西寧市鉻渣綜合治理項目工程設計

劉會雄，黃守斌

（北京國環(huán)清華環(huán)境工程設計研究院有限公司，北京 100084）

1 工程概況

鉻渣是鉻鹽生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的一種有毒的工業(yè)固體廢棄物。青海西寧市歷史遺留鉻渣和污染土總量數(shù)量巨大（83.13萬噸）。為了綜合治理遺留鉻渣，國內某環(huán)境工程設計研究院承擔了項目設計和工藝運行的技術指導。

該項目共建設2座鉻渣解毒處理廠，楊溝灣鉻渣解毒處理廠的建設規(guī)模為10萬噸/年，日處理規(guī)模為350噸；付家寨鉻渣解毒處理廠的建設規(guī)模為15萬噸/年，日處理規(guī)模為500噸。均采用濕法（酸溶）解毒技術對鉻渣進行解毒，包括鉻渣篩分破碎、水溶性鉻的浸出和還原、酸化浸泡、酸溶性六價鉻的還原、解毒后鉻渣的脫水5個工段。解毒處理后的無毒鉻渣總量為62.57萬噸，按第II類一般工業(yè)固體廢物進行填埋，平均填埋量為1042噸/日。解毒后的鉻渣填埋在緊靠付家寨鉻渣堆放場的付家寨山石頭溝內。從2012年1月至2013年3月的運行數(shù)據(jù)看，該技術對鉻渣的解毒效果穩(wěn)定，可以達到設計目標。

1.1 鉻渣的來源及污染控制指標

該項目所要治理的鉻渣為原青海鉻鹽廠遺留下來的鉻渣，系該廠重鉻酸鈉生產(chǎn)過程中在浸濾工序排出的固體廢棄物，主要堆存于付家寨鉻渣堆放場、楊溝灣鉻渣堆放場和七一路延長段鉻渣堆放場。該項目在鉻渣堆放場中不同位置及不同深度處采取鉻渣樣品共17件/6孔，委托西寧市環(huán)境監(jiān)測站對樣品的總鉻含量和六價鉻浸出量進行測試分析，測試結果的平均值見表1。

表1 堆放場鉻渣浸出量測試結果

1.2 解毒后鉻渣污染控制指標

該工程采用鉻渣酸溶解毒技術對現(xiàn)存遺留鉻渣進行解毒處理，經(jīng)過解毒后的鉻渣按第Ⅱ類一般工業(yè)固體廢物進行填埋，鉻渣進入第Ⅱ類一般工業(yè)固體廢物填埋場的污染控制指標限值見表2。

表2 鉻渣填埋場的污染控制指標限值

2 工程設計

2.1 濕法解毒技術

2.1.1 機理

該技術采用濕法研磨技術將含鉻廢渣于濕球磨中充分混合并磨細至200目以上，然后定量加入酸性藥劑及輔助溶劑，破壞含鉻廢渣中的鉻酸鈣及鉻鋁酸鈣晶格結構，使含鉻廢渣中的80%水溶性六價鉻及酸溶性六價鉻溶解出來，轉入液相，經(jīng)反應生成氫氧化鉻，達到回收鉻資源，降低處置后鉻渣中鉻化合物含量，提高綜合利用率的目的。加入解毒藥劑，控制反應酸度，徹底處理鉻渣中的六價鉻，使其全部轉化為三價鉻，并固化在解毒后的鉻渣中，從而使鉻渣解毒處理后的浸取液六價鉻含量小于0.5mg/L，總鉻控制含量小于1.5mg/L，水浸pH值控制在6.5～8.5，處置后的鉻渣pH值控制在7左右。

（1）金屬氧化物的酸化

2.1.2 控制條件

加水比例：鉻渣∶水＝1∶1.5；鉻渣細度在200目以上；pH值5.5～6.5；酸化時間15min；還原時間30min；熟化時間12h；解毒后Cr6+浸出濃度＜1.5mg/L。

2.2 設計工藝流程（見下圖）

鉻渣濕法(酸溶)解毒技術工藝流程圖

2.3 工藝單元

（1）鉻渣篩分破碎

送到處置廠的鉻渣通過人工分揀或機械篩選，粒徑＜5cm的鉻渣直接進濕式球磨機給料系統(tǒng)，粒徑＞5cm的鉻渣經(jīng)鄂式破碎機破碎至＜5cm，然后再入球磨機。

（2）濕法球磨

通過物料傳送帶、均勻給送鉻渣料，并按鉻渣重量的1.5倍配送鉻渣濕球磨水量。在球磨機中利用溢流浮選的原理將鉻渣粉碎至200目左右。

（3）旋流分離

將球磨粉碎后的鉻渣料漿泵入旋流分離裝置，進行旋流分離，粒度小于200目的鉻渣料漿進入黏度調節(jié)池，粒度大于200目的鉻渣返回球磨機再進行濕磨粉碎。

（4）鉻資源回收

鉻渣料漿經(jīng)沉清后固液分離，鉻渣中大部分水溶性六價鉻進入液相，在酸性條件下以焦亞硫酸鈉還原，純堿中和使六價鉻轉化為三價鉻沉淀而達到回收鉻資源以減少解毒后鉻渣中總鉻含量的目的。

（5）酸化浸泡

鉻渣料漿中加入一定量的工藝循環(huán)水或清水調整料漿固液比，并在不斷攪拌下加入硫酸酸化，其pH值控制在3.5～5.5，以充分溶出鉻渣中的酸溶性及水溶性六價鉻。

（6）還原解毒

在完成酸解、水浸的鉻渣料漿中加入酸性還原劑硫酸亞鐵、焦亞硫酸鈉、亞硫酸鈉等，將鉻渣料漿的六價鉻徹底還原成三價鉻，并調節(jié)pH值使其轉化為氫氧化鉻而穩(wěn)定固化在解毒后的鉻渣中。

（7）熟化陳放

還原解毒后的鉻渣料漿于熟化池中陳放8～12小時，一是為了增加酸化浸泡和還原解毒的效果，保證還原解毒后的鉻渣符合環(huán)保標準要求；二是為了將液相中的三價鉻充分轉化為氫氧化鉻沉淀而穩(wěn)定固化在解毒后的鉻渣中。

（8）固液分離

熟化陳放后的鉻渣料漿經(jīng)檢驗合格后進入真空過濾機或壓濾機進行固液分離，脫水后的解毒鉻渣送至暫存場堆存，濾液進入工業(yè)水循環(huán)池，返回鉻渣濕球磨工序循環(huán)利用。

2.4 原材料、動力消耗（見表3）

表3 原材料、動力消耗表

2.5 鉻渣解毒場投資估算（見表4）

表4 投資估算

2.6 鉻渣解毒場成本分析（見表5）

表5 成本分析表

從表5可看出，藥劑費占經(jīng)營成本中的大部分，約為86.8%。其他部分的成本相對較少。

3 處理效果

2012年1月至2013年3月運行期間，西寧市環(huán)境監(jiān)測站對該項目處理后的鉻渣按《危險廢物鑒別標準-浸出毒性鑒別》（GB5085.3-2007）進行了浸出分析檢測，數(shù)據(jù)顯示，處理后的鉻渣浸出液中總鉻和六價鉻每日的檢測值均符合《鉻渣污染治理環(huán)境保護技術規(guī)范（暫行）》（HJ/T 301-2007）中規(guī)定的要求。可見該處理技術穩(wěn)定可靠，處理成本低，對同類污染治理項目具有一定的借鑒作用。