Способ очистки фосфорсодержащих сточных вод

 

1. СПОСОБ ОЧИСТКИ ФОСФОРСОДЕРЖМЩХ СТОЧНЫХ ВОД окислением кислородсодержащим газом, вводимьм струей циркулирующих обезвреживаемых сточных вод, отличаюш и и с я тем, что, с целью сокращения продолжительности процесса, увеличения степени поглощения окислов фосфора жидкой фазой шлама, исключения выбросов отходйщих газов в атмосферу и повышение содержания Р205 в сухом остатке шлама, сточные воды предварительно диспергируют до крупности частиц твердой фазы 10 - 10 см и процесс окисления ведут при 15-25 с. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что процесс окисления ведут в течение 12-15 мин, 3.Способ по п. 1, отличающий с я тем, что в качеСО стве кислородсодержащего газа используют технический кислород при парциальном давлении 1,1-3,0 атм.

„„SU„„! 068396 A

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(50 С О2 F 1 72

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ (21) 2969973/29-26 (22) 01.08.80 (46) 23.01.84. Бюл. 9 3 (72) Л. П.Шляпинтох, В.A.Поверго, С.В.Лаврушов, Г.В.Мигутин, Н.Д.Афанасьев, В.Е.Сороко, Л.И.устелемова и И.П.Талхаев (71) Научно-исследовательский отдел Ленинградского государственного научно-исследовательского и проектного института основной химической промыаленности (53) 663.632.54(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 556113, кл. С 02 F 1/72, 1977

2 ° Авторское свидетельство.. СССР по заявке 9 2664387, кл. С 02 F 1/72, 1978 (54)(57) 1. СПОСОБ ОЧИСТКИ ФОСФОРСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД окислением кислородсодержащим газом, вводимым струей циркулирующих обезвреживаемых сточных вод, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью сокращения продолжительности процесса, увеличения степени поглощения окислов фосфора жидкой фазой шлама, исключения выбросов отходящих газов в атмосферу и повышение содержания

Р20 в сухом остатке шлама, сточные воды предварительно диспергируют до крупности частиц твердой фазы

10 " — 10 см и процесс окисления ведут при 15-25 С.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что процесс окисления ведут в течение 12-15 мин.

3. Способ по п. 1, о т л и - I ч а ю шийся тем, что в качестве кислородсодержащего газа используют технический кислород при парциальном давлении 1,1-3,0 атм.

1068396

25 45

t

Изобретение относится к способам очистки сточных вод, получаюцихся при электротермической переработке фосфоритов.

В процессе производства желтого фосфора образуются шламы, представляющие собой суспензию сточных вод с содержанием твердой фазы 5-35% и элементарного фосфора до 1%. К ним относятся: коттрельное молоко водная суспензия пыли иэ электрофильтров; известковый шлам.- продукт

° отстаивайия нейтрализованных сточных вод известковым молоком и кубовый остаток, образующийся в результате отгонки фосфора водяным паром из богатых фосфором шламов, В настоящее время на фосфорных заводах эти шламы направляются в,специальные хра нилица — шламонакопители.

Известен способ очистки фосфорсодержащих сточных вод в аппарате погружного горения путем, обработки шлама топочными газами, при температуре выше. плавления фосфЬра с поддержанием объема воды в системе равным 5-95ti от первоначального объе: ма (1 3.

Одна ко. этим способом можно обезвреживатьть, окислять. фосфор лишь в разбавленных водных суспензиях с начальной плотностью не более

1,06 г/см и концентрацией фосФ а

3 не более 0,2%.

Кроме того, менее 10% окислившегося фосфора:поглощается жидкой фазой шлама, а 90% окислившегося.фосфора переходят в парогазовую фазу, для,очистки которой от окислов фосфора: перед выбросом в атмосферу необходима система очистки газов.

Наиболее близким по технической сущНости к изобретению является способ очистки фосфорсодержащих сточаых вод окислением кислородсодержащим газом, вводимым струей циркулирующих обеэвреживаемых сточных вод при общем давлении кислородсодержамего газа 0,9-1,2 атм и парциальном давлении кислорода 0,1-0,6 атм (2).

Недостатком этого способа является длительность процесса обезвреживания сточной воды до 35 мин наличие отходящих газовых выбросов в атмосферу, низкая степень поглоще-,,ния окислов фосфора.

В известном способе первоначально фосфор возгоняется, а затем окисляется газообразным кислородом в газовой фазе. Однако лимитирующей стадией процесса окисления является возгонка фосфора, которая затруднена из-за малой равновесной концентрации газообразного фосфора 0,26

0,81 мм рт.ст. при 50-70 С и наличия защитных оболочек твердых частиц, экранирующих фосфор. В связи с тем, что основное количество фосфора в сточной воде содержится в твердой фаэе, то разрушение ее не происходит> поэтому скорость окисления фосфора недостаточно высока, что влияет на продолжительность процесса. Кроме того, в процессе обработки сточной воды кислородсодержацими газами при общем давлении его,0,9-1,2 атм на долю инертных газов приходится

0,8-0,6 атм, которые в процессе окислеиия будут накапливаться. Поскольку окисление фосфора происходит в газовой. фазе, то при отводе инертных газов из надслойного пространства реактора наблюдаются потери окислов фосфора.

Цель изобретения - сокрацение продолжительности процесса очистки, увеличение степени поглощения окислов фосфора жидкой фазой шлама., исключение выбросов отходящих газов в атмосферу и повышение содержания

P 0y в сухом остатке шлама.

Поставленная цель достигается тем, что сточные воды окисляют кислородсодержащим газом, вводимым струей циркулирующих обеэвреживаемых сточных вод, причем сточные воды предварительно диспергируют до крупности частиц твердой фазы 10 —

-10 см и процесс окисления ведут при 15-25 С предпочтительно в те30 чение 12-15 мин.

В качестве окислителя используют технический кислород при парциальном давлении 1,1-2,0 атм.

В предлагаемом способе процесс окисления идет более эффективно с сокращением продолжительности процесса .за счет окисления фосфора в жидкой фазе газообразным и раство ренным в воде кислородом, Достигаемый. эффект объясняется

40 тем, что при интенсивной турбулиэации, перемешивании (Re = 8-8,5 10 ) и пониженной температуре фосфор с поверхности твердых частиц не успевает перейти в газовую фазу и окисление его,происходит в жидкой фазе.

Кроме того, продукты окисления фосфора, содержащиеся в жидкой фазе, растворяются в водной составляюцей сточной воды, таким образом, стадия адсорбции окислов фосфора исключается, в то время как степень их поглощения возрастает.

Одним иэ факторов, способствующих повышению скорости процесса и сокрацеиию его продолжительности, является увеличение межфазной поверхности контакта между фосфором и окислителем, что достигается разрушением (диспергированием) твердой структуры и зищитных оболочек, обволаки60 вающих. фосфор. При этом крупность частиц до обработки (5-80! 0 з см, после обработки (20-50i ° 10 — 10 см.

Средняя удельная поверхность 1 r .этих частиц при крупности 10 см

65 составляет 0,6 ьРдля частиц 10, 1068396

10 см - 10 и 60 м . Таким образом, при интенсивном раэрушениин твердой структуры фосфорсодержашей сточной воды увеличивается межфазная поверхность взаимодег.ствующих продуктов реакции в 10-100 раэ.

Дальнейшее разрушение частиц пыли до, крупности 10 см не влияет на скорость окисления фосфора, а лишь увеличивает энергоэатраты.

В предлагаемом способе в качестве активного окислителя используется технический кислород, который в процессе окисления полностью расходуется на реакцию взаимодействия с фосфором. Применение окислителя без примесей инертного газа азота обеспечивает ведение процесса обезвреживания .фосфорсодержащих сточных вод при полном отсутствии вредных газовых выбросов в атмосферу.

Процесс осуществляют следующим образом.

Фосфорсодержащую сточную воду с содержанием фосфора 0,1-6%, твердой фазы 0,1-35% и остальное вода при 15-25 С подают в диспергатор гидродинамического смешения типа

ГАРТ, где происходит диспергированне сточной воды до крупности частиц твердой фазы 10 4 — 10 >.см.

Далее измельченный шлам через форсунку подается в.струйный аппарат известного типа, заполненный на

2/3 высоты шламом. Одновременно в надслоевое пространство подается технический кислород, где поддерживается давление 1.,1-3 атм в течение всего процесса. Из аппарата насосом шлам подается в диспержтор и цикл повторяется. При кратности обработки шлама, равной 25-30 циклам, получают обезвреженный шлам с минимальным содержанием элементарного фосфора

0,0002;-0,0003%.

Пробы газа, отобранные иэ надслоевого пространства аппарата, показывают отсутствие паров фосфора и окислов фосфора. Это указывает на то, что процесс окисления фосфора происходит в жидкой фазе шлама с одновременной абсорбцией продуктов реакции.

Серией экспериментов установлено, что выбранные параметры процесса, парциальное давление кислорода и температура являются наиболее оптимальными. Чем выше парциальное давление кислорода и ниже температура, тем большее количество газообразного кислорода растворяется в воде, а при разрушении частиц пыли и перемешивании продуктов реакции, находящихся в одной фазе, реакция окисления фосфора происходит наиболее интенсивйо. Однако при значении ниже крайних пределов парциального . давления кислорода и температуры степень окисления фосфора снижается, наполовину. Повышение их более 3 атм о и 25 С способствует лишь незначителен ному увеличению степени окисления.

Кроме того, обработка сточной воды при нормальной температуре снижает энергртические затраты на предвари-; тельный их нагрев, а также исключает возможность образования сопут . .ствующего газа фосфина.

П р и м,е р 1. Сточную воду от отстаивания фосфора нейтрализуют известковым молоком, отстаивают и образовавшийся известковый шлам, содержащий 6% твердой фазы,0,8%

15 фосфора, 28,2% в сухом остатке и воду в количестве 0,25 м предвари-, .:тельно измельчают до крупности

20.i10 см в аппарате гидродинами" ческого смешения при Re = 8,0.10

20 и подают в струйный аппарат известного типа.. Обработку сгочной воды осуществляют техническим кислородом, парциальное давление которого состав ляет 1,1, атм, при 15 С в. замкну25 том цикле; Количество циклов циРкуляции шлама составляет 24,: продолжительность процесса 12 мин. По окончанию процесса содержание фосфора составляет 0,0002%, содержание пятиокиси фосфора в сухом остатке увеличивается до 35,6%, степень окисления составляет 99,99%, а степень поглощения окислившегося фосфора

99, 8%

Пример 2. Коттвельное молоЗ5 ко с содержанием: фосфора 2,51%, твердой фазы 25,4%, пятиокиси фосфора в сухом остатке 35,4Ъ и воды в количестве 0,25 мЗ измельчали докрупности 20 -10 см при факторе

4() перемешивания Re = 8,5.-10 в присутствии технического кислорода при парциальном давлении его, равном

3 атм. ОбрабОтку шлама проводят при температуре процесса 25 С в аппара45 те известного типа, а иэмельчение твердых частиц пыли — в аппарате гидродинамического смешения в замкнутом цикле.

Кратность циркуляции потока шла50 ма составляет 30, продолжительность процесса 15 мин. Содержание газообразного фосфора и его окислов в газовой фазе отсутствует. После окончания процесса содержание

55 фосфора в шламе составляет 0,0003%, в пятиокиси фосфора в сухом остат-. ке увеличилось до 44,89,. Степень окисления фосфора 99,8В. Степень поглощения окислившегося фосфора

99,9%.

6О . Для получения сравнительных дан,ных перерабатывали фосфорсодержащую сточную воду по известному и

Предлагаемому способам. Результаты экспериментов представлены s таб65 лице °

1068396

Продолжение таблицы

--- t

Способ

Способ

Показатели

Извест- Предлагаеный мый

Показатели

Извест- Предлагаеный мый

1.Состав шлама фосфор,%

Степень поглощения окислов фосфора, %

Интенсивность процесса, кг/м ч

0,01-0 5 0,05-6

11,5

99,8

Содержание в. сухом остатке Р 0,%.

Плотность,г/см

28,0

710

2220

28,2

1-1,32 . 1,0"1,32

15 Вывод отходящих газов в атмосферу

Требуется Не требуется

Размер частиц, см

10 4 10

Потери окислов фосфора с отходящими газами, кг/ч

2. Предварительная обработка

Не производится

Нагрев до тем о пера туры, С

8, 2 Отсутствие

50-70 Не требуется

Увеличение содержания Р О в сухом остатке, кг/ч

Измельчение твердых частиц, см

1,39

7,5

10-.4 10-

Содержание Р 0 в сухом остатке в конце опыта,% 29,3 3.Обработка шлама кислоро- . дом

35,6

35 Как видно из таблицы, при обезвреживании фосфорсодержащих стоков от фосфора по предлагаемому способу по сравнению с известным степень по-глощения окислов фосфора возрастает

4g с 11,5 до 99 9%, содержание Р20 j3 сухом остатке — с 1,39 до 7,5 т/г при полном отсутствии потерь фосфора и выбросов в атмосферу.

Очистка фосфорсодержащих сточных

4 вод по предложенному способу имеет технические преимущества перед известным: возрастает интенсивность . процесса окисления фосфора, отпадает надобность в предварительном подогреве сточной воды в газоочистном .оборудовании, а применение техниче, ского кислорода в качестве активного окислителя обеспечивает создание процесса без токсичных газовых выбросов, что имеет большое значение

55. с экологической точки зрения.

Содержание,Ъ.99,8

Содержание,Ъ

0,2

Количество циклов циркуляции потока

45-52 24-30

Скорость истечения струи в струйном аппарате, м/с

20-22.

15,1

Продолжительность процесса, мин

12-15

4.Достигнутые показатели

Степень окисления фосфора,Ъ

99,9

99,9

Составитель A. Скороход

Редактор С. Патрушева ТехредС.Мигунова Корректор А. Тяско

Заказ 11382/18 Тираж 874

ВНИЙПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

«с

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4