清洗槽的示意图。

图3示出了本发明的一个具体实施例的超声清洗槽震点分布的示意图。

附图标记说明：

1、挡板；2、筛板；3、潜污泵；4、人字形皮带；5、插销；6、震板；7、震点；8、侧板；9、底板。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。

以下实施例中主要检测方法如下：

1)《固体废物浸出毒性浸出方法旋转法》(gb5086.1-1997)。

2)《固体废物六价铬的测定二苯碳酰二肼分光光度法》(gb/t15555.4-1995)。

3)《固体物六价铬分析的样品前处理碱消解法》(gb5085.3-2007)。

4)《固体废物总铬的测定二苯碳酰二肼分光光度法》(gb/t15555.5-1995)。

以下实施例中超声波辅助处理含铬渣土的方法均在如下装置中进行：

超声清洗槽，包括底板以及与底板垂直设置的侧板，其中一块侧板为可开合的挡板，挡板内侧设置有筛板；挡板的底边与底板通过转轴连接，挡板的上部通过插销与挡板相邻的侧板连接，筛板可拆卸地连接于底板和侧板。超声清洗槽具体尺寸为：长25cm×宽20cm×深15cm，材质为304不锈钢。

地下水槽，用于容纳超声处理后的液体；

潜污泵，设置于地下水槽内，用于将地下水槽的液体抽至板框压滤机；

板框压滤机；

人字形皮带传送机，用于传送超声处理后的铬渣，皮带机两侧设置有挡板。

实施例1

采用3组平行实验，第1、2组含铬渣土投加量为1kg，第3组含铬渣土投加量为5kg。其中，含铬渣土取自于山东某六价铬污染场地，其中六价铬总量约12000mg/kg。

修复目标为六价铬总量不大于70mg/kg，浸出六价铬低于0.5mg/l，总铬低于1.5mg/l，ph值在6-9之间。

处理方法：将含铬渣土过5mm筛后投入超声清洗槽，在超声清洗槽内与25％稀硫酸、硫酸亚铁混合均匀后进行超声处理30min，超声处理频率为30khz，功率为200w。超声处理完成后经固液分离得到铬渣，将铬渣与生石灰拌和均匀，风干后进行检测。

其中，含铬渣土：25％稀硫酸：硫酸亚铁：生石灰＝1：0.3：0.3：0.15(质量比)。

三组样品经检测均达到修复目标。

实施例2

采用3组平行实验，第1、2组含铬渣土投加量为1kg，第3组含铬渣土投加量为5kg。其中，含铬渣土取自于山东某六价铬污染场地，其中六价铬总量约14000mg/kg。

修复目标为六价铬总量不大于70mg/kg，浸出六价铬低于0.5mg/l，总铬低于1.5mg/l，ph值在6-9之间。

处理方法：将含铬渣土过5mm筛后投入超声清洗槽，在超声清洗槽内与25％稀硫酸、硫酸亚铁混合均匀后进行超声处理30min，超声处理频率为40khz，功率为200w。超声处理完成后经固液分离得到铬渣，将铬渣与生石灰拌合均匀，风干后进行检测。

其中，含铬渣土：25％稀硫酸：硫酸亚铁：生石灰＝1：0.35：0.35：0.2(质量比)。

三组样品经检测均达到修复目标。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。