一种铬渣及铬污染土壤湿法解毒联合生物修复的方法与流程

拌罐，制成含铬料浆；
15.步骤二：将含铬料浆输送至酸化还原罐，进行酸化还原反应；得到酸化还原后含 铬料浆；
16.步骤三：将酸化还原后含铬料浆输送至还原稳定化罐，进行还原及稳定化反应得 到稳定后含铬料浆；
17.步骤四：将稳定后含铬料浆输送至板框压滤系统进行固液分离，其中滤液流入湿 法解毒反应罐回用，脱水泥饼进行生物还原稳定化处理得到稳定化后的脱水泥饼；
18.步骤五：向稳定化后的脱水泥饼中投加微生物碳源进行生物还原稳定化处理。
19.进一步的改进，所述步骤一中，预处理是将铬渣及铬污染土壤进行破碎和筛 分，去除大颗粒物料后输送至泥浆搅拌罐，制成所述含铬料浆，含铬料浆中固液 质量比为1：1～1：3。
20.进一步的改进，所述步骤二中，所述酸化还原反应通过加入酸化还原反应药 剂进行；所述的酸化还原反应药剂包括浓硫酸、有机酸、羟基羧酸盐、硫酸亚铁， 酸化还原反应药剂将cr
6
离子从固相中转移至液相中，进入液相的cro
42
‑
和cr2o
72
‑
离子通过硫酸亚铁还原后由cr
6
离子转变为cr
3
离子；
21.酸化还原反应时，酸化还原罐中ph保持在5～6，酸化还原反应时间为2～5h；
22.所述酸化还原罐中固液质量比控制在1：3～1：4；
23.所述酸化还原反应药剂为浓硫酸、有机酸、羟基羧酸盐、硫酸亚铁配置好的混合 物，混合物质量投加比为含铬料浆质量的20％～80％；配置好的溶液中浓硫酸的质 量百分数为20～30％，有机酸的质量百分数为10％～15％，羟基羧酸盐的质量百分数 为8％～15％，硫酸亚铁的质量百分数为40％～50％；
24.所述有机酸为乙酸、酒石酸、柠檬酸中的一种或两种组合物；
25.所述羟基羧酸盐为酒石酸钾钠、酒石酸钠、柠檬酸钠的一种或两种组合物。
26.进一步的改进，所述步骤三中，还原稳定化罐中还原稳定化反应时间为2～3h；
27.所述还原稳定化罐中固液质量比控制在1：3～1：4；所述还原稳定化药剂投加质 量百分数为1％～6％；
28.所述还原稳定化药剂中还原成分为亚硫酸钠、焦亚硫酸钠中的一种或两种；稳定 化成分包括磷酸盐、活性二氧化硅和氧化铝；
29.所述稳定化成分中磷酸盐的质量百分数为35％～50％、活性二氧化硅的质量百分数 为35％～50％、氧化铝的质量百分数为15％～25％；
30.所述还原稳定化药剂中还原成分与稳定化成分的质量比为1：2～1：5。
31.所述有机酸为乙酸、酒石酸、柠檬酸中的一种或两种组合物。
32.所述羟基羧酸盐为酒石酸钾钠、酒石酸钠、柠檬酸钠的一种或两种组合物
33.进一步的改进，所述磷酸盐为磷酸二氢钾、磷酸二氢钙、羟基磷灰石、焦磷 酸钠、重过磷酸钙的一种或两种以上任意比例的组合物。
34.进一步的改进，所述步骤四中，稳定后含铬料浆输送至板框压滤系统进行固 液分离，其中滤液流入湿法解毒反应罐回用，脱水泥饼进行生物还原稳定化处理。
35.进一步的改进，所述步骤五中，所述脱水泥饼中投加的微生物碳源质量百分 数为0.5％～2.5％；
原理在于：传统的浓硫酸
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硫酸亚铁湿法解毒中，大量浓硫酸的投加易生成硫酸 钙沉淀而影响六价铬的溶出。本发明采用有机酸、羟基羧酸盐替代部分浓硫酸， 通过离子交换作用、络合作用等，将六价铬离子从固相中转移至水相中，减少硫 酸钙沉淀的产生，提高酸浸阶段六价铬的溶出。且有机酸可作为电子供体，提供 还原氛围，有利于长期稳定性的保障。
54.步骤三：将酸化还原反应后的料浆输送至还原稳定化罐，进行进一步还原及稳定 化反应。还原稳定化罐中还原稳定化反应时间为2～3h，固液比控制在1：3～1：4。 其中，还原稳定化药剂为配置好的药剂，投加质量百分数为1％～6％。还原成分 为亚硫酸钠、焦亚硫酸钠中的一种或两种；稳定化成分为磷酸盐、活性二氧化硅、 氧化铝。还原稳定化药剂中还原成分与稳定化成分的质量比为1：2～1：5。稳定 化成分中磷酸盐的质量百分数为35％～50％、活性二氧化硅的质量百分数为 35％～50％、氧化铝的质量百分数为15％～25％。其中，磷酸盐为磷酸二氢钾、磷 酸二氢钙、羟基磷灰石、焦磷酸钠、重过磷酸钙的一种或两种以上任意比例的组 合物。
55.本发明采用还原稳定化药剂的目的及原理在于：1)本项目在前一步酸化还原的 基础上，采用还原成分进行进一步还原反应，还原六价铬至三价铬。2)相比石 灰中和沉淀法，稳定化药剂投加量较少，增容比也较小，且可以和铬以及其他重 金属元素发生综合稳定化反应。磷酸盐、活性二氧化硅、氧化铝通过表面吸附机 理和络合反应可以与重金属反应并生成稳定的重金属矿物盐。且反应后物料可以 维持在中性或弱酸性，更利于后期长期稳定性。
56.步骤四：将还原稳定化后的料浆输送至板框压滤系统进行固液分离，其中滤液流 入湿法解毒反应罐回用，脱水泥饼进行生物还原稳定化处理。
57.步骤五：向脱水泥饼中投加微生物碳源进行生物还原稳定化处理，保证处理后物 料的长期稳定性。微生物碳源为腐殖质土、麦麸的混合物，其中腐殖质土、麦麸 的质量百分比为1：15～1：20。微生物碳源质量百分数为0.5％～2.5％。
58.本发明在湿法解毒结束后，再采用生物稳定化工艺的目的和原理在于：铬渣湿法 解毒结束后直接填埋，无法保持长效还原氛围及长期稳定性，填埋一定时间后有 大量“返黄”的迹象。通过向土壤环境中投加微生物碳源来刺激铬还原菌的新陈代 谢和繁殖，通过促进生物还原作用将六价铬还原为三价铬。腐殖质土、麦麸一方 面能够作为电子供体，将淤泥质土壤中的六价铬还原成三价铬。同时，腐殖质上 有许多功能团—cooh、—nh3、苯酚官能团等，可以对三价铬专性吸附。
59.实施例1：
60.湖南长沙某铬盐厂原址的铬渣，六价铬总量8718mg/kg，六价铬浸出浓度 87.5mg/l。
61.步骤一：将铬渣筛分、破碎预处理后，去除大颗粒物料后输送至泥浆搅拌罐，制 成含铬料浆，控制料浆固液比含量为1：2。
62.步骤二：将含铬料浆输送至酸化还原罐，投加浓硫酸、乙酸、酒石酸钠、硫酸亚 铁进行反应。酸化还原罐中ph保持在5～6，酸化还原反应时间为5h，固液比控 制在1：3。浓硫酸、乙酸、酒石酸钠、硫酸亚铁溶液质量投加百分数为80％； 其中浓硫酸的质量百分数为30％，有机酸的质量百分数为10％，羟基羧酸盐的 质量百分数为10％，硫酸亚铁的质量百分数为50％。
63.步骤三：将酸化还原反应后的料浆输送至还原稳定化罐，进行进一步还原及稳定 化反应。反应时间为3h，固液比控制在1：3。其中，还原稳定化药剂投加质量 百分数为5％。还原成分为亚硫酸钠；稳定化成分为磷酸二氢钾、活性二氧化硅、 氧化铝。还原稳定化药剂中还原成分与稳定化成分的质量比为1：4。稳定化成 分中磷酸盐的质量百分数为50％、活性二氧化硅的质量百分数为30％、氧化铝 的质量百分数为20％。
64.步骤四：将还原稳定化后的料浆输送至板框压滤系统进行固液分离，其中滤液流 入湿法解毒反应罐回用，脱水泥饼进行生物还原稳定化处理。
65.步骤五：向脱水泥饼中投加腐殖质土、麦麸的混合物进行生物还原稳定化处理， 保证处理后物料的长期稳定性。其中腐殖质土、麦麸的质量百分比为1：20。微 生物碳源质量百分数为2％。取湿法解毒后及生物还原稳定化处理后的铬渣进行 检测，结果如表1：
66.表1铬渣湿法解毒效果表
[0067][0068]
由以上数据可知，采用本发明湿法解毒后的铬渣中六价铬总量达到12.3mg/kg， 六价铬浸出浓度未检出。对生物还原稳定化反应后进行连续检测30d，铬渣中的 六价铬总量及浸出浓度维持稳定。
[0069]
实施例2：
[0070]
湖南长沙某铬盐厂原址的铬渣与土壤混合物，六价铬总量4787mg/kg，六价铬浸 出浓度66mg/l。
[0071]
步骤一：将铬渣与土壤混合物筛分、破碎预处理后，去除大颗粒物料后输送至泥 浆搅拌罐，制成含铬料浆，控制料浆固液比含量为1：2。
[0072]
步骤二：将含铬料浆输送至酸化还原罐，投加浓硫酸、柠檬酸、柠檬酸钠、硫酸 亚铁进行反应。酸化还原罐中ph保持在5～6，酸化还原反应时间为4h，固液比 控制在1：3。浓硫酸、柠檬酸、柠檬酸钠、硫酸亚铁溶液质量投加百分数为60％； 其中浓硫酸的质量百分数为25％，有机酸的质量百分数为10％，羟基羧酸盐的 质量百分数为15％，硫酸亚铁的质量百分数为50％。
[0073]
步骤三：将酸化还原反应后的料浆输送至还原稳定化罐，进行进一步还原及稳定 化反应。反应时间为2h，固液比控制在1：3。其中，还原稳定化药剂投加质量 百分数为3％。还原成分为焦亚硫酸钠；稳定化成分为磷酸二氢钙、活性二氧化 硅、氧化铝。还原稳定化药剂中还原成分与稳定化成分的质量比为1：3。稳定 化成分中磷酸盐的质量百分数为45％、活性二氧化硅的质量百分数为30％、氧 化铝的质量百分数为25％。
[0074]
步骤四：将还原稳定化后的料浆输送至板框压滤系统进行固液分离，其中滤液流 入湿法解毒反应罐回用，脱水泥饼进行生物还原稳定化处理。
[0075]
步骤五：向脱水泥饼中投加腐殖质土、麦麸的混合物进行生物还原稳定化处理， 保证处理后物料的长期稳定性。其中腐殖质土、麦麸的质量百分比为1：20。微 生物碳源质量百分数为1.5％。取湿法解毒后及生物还原稳定化处理后的铬渣进 行检测，结果如表2：
[0076]
表2铬渣与土壤混合物湿法解毒效果表
[0077][0078][0079]
由以上数据可知，采用本发明湿法解毒后的铬渣与土壤混合物中六价铬总量达到 15.8mg/kg，六价铬浸出浓度未检出。对生物还原稳定化反应后进行连续检测30d， 铬渣中的六价铬总量及浸出浓度维持稳定。
[0080]
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在 本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易 见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发 明要求保护的范围。
[0081]
上述仅为本发明的一个具体导向实施方式，但本发明的设计构思并不局限于 此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明的保护范 围的行为。