專利名稱：細(xì)菌解毒鉻渣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種細(xì)菌解毒鉻渣的方法，特別是涉及鉻鹽廠、鐵合金廠等排放的鉻渣細(xì)菌堆浸解毒處理并選擇性回收金屬鉻的生物技術(shù)。
背景技術(shù)：
描述鉻鹽和金屬鉻是重要的工業(yè)原料，然而在其生產(chǎn)過程中，有大量的含鉻(1％左右Cr(VI))廢渣產(chǎn)生。六價(jià)鉻有致癌作用，是公認(rèn)的重點(diǎn)污染物之一。我國(guó)每年要排出數(shù)十萬噸鉻渣，歷年堆存量已達(dá)600萬噸，堆積成山的鉻渣不僅占用大量土地，而且可溶性六價(jià)鉻使地下水受到嚴(yán)重污染。
對(duì)鉻渣進(jìn)行解毒，即將六價(jià)鉻轉(zhuǎn)變成三價(jià)鉻，以消除其危害?？傮w上，鉻渣解毒不外乎兩種方法，即干法焙燒還原解毒和濕法還原解毒。干法解毒系在高溫還原性氣氛下焙燒，將鉻(VI)還原成鉻(III)并存在玻璃體內(nèi)達(dá)到解毒的目的，然后利用解毒渣制作玻璃著色劑，鉻渣棉瓷料等；該法規(guī)模大，有一定的經(jīng)濟(jì)效益，但生產(chǎn)過程有二次粉塵污染，投資成本高，能耗大。濕法解毒是將鉻渣磨細(xì)堿解后，酸溶性和水溶性六價(jià)鉻被還原劑，如硫酸亞鐵、亞硫酸鹽、硫氫化合物等還原成三價(jià)鉻；該法解毒徹底，但試劑消耗大，成本高。
微生物在含鉻廢水治理領(lǐng)域已有研究，中科院成都生物研究所建成了微生物凈化回收電鍍廢水和污泥中鉻等重金屬的示范工程；周海濤等分離了一株六價(jià)鉻的還原菌并用于含鉻廢水的處理。國(guó)外Wang Y T等用假單孢菌(P.putida)厭氧處理低濃度含鉻廢水，可將Cr(VI)還原為Cr(III)；Wang P C，Komori K等人也已分離出處理Cr(VI)的還原菌，能在厭氧條件的有機(jī)介質(zhì)中將廢水中的六價(jià)鉻還原為三價(jià)并形成Cr(OH)3沉淀，達(dá)到微生物除鉻(VI)的目的。但上述處理對(duì)象僅限于酸性或中性介質(zhì)中的含鉻廢水。
關(guān)于鉻渣的微生物解毒，國(guó)外采用抽灌結(jié)合的特殊工藝，利用硫酸鹽還原菌的代謝產(chǎn)物H2S將鉻(VI)還原，實(shí)現(xiàn)鉻渣的解毒，其缺陷是必須使用稀鹽酸將鉻渣及其滲濾液的pH調(diào)節(jié)至中性。國(guó)內(nèi)僅見未公開的兩篇學(xué)術(shù)交流論文，其中一篇所采用的是硫酸鹽還原菌解毒鉻渣；另一篇為先分離出混合菌株Q05，pH須調(diào)至6.0-8.0，而且細(xì)菌還原Cr(VI)的能力低至mg/L級(jí)。

發(fā)明內(nèi)容
為克服鉻渣傳統(tǒng)解毒法存在的缺點(diǎn)，避免現(xiàn)有生物法采用硫酸鹽還原菌及細(xì)菌還原能力低的不足，本發(fā)明利用從堆放鉻渣的淤泥中分離馴化一種能耐高濃度Cr(VI)的菌株Ch-1，提出一種直接解毒鉻渣并選擇性回收鉻的方法。
細(xì)菌解毒鉻渣的方法，采用堆浸工藝，將鉻渣制粒后筑成具有一定傾斜角度的渣堆，在渣堆頂部均勻布水噴淋，浸出液通過渣底的集水管匯聚起來，由排水管輸送到沉砂池，在沉砂池停留一段時(shí)間除去顆粒物后，流入生化池。利用專屬細(xì)菌Ch-1將鉻渣滲濾液中鉻(VI)和鉻渣中剩余鉻(VI)還原為鉻(III)，并形成Cr(OH)3沉淀，沉淀底泥進(jìn)入濃縮池壓濾回收，其中含Cr(OH)330％左右。工藝流程如圖1所示。
鉻渣細(xì)菌解毒的機(jī)理鉻渣及其滲濾液中Cr(VI)的解毒是在細(xì)菌繁殖、營(yíng)養(yǎng)源消耗過程中進(jìn)行的，其解毒過程可用下式表示
具體工藝過程及參數(shù)如下將鉻渣適當(dāng)過35目篩后，摻入4～6％的粘結(jié)劑均勻混合；采用圓盤造粒機(jī)造粒，造粒過程加水5～10％確保渣粒具有較好的強(qiáng)度，鉻渣粒的粒度為3～15mm。目的主要是增加微生物浸渣的滲透性，經(jīng)過制粒后的物料堆滲透率一般可以提高10～100倍，浸出時(shí)間減少1/3，金屬的浸出率可以提高10～20％。將渣粒筑堆，渣堆沿兩個(gè)互相垂直的方向均傾斜3-5度。
所述粘結(jié)劑為水泥或粘土。
先用自來水對(duì)渣堆進(jìn)行噴淋，液固比1-2∶1，可浸出約50-80％的水溶性Cr(VI)，在室溫25-40℃適當(dāng)曝氣的條件下，將細(xì)菌Ch-1按10-20％的接種量加入到含Cr(VI)生化池中，在濾液中Cr(VI)解毒的同時(shí)，將含菌液返回對(duì)渣堆進(jìn)行噴淋，沉淀底泥經(jīng)過濃密、過濾回收Cr(OH)3(含量30％左右)，回收的金屬鉻量約為鉻渣量的0.3-0.5％。
本發(fā)明克服了干法焙燒還原解毒和濕法還原解毒中存在的二次污染、成本高等問題，建立一種高效、低廉、清潔的細(xì)菌解毒鉻渣新方法。并將嚴(yán)重污染環(huán)境的鉻渣作為金屬鉻的資源，利用細(xì)菌選擇性浸出其中鉻，實(shí)現(xiàn)金屬鉻的無污染高價(jià)值利用，為鉻渣的徹底解毒及其資源化開辟一條切實(shí)可行的新途徑。
本發(fā)明的應(yīng)用，將高效解毒鉻渣，回收危險(xiǎn)廢物中的鉻資源，從根本上解決鉻鹽等行業(yè)的鉻渣嚴(yán)重污染問題，而且有利于推動(dòng)微生物解毒其它有害金屬的廣泛應(yīng)用。
本發(fā)明具有投資及運(yùn)行費(fèi)用低、工藝操作簡(jiǎn)單、高效清潔解毒及回收金屬鉻等優(yōu)點(diǎn)，已完成10噸/批次規(guī)模的擴(kuò)大試驗(yàn)，能廣泛用于鉻鹽、鐵合金等生產(chǎn)過程排放的鉻渣治理，具有廣闊的應(yīng)用前景。
1)工藝操作簡(jiǎn)單，易于規(guī)模化。解毒過程采用細(xì)菌堆浸工藝，主要是鉻渣筑堆、布液系統(tǒng)和普通的蓄液池，設(shè)備少，操作簡(jiǎn)單且細(xì)菌易于大規(guī)模培養(yǎng)；投資約是濕法解毒方法的1/4，運(yùn)行成本約是濕法解毒的1/10。
2)解毒高效清潔，鉻渣穩(wěn)定無害化。解毒過程菌液閉路循環(huán)使用，不產(chǎn)生二次污染；細(xì)菌解毒時(shí)間僅需7-10天，解毒后達(dá)到國(guó)家危險(xiǎn)廢物浸出毒性鑒別標(biāo)準(zhǔn)。且從渣中浸取了Cr(VI)，從根本上消除了鉻渣的“返黃”問題，確保解毒后鉻渣的長(zhǎng)期穩(wěn)定無害。
3)細(xì)菌選擇性浸出回收金屬鉻?；厥浙t渣中0.3-0.5％左右的Cr(VI)，在鉻渣環(huán)境治理的同時(shí)實(shí)現(xiàn)鉻資源的再生。


圖1細(xì)菌解毒鉻渣并回收金屬鉻的工藝流程圖具體實(shí)施方式
某鉻鹽廠的鉻渣化學(xué)組成列于表1。
表1鉻渣的化學(xué)組成

鉻渣粒度85％以上小于40目，為確保堆浸的滲透性，與6％的水泥粘結(jié)劑混合后在圓盤造粒機(jī)中造粒，造粒過程加入5％的水，粒度為3-10mm。渣粒筑堆成10噸的渣堆，渣堆傾斜角為5℃，渣堆尺寸為10.48×4.48×0.3m。采用自來水10t浸渣，渣吸水約為3t，實(shí)際的7t循環(huán)水浸出渣中的部分水溶性Cr(VI)進(jìn)入生化池，然后按循環(huán)水10％的接種量將Ch-1功能菌加到生化池，解毒過程的菌液在室溫25-40℃反復(fù)噴淋渣堆10天，使渣堆中全部水溶性Cr(VI)和80％以上的酸溶性Cr(VI)被細(xì)菌還原為Cr(III)達(dá)到解毒目的，Cr(III)在堿性條件下生成氫氧化鉻沉淀，其中含氫氧化鉻32.8％。解毒后鉻渣經(jīng)過國(guó)家危險(xiǎn)廢物浸出毒性試驗(yàn)Cr(VI)含量為0.85mg/L，達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(1.5mg/L)。
權(quán)利要求
1.細(xì)菌解毒鉻渣的方法，其特征在于將鉻渣過35目篩后，用4～6％的粘結(jié)劑和5～10％的水將鉻渣制成粒度為3～15mm的顆粒，筑成有傾斜角度的渣堆，先在渣堆頂部均勻布水噴淋，浸出液排入生化池；再利用專屬細(xì)菌Ch-1按接種量10～20％在室溫25～40℃條件下加入到生化池中，反應(yīng)沉淀底泥經(jīng)濃密、過濾回收金屬鉻；所述粘結(jié)劑為水泥或粘土。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述渣堆的傾斜角為3～5度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于生化反應(yīng)后含菌液循環(huán)噴淋渣堆。
全文摘要
細(xì)菌解毒鉻渣的方法。本發(fā)明采用細(xì)菌堆浸工藝，先將鉻渣制成粒度為3～15mm左右的顆粒后筑成具有一定傾斜角度的渣堆，在渣堆頂部均勻布水噴淋，浸出液進(jìn)生化池；再利用細(xì)菌Ch－1在室溫25～40℃條件下噴淋渣堆7～10天，將鉻渣中Cr(VI)還原為Cr(III)，Cr(III)在堿性條件下快速形成Cr(OH)
文檔編號(hào)C22B34/00GK1920069SQ20051003205
公開日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2005年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月25日
發(fā)明者柴立元, 何德文, 王云燕, 閔小波, 彭兵, 朱文杰, 李雄, 王慶偉, 趙堃, 盛燦文, 鄧榮 申請(qǐng)人:中南大學(xué)