[发明专利]一种制革污泥热处理过程中铬的形态转化控制工艺

说明书

技术领域

本发明属于工业固体废弃物处理领域，特别是一种制革污泥热解过程中铬的形态转化控制工艺。

背景技术

制革污泥是制革行业的一种固体废弃物，它是一种工业污泥。由于制革加工过程中使用Cr³⁺盐为鞣剂，其吸收率为70%左右，约30%的Cr³⁺随水体进入污泥中,所以制革污泥富含三价铬盐。制革污泥中Cr³⁺对农作物、水生生物以及人类均有不良影响，同时，在自然环境中因为条件的改变，制革污泥中Cr³⁺有潜在生成Cr⁶⁺的危险，而Cr⁶⁺对环境的危害是非常明显的。此外，制革污泥水分含量较高，有机物含量高，容易腐烂，发出恶臭，并同时含有一定的病原微生物、寄生虫卵等，这些都会对环境造成一定的污染。

热处理包含焚烧和热解两种处理方式。焚烧一般在含氧的气氛中进行。热解一般在真空环境或非氧不燃气氛（如：氮气、氩气等气体）中进行。

制革污泥作为一种危险固废，其处置技术应具备减量化、稳定化和无害化的特点。制革污泥具有可燃性。焚烧可大幅降低制革污泥的体积，破坏制革污泥中的病原体，并可以回收一定的热能。在美国、日本、欧洲等很多国家都将危险固废用于焚烧发电，而新兴的工业国家也越来越多是这么做的。随着人们对环保意识的增强，我国制革污泥的焚烧处理比例会越来越大。制革污泥中富含重金属Cr，所以其在焚烧过程中重金属Cr的安全性是必须关注的。

焚烧可以在富氧的气氛（气氛中氧气足以支持污泥的充分燃烧）或在缺氧的含氧气氛（气氛中含有氧气，但是氧气量不足以支持污泥的充分燃烧）中进行。

由于制革污泥中Cr含量高达8500～25800 mg/kg （以干基计），且均为Cr³⁺。Cr³⁺并不是以离子态形式存在的，而是主要以与胶原纤维或其他蛋白质形成配位化合物（络合物）的形式存在。这是制革污泥与一般城市污水污泥或其他工业污泥的主要区别之一。所以，制革污泥热处理过程中重金属Cr的变化规律与城市污水污泥和其他工业污泥热处理过程中重金属Cr的变化规律是不一致的。

制革污泥的焚烧处理过程中Cr的变化规律研究较多。目前，主要有以下几种：

（一）制革污泥富氧焚烧

热处理过程会产生炉渣、飞灰和烟气。制革污泥单独或与煤混拼富氧焚烧时，焚烧温度为500～900℃，Cr在炉渣中的富集率为75%～92%，其余的散逸到飞灰中，同时焚烧过程会使一部分Cr³⁺氧化为高毒性的Cr⁶⁺，提高了环境风险；飞灰中总铬、六价铬含量均高于炉渣，说明其环境风险高于炉渣。采用高温熔融方法有利于降低炉渣和飞灰中重金属Cr的渗滤浓度。（参见费振伟. 制革污泥的焚烧特性及20吨/天危废焚烧示范工程研究[D]. 杭州: 浙江大学, 2010.）

焚烧温度和焚烧停留时间是影响炉渣中重金属Cr含量的重要因素（参见M. Bakoglu, A. Karademir, S. Ayberk. Partitioning characteristics of targeted heavy metals in IZAYDAS hazardous waste incinerator[J]. Journal of Hazardous Materials, 2003, B99: 89-105.）。在焚烧温度500～900℃之间，制革污泥中的重金属Cr挥发随温度的升高和污泥中氯化物含量的增加而增加（参见Xu-guang Jiang, Chun-yu Li, Zhen-wei Fei, et al. Combustion characteristics of tannery sludge andvolatilization of heavy metals in combustion[J]. J Zhejiang Univisity-Science A (Applied Physics & Engineering), 2010, 11(7): 530-537.）。