[發明專利]一種利用污水廠污泥和焚燒高溫煙氣的鉻渣還原脫毒方法

無效

• 申請號: 201010273385.0
• 申請日: 2010-09-06
• 公開（公告）號: CN101920087A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: 何品晶;邵立明;章驊;呂凡
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: A62D3/37
• 分類號: A62D3/37;A62D101/43
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發明屬于危險廢物處理技術領域，具體涉及一種利用污水廠污泥和焚燒高溫煙氣的鉻渣還原脫毒方法，可用于含六價鉻廢棄物的還原無害化處理。

背景技術

鉻渣是重鉻酸鹽生產中難以避免的副產物。其中含有的六價鉻具有極大的生物毒性，因此，鉻渣被我國和世界級大多數國家列為危險廢物，必須經脫毒無害化處理才能進行進一步的處置或利用，鉻渣無害化處理的基本途徑是六價鉻還原。

目前，鉻渣還原的基本方法有兩類：濕法和干法。

鉻渣濕法還原是將鉻渣與含還原劑的溶液混合，在酸性條件下進行反應，使六價鉻還原達到脫毒的目的；濕法還原的主要問題是二次污染較為嚴重，由于是在酸性條件下反應，還原處理后的溶液中重金屬含量高，必然帶來附加的污染風險和處理成本。

鉻渣干法還原是通過在650℃以上的高溫環境中，鉻渣與低氧并富含一氧化碳等還原氣體的氣氛接觸，使六價鉻還原達到脫毒的目的；這類處理方法的二次污染為尾氣，相對容易控制，因此是目前鉻渣脫毒的主要應用技術。

傳統的鉻渣干法還原脫毒技術為了形成高溫環境和富含一氧化碳的還原氣氛，必須投入大量的化石能源用于加熱和產生熱解氣體(一氧化碳等)，增加了處理的成本，而且也不符合環境與資源效益協調的原則。

為了減少或替代化石能源的消耗，已經嘗試了多種可能的途徑。如：

以硫磺粉替代還原劑(中國發明專利，公開號CN1792481)，在鉻渣還原的回轉窯中噴入硫磺粉共焙燒，硫磺轉化為SO₂用于還原鉻渣中的六價鉻(SO₂氧化為SO₃)。

以米糠替代還原劑(中國發明專利，公開號CN1827247)，把米糠與鉻渣均勻混合后，置于微波場中加熱進行氧化還原反應，利用米糠有機物部分氧化產生的一氧化碳等還原性氣體將鉻渣中的六價鉻還原為三價鉻。

以污泥替代還原劑(中國發明專利，專利號ZL?200710041125.9)，把污泥與鉻渣均勻混合后，先在外熱式回轉爐中預熱干燥，然后送入內熱式熱解爐，利用來自還原燃燒爐的高溫熱還原氣體對鉻渣進行還原，還原尾氣用于外熱式回轉爐的熱源；其中的還原燃燒爐以天然氣為燃料，控制空氣過剩系數小于1，以產生溫度在500-650℃的高溫熱還原氣體。

這些方法均在一定程度上減少了鉻渣還原劑的用量，但沒有能夠全部替代化石能源的消耗，同時也沒有提供還原過程尾氣二次污染(剩余還原氣體、污泥干燥產生的臭氣等)控制的完整方法。

發明內容

本發明的目的是公開一種利用污水廠污泥和焚燒爐高溫煙氣的鉻渣還原脫毒方法，其利用污水廠污泥作為產生鉻渣還原所需的一氧化碳的碳源，同時利用危險廢物焚燒爐的高溫煙氣(1100至1200℃)作為熱源，以補充污水廠污泥的低位熱值的不足。

本發明的技術方案如下，包括以下步驟：

第一步，鉻渣破碎至能通過振動篩；

第二步，過篩的鉻渣與污水廠脫水污泥均勻混合，鉻渣與污泥的配比為1∶2至1∶5(干基質量比)；

第三步，鉻渣與污泥混合物送入已預熱的水平回轉窯反應器，同時通入危險廢物焚燒爐的出爐高溫煙氣，與混合物同向通過水平回轉窯反應器，高溫煙氣中的氧氣量應為同時進入水平回轉窯反應器的混合物中污泥所含可燃物完全燃燒需氧量的80-90％，混合物在水平回轉窯反應器中停留時間30-45min即可排出，出窯煙氣經冷卻后返回危險廢物焚燒爐燃盡剩余的可燃氣體。

所述的振動篩是孔徑為3mm的振動篩。

所述的脫水污泥的含水率為70％至80％，其固體中的可燃分含量為65％至85％。

所述的鉻渣與污水廠脫水污泥均勻混合的要求是采用雙螺桿式攪拌機，在其中混合30min至均勻。

所述的已預熱的水平回轉窯反應器，預熱方式為水平回轉窯反應器先通危險廢物焚燒爐煙氣30-60min，預熱至700℃以上。

本發明的技術關鍵是焚燒爐煙氣與脫水污泥及鉻渣的配比，以及這一配比既需要保證脫水污泥的水分氣化并達到熱解溫度，又不至于引入過多的氧而破壞反應器內的還原氣氛。其可行性的分析過程如下：