【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固体废物处理，具体涉及一种富含重金属的固体废弃物的处理系统及方法。
技术介绍
1、冶炼尾渣、飞灰、废催化剂等富含重金属的危险固体废弃物具有较高的环境危害。但这些固废含有的重金属成分有些具有极高的价值，如金、银、钯、铂、铟、镓、钴、镍、铜、锌、锰、镧、铈等，采用合适的工艺方法在处理含重金属固废的同时，将有价值金属进行回收是双赢策略，也是含金属固废处理工艺的发展方向。
2、目前，处理含重金属固体废弃物并回收有价金属的主要工艺为火法和湿法。火法冶炼是利用高温从固相中提取金属的工艺，一般温度可达2500℃以上，耗能极大，碳排放量高，二次污染较为严重。火法工艺的材质要求也很高，且操作条件苛刻，成本高，每吨固废的处理费用在3000元以上。湿法冶金利用酸溶液从固废中提取目标金属，再通过电解、吸附、沉淀等过程进行分离提纯。湿法冶金选择性强，回收效率高，但湿法冶金需要大规模使用强酸，成本极高。而且湿法对设备材质有很高要求，操作条件苛刻，安全风险较高。
3、生物淋滤技术可基于各种细菌的代谢活动达到去除固废中金属的目的。与传统的湿法、火法工艺相比，生物淋滤技术具有环保、碳排放量低、成本低、操作和维护简单、需要的处理条件温和、无危险废物排放等优势。生物淋滤技术可以有效去除固废中的重金属，是一种具有广泛应用前景的固废重金属处理和回收技术，对含重金属固废的安全处置和资源化利用具有重要意义。在固废生物淋滤过程中常用的菌种为嗜酸性好氧型硫杆菌，为化能自养菌。
4、目前已有的固废生物淋滤处理工艺大多存在处理周期长
5、综上，针对目前固废生物淋滤处理工艺的各种问题，需对固废生物淋滤处理工艺进行针对性设计。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的生物淋滤法处理富含重金属的固体废弃物的工艺不成熟、处置效率低、难以落地等问题，提供一种新的富含重金属的固体废弃物的处理系统及方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种富含重金属的固体废弃物的处理系统，该系统包括包括依次连接的菌体培养罐、生物淋滤反应器、沉淀池、过滤分离装置和金属回收装置，其中，所述生物淋滤反应器包括罐体和位于罐体底部的磁力搅拌装置，所述罐体内部设置有温度控制器和曝气装置。
3、优选地，所述曝气装置为从所述生物淋滤反应器顶盖竖直伸入罐体内的塑料管，所述塑料管的下端封口，上端与曝气泵连接，且所述塑料管的侧部开设有若干个通孔。
4、优选地，所述塑料管从所述生物淋滤反应器顶盖的中心竖直伸入罐体内。
5、优选地，所述塑料管中的若干个通孔开设于所述塑料管的下部1/4至1/5段。
6、优选地，所述塑料管中的若干个通孔的孔径为0.5-1.5mm。
7、优选地，所述塑料管的直径为所述罐体的直径的1/5至1/10。
8、优选地，所述塑料管的下端与所述磁力搅拌装置之间的距离为10-20cm。
9、优选地，所述磁力搅拌装置包括位于所述罐体底部内的转子和位于所述罐体底部外的磁力搅拌器，所述转子和所述磁力搅拌器通过中心转轴连接并固定于所述罐体底部。
10、优选地，所述转子为杆形、十字形、圆盘式、桨式、旋桨式或涡轮式。
11、优选地，所述过滤分离装置包括淋滤液储存罐、过滤装置、过滤澄清液储存罐和菌体储存罐，其中，所述沉淀池中分离出的上层液体淋滤液转移至所述淋滤液储存罐中进行储存，接着所述淋滤液储存罐中的淋滤液进入所述过滤装置进行过滤，过滤出的菌体转移至所述菌体储存罐中进行储存，得到的过滤澄清液进入所述过滤澄清液储存罐中进行储存。
12、优选地，所述过滤装置为膜法过滤装置。
13、优选地，所述过滤澄清液储存罐中的过滤澄清液进入所述金属回收装置进行金属回收，所述菌体储存罐中的菌体返回所述菌体培养罐中回用，所述金属回收装置中金属回收后的水体注入所述菌体培养罐和/或所述生物淋滤反应器。
14、优选地，所述菌体培养罐、所述生物淋滤反应器和所述沉淀池的数量各自为一个或多个，且每个菌体培养罐连接2-4个生物淋滤反应器，每个沉淀池连接2-4个生物淋滤反应器。
15、本专利技术第二方面提供了一种富含重金属的固体废弃物的处理方法，该方法采用上述系统实施，该方法包括：
16、(1)在菌体培养罐中进行细菌扩培，得到生物淋滤液；
17、(2)在磁力搅拌下，使富含重金属的固体废弃物与所述生物淋滤液在生物淋滤反应器中在曝气条件下进行反应；
18、(3)使所述生物淋滤反应器中得到的反应混合物在沉淀池中进行沉淀分离，下层固体物料从所述沉淀池底部卸出；
19、(4)使所述沉淀池的上层液体淋滤液在过滤分离装置中进行过滤除菌，分离出菌体和过滤澄清液；
20、(5)使所述过滤澄清液在金属回收装置中进行金属回收。
21、优选地，在步骤(1)中，所用的菌体为化能自养型好氧菌，优选为氧化硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌、喜温硫杆菌和嗜铁钩端螺旋菌中的至少一种。
22、优选地，在步骤(1)中，所用的培养基含有1-2.5g/l氮源、0.5-0.8g/l镁源、0.05-0.25g/l钙源、0.25-3g/l kh2po4以及5-20g/l硫源和/或亚铁盐。
23、优选地，所述培养基采用硫酸调节ph值为2.5-3.5。
24、优选地，所述生物淋滤液中菌体的活菌数为108cfu/ml以上。
25、优选地，在步骤(2)中，相对于100重量份的所述生物淋滤液，所述富含重金属的固体废弃物的用量为10-30重量份。
26、优选地，所述反应的条件包括：搅拌速度为30-90rpm，曝气速率为0.1～0.3vvm，温度为40-50℃，时间为72-120h。
27、优选地，在步骤(5)中，所述金属回收的方式为电解法、加减沉淀法和树脂吸附法中的至少一种。
28、优选地，所述富含重金属的固体废弃物为飞灰、废催化剂和金属污染土壤中的至少一种。
29、按照本专利技术所述的富含重金属的固体废弃物的处理系统和方法，通过独特的生物淋滤反应器的结构设计以及全流程的工艺设计，极大简化了固体废弃物的生物淋滤处理的流程。所述生物淋滤反应器构造简单实用，不易泄漏，可防止固体废弃物对曝气装置的气孔造成堵塞。工艺过程的步骤少，操作简便，可持续性完成固体废弃物的无害化处理和有价金属的回收，整个工艺过程无其他废弃物产生，反应条件温和，能量消耗少，运行成本低。
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1.一种富含重金属的固体废弃物的处理系统，其特征在于，该系统包括包括依次连接的菌体培养罐(1)、生物淋滤反应器(2)、沉淀池(3)、过滤分离装置(4)和金属回收装置(5)，其中，所述生物淋滤反应器(2)包括罐体(21)和位于罐体底部的磁力搅拌装置(22)，所述罐体(21)内部设置有温度控制器(23)和曝气装置(24)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述曝气装置(24)为从所述生物淋滤反应器(2)顶盖竖直伸入罐体(21)内的塑料管，所述塑料管的下端封口，上端与曝气泵(25)连接，且所述塑料管的侧部开设有若干个通孔；
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述塑料管中的若干个通孔开设于所述塑料管的下部1/4至1/5段；
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的系统，其特征在于，所述磁力搅拌装置(22)包括位于所述罐体(21)底部内的转子(221)和位于所述罐体(21)底部外的磁力搅拌器(222)，所述转子(221)和所述磁力搅拌器(222)通过中心转轴连接并固定于所述罐体(21)底部；
5.根据权利要求1-4中任意一项所
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述过滤澄清液储存罐(43)中的过滤澄清液进入所述金属回收装置(5)进行金属回收，所述菌体储存罐(44)中的菌体返回所述菌体培养罐(1)中回用，所述金属回收装置(5)中金属回收后的水体注入所述菌体培养罐(1)和/或所述生物淋滤反应器(2)。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的系统，其特征在于，所述菌体培养罐(1)、所述生物淋滤反应器(2)和所述沉淀池(3)的数量各自为一个或多个，且每个菌体培养罐(1)连接2-4个生物淋滤反应器(2)，每个沉淀池(3)连接2-4个生物淋滤反应器。
8.一种富含重金属的固体废弃物的处理方法，其特征在于，该方法采用权利要求1-7中任意一项所述的系统实施，该方法包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所用的菌体为化能自养型好氧菌，优选为氧化硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌、喜温硫杆菌和嗜铁钩端螺旋菌中的至少一种。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所用的培养基含有1-2.5g/L氮源、0.5-0.8g/L镁源、0.05-0.25g/L钙源、0.25-3g/L KH2PO4以及5-20g/L硫源和/或亚铁盐；
11.根据权利要求8、9或10所述的方法，其特征在于，所述生物淋滤液中菌体的活菌数为108cfu/mL以上。
12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，相对于100重量份的所述生物淋滤液，所述富含重金属的固体废弃物的用量为10-30重量份；
13.根据权利要求8-12中任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述金属回收的方式为电解法、加减沉淀法和树脂吸附法中的至少一种。
14.根据权利要求8-13中任意一项所述的方法，其特征在于，所述富含重金属的固体废弃物为飞灰、废催化剂和金属污染土壤中的至少一种。
...【技术特征摘要】
1.一种富含重金属的固体废弃物的处理系统，其特征在于，该系统包括包括依次连接的菌体培养罐(1)、生物淋滤反应器(2)、沉淀池(3)、过滤分离装置(4)和金属回收装置(5)，其中，所述生物淋滤反应器(2)包括罐体(21)和位于罐体底部的磁力搅拌装置(22)，所述罐体(21)内部设置有温度控制器(23)和曝气装置(24)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述曝气装置(24)为从所述生物淋滤反应器(2)顶盖竖直伸入罐体(21)内的塑料管，所述塑料管的下端封口，上端与曝气泵(25)连接，且所述塑料管的侧部开设有若干个通孔；
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述塑料管中的若干个通孔开设于所述塑料管的下部1/4至1/5段；
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的系统，其特征在于，所述磁力搅拌装置(22)包括位于所述罐体(21)底部内的转子(221)和位于所述罐体(21)底部外的磁力搅拌器(222)，所述转子(221)和所述磁力搅拌器(222)通过中心转轴连接并固定于所述罐体(21)底部；
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的系统，其特征在于，所述过滤分离装置(4)包括淋滤液储存罐(41)、过滤装置(42)、过滤澄清液储存罐(43)和菌体储存罐(44)，其中，所述沉淀池(3)中分离出的上层液体淋滤液转移至所述淋滤液储存罐(41)中进行储存，接着所述淋滤液储存罐(41)中的淋滤液进入所述过滤装置(42)进行过滤，过滤出的菌体转移至所述菌体储存罐(44)中进行储存，得到的过滤澄清液进入所述过滤澄清液储存罐(43)中进行储存；
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述过滤澄清液储存罐(43)中的过滤澄清液进入所述金属回收装置(5)进行金属回收，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：王曰杰，李玲玲，房师平，赵盛，于安峰，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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