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铬渣是铬盐等行业在生产过程中排放的有毒废渣,我国目前年产生铬渣近60万t,历年堆存量已达400万t。铬渣中水溶性的六价铬是致癌物,对环境及人类造成严重威胁,已成为社会亟待解决的问题。2003年发生的两起铬渣严重污染事故,引起世人的高度重视,铬渣治理势在必行。铬渣治理方法概括起来,主要有干法解毒和湿法解毒,但这两类方法存在或者解毒不够彻底、易于引起二次污染,或者处理成本过高等原因,还没有实施广泛的应用,至今尚未能彻底解决铬渣污染问题。为寻求一种高效低廉的铬渣解毒方法,首先对铬渣的性质及不同条件下的浸出特性进行了详细研究。铬渣是一种物相组成较为复杂的危险固体废物,其中含有易浸出的水溶性Cr(Ⅵ)和难浸出的酸溶性Cr(Ⅵ)。摇瓶实验结果表明反应温度、颗粒细度、搅拌速度对Cr(Ⅵ)浸出率有较大的影响,在铬渣渗滤柱水浸实验中,六价铬的浸出速率与液固比成反比关系,Cr(Ⅵ)浸出速率是逐渐减小的。进行了铬渣酸浸实验,得出HCl浸出Cr(Ⅵ)的最佳实验条件为:pH 3,液固比5:1,流速180ml/min,温度40℃。铬渣HCl浸出过程的数学模型为:v=11.58t-0.54。在铬渣盐浸实验中,NaCl浸出的动力学方程为:v=3.38×10-7CNaCl0.26。铬渣NaCl浸出反应表观活化能为34.24kJ/mol,Cr(Ⅵ)浸出速率受温度影响较大,κ与温度关系式为:κ(T)=exp(13.71—4117.9/T)。研究结果对铬渣解毒工艺及其参数的选择提供理论依据。从铬渣堆放场分离到一株能还原碱性介质中高浓度Cr(Ⅵ)的细菌,经鉴定为无色细菌属杆状菌(Achromobacter sp.),将其命名为CH-1菌。研究发现,CH-1菌适宜于碱性环境(8<pH<11)、好氧、中温(25-35℃)的条件下生存,可以利用有机碳和有机氮作为营养源。CH-1菌耐盐性能高,可达20 g/L;有效还原Cr(Ⅵ)达1.5g/L,耐受Cr(Ⅵ)能力可达4g/L。阳离子对还原抑制较大,阴离子影响较小;铬渣渗滤液经细菌处理后产生蓝灰色Cr(OH)3沉淀。CH-1菌还原Cr(Ⅵ)的反应为零级反应。起到铬渣解毒细菌大规模培养。利用高效铬还原菌Achromobacter sp.CH-1进行了铬渣解毒实验,原渣摇瓶解毒Cr(Ⅵ)的浸出率达到88.69%,结果表明铬渣的微生物解毒具有可行性。提出并研究了“铬渣造粒—细菌解毒—回收铬”新工艺,铬渣柱浸解毒实验结果表明在最佳工艺条件下,Cr(Ⅵ)浸出率达到92.088%,解毒后的铬渣浸出液铬含量达到国家规定的废水排放标准(GB 8978-1996);解毒后废渣的浸出毒性达到国家固体废物浸出毒性鉴别标准(GB 5085.3-2007)的要求。研究了细菌解毒铬渣的机制。细菌解毒铬渣主要表现为浸出还原的直接作用机制,铬渣中的物相在细菌作用下发生解离,这种溶蚀慢慢向矿物颗粒的间隙和深层延伸,并进一步促进溶蚀作用的进行;细菌还原溶液中Cr(Ⅵ)为Cr(OH)3。解毒后铬渣中的Ca12Al14O33和Ca4Al2SO10·16H2O消失,方镁石(MgO)的含量也有较大降低,包裹于这些物质中的酸溶性Cr(Ⅵ)被释放,细菌高效解毒铬渣的关键在于细菌提高了铬渣中酸溶性Cr(Ⅵ)的浸出率。采用“铬渣造粒—细菌堆浸”工艺进行了现场中试研究,运行了10t/批、20t/批规模的细菌解毒铬渣的处理工程。优化了工艺参数,经过7-10天的运行,铬渣解毒彻底,达到国家危险废物浸出毒性鉴别标准(GB 5085.3-2007)的限值,且能回收90%左右的Cr(Ⅵ)。铬渣解毒成本初步估算为200元/t渣,证明了铬渣细菌解毒工业化的可行性,为铬渣的解毒提供了一条新途径。