Способ очистки фосфорсодержащих сточных вод

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 396 А П 91 (И) ИП СО ЗОБРЕТЕНИЯ О И ВТОРСН СВИДЕТЕЛЬСТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Научно-исследовательский отдел Ленинградского государственного научно"исследовательского и проектного института основной химической промьааленности(56) 1. Авторское свидетельство СССРМ 556113, кл, С 02 Г 1/72, 19772Авторское свидетельство СССРпо заявке В 2664387,кл. С 02 Г 1/72, 1978,(54)(57) 1. СПОСОБ ОЧИСТКИ ФОСФОРСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД окислениемкислародсодержащим газом, вводимым струей циркулирующих обезвреживаемых сточных вод, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью сокращения продолжительности процесса, увеличения степени поглощения окислов фосфора жидкой фазой шлама, исключения выбросов отходящих газов в атмосферу и повышение содержания Р 20 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 щ и й с я тем, что процесс окисления ведут в течение 12-15 мин3. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве кислородсодержащего газа используют технический кислород при парциальном давлении 1,1-3,0 атм.1068396 10 15 20 45 1Изобретение относится к способамочистки сточных вод, получающихсяпри электротермической переработкефосфоритов.В процессе производства желтогофосфора образуются шламы, представляющие собой суспензию сточных водс содержанием твердой фазы 5-35 иэлементарного фосфора до 1. К нимотносятся: коттрельное молоководная суспензия пыли иэ электроФильтров; известковый шлам.- продуктотстаивайия нейтрализованных сточныхвод известковым молоком и кубовыйостаток, образующийся в результатеотгонки Фосфора водяным паром избогатых Фосфором шламов, В настоящее время на фосфорных заводах этишламы направляются в,специальные хранилища - шламонакопители.Известен способ очистки фосфорсодержащих сточных вод в аппаратепогружного горения путем, обработкишлама топочными газами, при температуре выше. плавления фосфЬра с поддержанием объема воды в системе равным 5-95 от первоначального объефма 13.Одна ко. этим способом можно обезвреживатьть, окислять. Фосфор лишь вразбавленных водных суспензиях сначальной плотностью не более1,06 г/см и концентрацией Фосфа3не более О, 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 атмосферунеобходима система очистки газов.Наиболее близким по техническойсущНости к изобретению являетсяспособ очистки Фосфорсодержащих сточацх вод окислением кислородсодержащим газом, вводимым струей циркулирующих обеэвреживаемых сточных водпри общем давлении кислородсодержащего газа 0,9-1,2 атм и парциальномдавлении кислорода 0,1-0,6 атм 23.Недостатком этого способа является длительность процесса обезвреживания сточной воды до 35 мин .,наличие отходящих газовых выбросовв атмосферу, низкая степень поглоще-,ния окислов фосфора.В известном способе первоначально фосФор возгоняется, а затем окисляется газообразным кислородом вгазовой фазе. Однако лимитирующейстадией процесса окисления являетсявозгонка фосфора, которая затруднена из-за малой равновесной концентрации газообразного фосфора 0,260,81 мм рт.ст. при 50-70 фС и наличиязащитных оболочек твердых частиц,экранирующих фосфор. В связи с тем,что основное количество фосфора всточной воде содержится в твердой фаэе, то разрушение ее не происходитпоэтому скорость окисления фосфоранедостаточно высока, что влияет напродолжительность процесса. Крометого, в процессе обработки сточнойводы кислородсодержащими газамипри общем давлении его,0,9-1,2 атмна долю инертных газов приходится0,8-0,6 атм, которые в процессе окислеиия будут накапливаться. Поскольку окисление фосфора происходит вгазовой. фазе, то при отводе инертных газов из надслойного пространства реактора наблюдаются потери окислов фосфора,Цель изобретения- сокращениепродолжительности процесса очистки,увеличение степени поглощения окислов Фосфора жидкойФазой шлама., исключение выбросов отходящих гаэое ватмосферу и повышение содержанияРОу в сухом остатке шлама. Поставленная цель достигается тем, что сточные воды окисляют кислородсодержащим газом, вводимымструей циркулирующих обеэвреживаемых сточных вод, причем сточные воды предварительно диспергируют докрупности частиц твердой фазы 10--10 сми процесс окисления ведутпри 15-25 С предпочтительно в те 30 чение 12-15 мин.В качестве окислителя используюттехнический кислород при парциальном давлении 1,1-2,0 атм. В предлагаемом способе процессокисленияидет более эффективно ссокращением продолжительности процесса .за счет окисления Фосфора вжидкой фазе газообразным и растворенным в воде кислородом,Достигаемый эффект объясняется 40 тем, что при интенсивной турбулиэации, перемешивании (Ве = 8-8,510 )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 составляющей сточной воды, таким образом,стадИя адсорбции окислов фосфораисключается, в то время как степень их поглощения возрастает. Одним иэ факторов, способствующих повышению скорости процесса и сокращению его продолжительности,является увеличение межфазной поверхности контакта между Фосфором и окислителем, что достигается разрушением (диспергированием) твердой структуры и зищитных оболочек, обволаки вающих. фосфор. При этом крупностьчастиц до обработки (5-80) 0 з см,после обработки (20-50110 - 10 ем.Средняя удельная поверхность 1 г.этих частиц при крупности 10 см 65 составляет 0,6 ьРдля частиц 10 ,1068396 10 ф см " 10 и 60 мф. Таким образом, при интенсивном раэрушениин твердой структуры фосфорсодержашей сточной воды увеличивается межфазная поверхность взаимодег.ствующих прддуктов реакции в 10-100 раэ,Дальнейшее разрушение частиц пыли до, крупности 10-ьсм не влияетна 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 обез" вреживания,фосфорсодержащих сточных вод при полном отсутствии вредныхгазовых 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 фосфора0,0002;-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 газоооразного 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 атмои 25 С способствует лишь незначителэфному увеличению степени окисления.Кроме того, обработка сточной водыпри нормальной температуре снижаетэнергртические затраты на предвари-,тельный их нагрев, а также исключает возможность образования сопут..ствующего газа фосфина.П р и м,е р 1. Сточную водуот отстаивания фосфора нейтрализуютизвестковым молоком, отстаиваюти образовавшийся известковый шлам,содержащий 6 твердой фазы,0,815 фосфора, 28,2 в сухом остатке иводу в количестве 0,25 м предвари-,.:тельно измельчают до крупности20 10 см в аппарате гидродинамического смешения при Ре = 8,0 102 О и подают в струйный аппарат известного типа. Обработку сгочной водыосуществляют техническим кислородом,парциальное давление которого составляет 1,1, атм, при 15 С в. замкну 25 том цикле; Количество циклов циркуляции шлама составляет 24, продолжительность процесса 12 мин, Поокончанию процесса содержание фосфора составляет 0,0002, содержаниепятиокиси Фосфора в сухом остаткеувеличивается до 35,6, степень окисления составляет 99,99, а степеньпоглощения окислившегося фосфора99, 8П р и м е р 2. Коттрельное моло 35 ко с содержанием: фосфора 2,51,твердой фазы 25,4, пятиокиси фосфора в сухом остатке 35,4 и водыв количестве 0,25 м 3 измельчали докрупности 20 -10- см при факторе40 перемешивания Ре = 8,5-10в присутствии технического кислорода припарциальном давлении его, равном3 атм. ОбрабОтку шлама проводят притемпературе процесса 25 фС в аппара 45 те известного типа, а иэмельчениетвердых частиц пыли - в аппарате гидродинамического смешения в замкнутомцикле,Кратность циркуляции потока шла 50 ма составляет 30, продолжительностьпроцесса 15 мин, Содержание гаэооб"разного фосфора и его окислов вгазовой фазе отсутствует. Послеокончания процесса содержаниефосфора в шламе составляет 0,0003,в пятиокиси фосфора в сухом остат-.ке увеличилось до 44,8, Степеньокисления фосфора 99,8. Степеньпоглощения окислившегося фосфора99,9.6 О . Для получения сравнительных дан,ных перерабатывали Фосфорсодержащую сточную воду по известному иПредлагаемому способам. Результатыэкспериментов представлены в таб 65 лицеф1068396 Продолжение таблицы Способ Способ Показатели Извест- Предлагаеный мый Показатели Извест- Предлагаеный мый 1.Состав шлама фосфор,%Степень поглощения окислбвфосфора, % 10Интенсивностьпроцесса,кг/м ч 0,01-0,5 0,05-6 11,5 99,8 Содержание в, сухом остатке РО,Ъ,Плотностьг/см 28,0 710 2220 28,2 1 1 32 1 0 1 32 15 Вывод отходящих газов в атмосферу Требуется Не требу- ется Размер частиц,см 1 О 4 1 О10 Потери окисловфосфора с отходящими газами, кг/ч 2.Предварительная обработка Не производится Нагрев до темфопературы, С 8,2 Отсутствие 50-70 Не требу- ется 25 Увеличение содержания РО всухом остатке,кг/ч Измельчениетвердых частиц, см 1,39 7,5 1 О-.4 1 ОСодержание Р 0в сухом остаткев конце опыта, 29,3 35,6 3.Обработкашлама кислоро- .дом35 Как видно из таблицы, при обезвреживании фосфорсодержащих стоковот фосфора по предлагаемому способупо сравнению с известным степень по глощения окислов фосфора возрастает 40 с 11,5 до 999, содержание Р 20 всухом остатке - с 1,39 до 7,5 т/гпри полном отсутствии потерь фосфора и выбросов в атмосферу.Очистка фосфорсодержащих сточных 4 вод по предложенному способу имееттехнические преимущества перед известным: возрастает интенсивность .процесса окисления Фосфора, отпадаетнадобность в предварительном подогреве сточной воды в газоочистном.оборудовании, а применение техниче, ского кислорода в качестве активногоокислителя обеспечивает созданиепроцесса без токсичных газовых выбросов, что имеет большое значение 55. с экологической точки зрения. Содержание,Ъ.99,8 23 Содержание,Ъ 0,2 77 Количество циклов циркуляции потока 45-52 24-30 Скорость истечения струи вструйном аппарате, м/с 20-22. 15,1 Продолжительность процесса, мин 12-15 35 4.Достигнутыепоказатели Степень окисления Фосфора,Ъ 99,9 99,9 Заказ 11382/18 Тираж 874ВНИЙПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Подписное сФилиал ППО "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель А. СкороходРедактор С. Патрушева ТехредС.МигуноваКорректор А, Тяско