危險廢物（鉻渣）處理技術實踐探究
——以某工業園區鉻渣處理為例

袁鵬洲，唐 渭，李廷山，王志科，周小永

（中鐵科學研究院有限公司成都分公司，四川 成都 610000）

0 引言

隨著工業化進程加快以及環保政策的不斷趨嚴，我國危廢產量及處置需求仍將持續釋放。經過“十三五”的大力發展，危險廢物焚燒、填埋等無害化處置技術逐漸成熟，發展形成了很多先進技術并實現了工程應用。進入“十四五”期間，無論是在高質量發展、精細化管理的背景下，還是基于碳達峰碳中和的需求，危廢資源化利用是行業進一步發展的趨勢。近年來，各地各部門不斷完善危險廢物全流程管控體系建設，開展了打擊危險廢物環境違法系列行動。深度打好環境污染預防攻堅戰、持續改進自然環境品質，持續提高廣大群眾生態自然環境的得到感、幸福感和歸屬感。

1 鉻渣處理的必要性

六價鉻為吞入性毒物/吸入性極毒物，皮膚接觸可能導致敏感；更可能造成遺傳性基因缺陷，吸入可能致癌，對環境有持久危險性[1]。六價鉻是很容易被人體吸收的，它可通過消化、呼吸道、皮膚及粘膜侵入人體[2]。通過呼吸空氣中含有不同濃度的鉻酸酐時有不同程度的沙啞、鼻粘膜萎縮，嚴重時還可使鼻中隔穿孔和支氣管擴張等[3]。鉻渣污染將直接對周邊生活的人類健康造成危害，同時，對地下水具有非常嚴重的污染風險[4]。本項目處理鉻渣規模約38 632 t，鉻渣用防水噸袋裝存，分別堆存于廠區內五個區域。

2 鉻渣解毒治理目標

本項目總體治理目標是采用科學合理、技術可行、經濟可行、具有針對性與操作性的鉻渣治理（處置）技術來消除鉻渣對環境和人體的健康風險。

根據現有的回轉窯、當地經濟及技術條件、填埋場條件等因素實施鉻渣綜合治理及處置后，總體治理目標應達到國家相關標準要求，同時滿足保證環境安全，防止污染物進一步遷移和擴散的要求。項目利用現有回轉窯用于鉻渣干法解毒后進行一般工業固體廢物填埋場進行填埋處置。根據《鉻渣污染治理環境保護技術規范》（HJ/T 301—2007）鉻渣最終處理處置技術要求的浸出液中的污染控制指標的濃度限值[5]，本項目嚴格執行《鉻渣污染治理環境保護技術規范（暫行）》（HJ/T 301—2007），提出鉻渣解毒后進填埋場的污染控制指標為按照《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》（HJ/T 299—2007）制備的浸出液中危害成分的濃度限值為：ρ（總鉻）≤9 mg/L、：ρ（六價鉻）≤3 mg/L[6]。

3 鉻渣污染物濃度特征分析

在本項目所需處理鉻渣的五個鉻渣堆存區域分別取樣，每個區域取10 個樣品、混和均勻后縮分得到一個鉻渣樣品，共計5 個鉻渣樣品，依次記為1#～5#鉻渣。根據《鉻渣污染治理環境保護技術規范》（HJ/T 301—2007）中的規定進行各樣品浸出液的制備和危害成分的測定，結果如表1 所示。

表1 本項目鉻渣的六價鉻含量和浸出毒性測試結果

檢測結果由表1 可知，本項目鉻渣浸出液中總鉻質量濃度為386.3～437.4 mg/L，六價鉻質量濃度為191.1～240.9 mg/L，遠高于標準中要求ρ（總鉻）≤9 mg/L、ρ（六價鉻）≤3 mg/L 的限值，必須進行解毒處理。

4 鉻渣污染物處理工藝流程

針對本項目鉻渣為鉻鐵礦有鈣焙燒鉻渣且混有土壤、浸出毒性高的特點，綜合考慮鉻渣常用治理技術的成熟性、處理能力、資金水平、應用的適用性及不適用性等，采用回轉窯干法解毒技術。

鉻渣回轉窯干法解毒的工藝流程框圖如圖1 所示，主要工藝過程包括鉻渣和還原煤的破碎、燃料煤的破碎、配料以及還原焙燒和水淬冷卻。

圖1 鉻渣回轉窯干法解毒工藝流程框圖

進入轉窯的鉻渣和煤炭與高溫氣流逆流，經干燥、預熱進入高溫段時被加熱至900 ℃左右，六價鉻大部分被還原為三價鉻，繼續保持還原氣氛，經窯頭下料口落入冷卻螺旋，水淬冷卻后的還原渣由裝載機送到解毒后渣場暫存，經化驗合格后入填埋場填埋[7]。水淬用水可采用脫硫除塵廢水，脫硫除塵廢水因含有亞硫酸，亞硫酸具有強還原性，焙燒后的鉻渣水淬時六價鉻進一步得到還原，尤其是可以將部分酸溶性六價鉻還原為無毒的三價鉻，急劇冷卻[8]，也使高溫狀態下具有較高化學活性的三價鉻[9]，轉化為常溫條件下穩定的三價鉻。若在除塵的廢水中加入少量硫酸亞鐵，可以利用硫酸亞鐵的強還原性進一步對殘余的Cr6+進行還原處理。利用廢水治廢也可大大降低鉻渣處理費用[10]。

5 處理結果分析及機理

解毒處理后的鉻渣進行取樣檢測，每次取10 個樣品分別進行總鉻及六價鉻檢測，分析匯總檢測數據，數據匯總見表2。

表2 檢測結果數據匯總表

檢測結果可知，采用回轉窯干法解毒工藝對鉻渣進行處理是有效的，處理結果完全滿足處理目標要求。

其作用機理為鉻渣回轉窯干法解毒是將鉻渣與煤按一定比例混合后進入回轉窯進行還原焙燒，利用高溫下碳與一氧化碳的強還原性將鉻渣中的六價鉻還原，使其生成穩定無毒的三價鉻化合物，從而達到徹底解毒的目的[10]。為防止出爐的高溫堿性料中剛還原的三價鉻在空氣中冷卻時再度氧化成六價鉻，焙燒出料時采用水淬驟冷。

鉻渣在回轉窯中的解毒工藝，反應過程如式（1）～式（5）：

在回轉窯焙燒鉻渣過程中，當溫度達到500℃以上時，鉻化合物會以一定的反應速率發生氧化或還原反應，控制焙燒或冷卻過程中的還原氣氛，并優化其停留時間分布，就可有效完成鉻渣的解毒過程。

6 解毒鉻渣的填埋

一般工業固廢填埋場是專業性很強的作業過程，在解毒鉻渣填埋運行過程中，需要根據解毒鉻渣的日產生量，選用專門的工程機械完成運、鋪、推、碾壓和夯實等工程作業。攤平和碾壓可以提高解毒渣在填埋過程中的壓實程度，從而達到節省庫容、延長填埋場使用壽命、減少填埋場不均勻沉降、最大限度地發揮投資效益的目的。目前國內一般工業固廢填埋場使用的碾壓設備有推土機、壓實機等。

由于解毒鉻渣需經檢測合格后才能進入填埋場填埋，因此需要將處置后鉻渣二次轉運至填埋場。根據鉻渣的日處理量（約300～400 t/d），配備5 臺載重20 t 自卸汽車用于場內合格解毒渣的二次轉運。

為減輕進場道路及作業場所揚塵污染，需在主要作業點及道路上定時灑水，以保護場區內及周圍的空氣質量。封場的最終目的是為了使封場后維護工作減至最小，減少滲濾液的產生量；避免人、動物與解毒鉻渣的直接接觸。填埋場中解毒鉻渣達到填埋設計標高后需進行終場覆蓋，以達到阻止風與雨的侵蝕、減少地表水滲透到土壤層[11]，減少大氣降雨進入填埋土壤層，減少滲濾液產生量，保持安全處置場頂部的美觀及持續生態系統的作用[12]。

7 結論

本治理工程實施后具有十分明顯的社會效益，有益于地塊周邊及未來該地塊居民的公共健康，可解決因場地環境污染帶來的上訪問題，提高了社會的穩定程度。同時，也加強了居民和政府之間的相互信任、相互支持的聯系程度，進而提高了政府的威信和形象，有助于緩解當地社會矛盾。項目完成后，可以有效地提高政府的威信和形象，保障區域社會安定和經濟可持續發展。對維護社會穩定，促進經濟發展和民族團結有積極的意義，特別在增強政府公信力和民眾凝聚力方面起到極大的促進作用，為工程實踐中鉻渣處理提供了新思路。