Способ очистки фосфорсодержащих сточных вод Советский патент 1984 года по МПК C02F1/72 C02F1/72 C02F101/10 C02F103/34 

Ot) СХ)

оо

CD 05

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

В процессе производства желтого фосфора образуются цшамы, представляющие собой суспензию сточных вод с содержанием твердой фазы 5-35% и элементарного фосфора до 1%. К ним относятся: коттрельное молоко водная суспензия пыли из электрофильтров известковый ишам - продукт отстаивания нейтрализованных стачных вод известковым молоком и кубовый остаток, образующийся в результате отгонки фосфора водяным паром из богатых фосфором шламов. В настоящее BpeMjf на фосфорных заводах эти шламы направляются в .специальные хранилища - шламонакопители.

Известен способ очистки фосфорсодержащих сточных вод в аппарате погружного горения путем.обработки шлама топочными газами, при температуре выше, плавления фосфЬра споддержаниемобъема воды в системе ра.вным 5-95% от первоначального объе ма Cl3.

Однако этим способом можно обезвреживать, окислять, фосфор лишь в разбавленных водных суспензиях с начальной плотностью не более 1,06 г/см и концентрацией фосФ ра не более 0,2%.

Кроме того, менее 10% окислившегося фосфора пЬглощается 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 сточ«Ы.Х вод окислением кислородсодержа- щим газом, вводимым струей циркулирующих обезвреживаемых сточных вод при общем давлении кислородсодержащего газа 0,9-1,2 атм и парциальном давлении кислорода 0,1-0,6 атм Г2.

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

В известном способе первоначально фосфор возгоняется, а затем окисляется газообразным кислородом в газовой фазе. Однако лимитирующей стадией процесса Qкиcлeния является возгонка фосфора, которая затруднена из-за малой равновесной концентрации газообразного фосфора 0,26 - 0,81 мм рт.ст.. при ЗО-УО С и наличия защитных оболочек твердых частиц, экранирующих фосфор. В связи с тем, что основное количество фосфора в сточ.ной воде содержится в твердой фазе, то разрушение ее не происходит поэтому скорость окисления фосфора недостаточно высока, что влияет на продолжительность процесса. Кроме того, в процессе обработки сточной воды кислородсодержащими газами при общем давлении его.О,9-1,2 атм на долю инертных газов приходится 0,8-0,6 атм, которые в процессе окилейия будут накапливаться. Поскольку окисление фосфора происходит в газовой фазе, то при отводе инертных газов из надслойного пространства реактора наблюдаются потери окислов фосфора.

Цель изобретения- сокращение продолжительности процесса очистки, увеличение степени поглощения окислов фосфора жидкой фазой шлама., исключение выбро-сов отходящих газов в атмосферу и повышение содержания в сухом остатке шлама.

Поставленная цель достигается тем, что сточные воды окисляют кислородсодержащим газом, вводимым струей циркулирующих обезвреживаемых сточных вод, причем сточные воды предварительно диспергируют до крупности частиц твердой фазы -10 см и процесс окисЛения ведут при 15-25 с предпочтительно в течение 12-15 мин.

В качестве окислителя используют технический кислород при парциально давлении 1,1-2,О атм. ,

В предлагаемом способу процесс ок 1сления идет более эффективно с сокращением продолжительности процесса .за счёт окисления фосфора в жидкой фазе газообразным и раство ренным в воде кислородом,

Дортигаемый эффект объясняется тем, что при интенсивной турбулизации, перемешивании (Re 8-8,510 ) и пониженной темпера туре 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, растворяют.ся в водной составляющей сточной воды, таким образом, стадия адсорбции оки.спов фосфора исключается, в то время как степень их поглощения возрастает.

Одним из факторов, способс твующих повышению скорости процесса и сокращению его продолжительности, является увеличение межфазной поверности контакта между фосфором и окилителем, что достигается разрушением tдиспергированием твердой структуры и зищитных оболочек, обволакивающих фосфор. При этом крупность частиц до обработки ( см, после обработки {20-50h Средняя удельная поверхность 1 г этих.частиц при крупности 10 см составляет 0,6 частицЧ0 ,

10 см - 10 и 60 м. Таким образом, при интенсивном раэрушечии(, твердой структуры фосфорсодержащей с,точной воды увеличивается межфазная поверхность взаимодействующих с продуктов реакции в 10-100 раз.

Дальнейшее раЭрушение частиц пыли до, крупности «а влияет . на скорость окисления фосфора, а лишь увеличивает энергозатраты.

В предлагаемом способе в качестве активного окислителя используется технический кислород, который в процессе окисления полностью расходуется на реакцию взаимодействия с фосфором. Применение окислителя . 15 без примесей инертного, газа азота, обеспечивает ведение процесса обезвреживания .фосфорсодержащих сточных вод при полном отсутствии вредных газовых выбросов в атмосферу. 20

Процесс осуществляют следующим образом.

Фосфорсодержащую сточную воду с содержанием фосфора 0,1-6%, твердой фазы 0,1-35% и остальное вода 25 при 15-25с подают в диспергатор гидродинамического смешения типа ГАРТ, где происходит диспергирование сточной воды до крупности частиц твёрдой фазы 10 - 10 см. ,д Далее изме.льченный шлам через форсунку подается в- струйный аппарат известного типа, заполненный на 2/3 высоты шламом. Одновременно в надслоевое пространство подается технический кислород, где поддержи- 35 вается давление 1,1-3 .атм в течение всего процесса. Из аппарата насосом шлам подается в дисперватор и цикл повторяется. При кратности обработки шлама, равной 25-30 циклам, получают 40 обезвреженный шлам с минимальным содержанием элементарного фосфора 0,0002-0,0003%.

Пробы газа, отобранные из надслоевого пространства аппарата, 45 показывают отсутствие паров фосфора и окислов фосфора. Это указывает на то, что процесс окисления фосфора происходит в жидкой фазе шлама с одновременной абсорбцией продуктов JQ 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 газооьразного кислорода растворяется в воде, а лри разрушении частиц пыли и перемешивании продуктов реакции, 60 находящихся в одной фазе, реакция окисления фосфора происходит наиболее интенсивно. Однако при значении ниже крайних пределов парциального давления кислорода и температуры 65

степень окисления фосфора снижается наполовину. Повышение их более 3 атМ и 25 С способствует лишь незначител ному увеличению степени окисления. Кроме того, обработка сточной воды при нормальной температуре снижает энергетические затраты на предварительный их нагрев, а также исключает возможность образования сопутг ствующего газа фосфина.

П р и м .е р 1. Сточную воду от отстаивания фосфора нейтрализуют известковым молоком, отстаивают и обр азовавшийся известковый шлам, содержащий 6% твердой фазы,О,8% фосфора, 28,2% в сухом остатке и воду в количестве 0,25 м предварит тельно измельчают до 1(:рупности в аппарате гидродинамического смешения при Ре 8,0-10 и подают в струйный аппарат известного- типа. Обработку срочной воды осуществляю т техническим кислородом парциальное давление которого соста ляет 1,1, атм, при 15°С в замкнутом цикле; Ко.личество 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 окиления составляет 99,99%, а степень поглощения окислившегося фосфора 99,8%

Пример 2. Коттрельное молоко с содержанием: фосфора 2,51%, твердой фазы 25,4%, пятиокиси фосфора в сухом остатке 35,4% и воды в количестве 0,25 м измельчали докрупности 20-10 см при факторе перемешивания (e 8,5-10в присутствии технического кислорода при парциальном давлении его, равном 3 атм. Обработку шлама проводят при температуре процесса 25°С в аппарате известного типа, а измельчение твердых частиц пыли - в аппарате гиродинамического смешения в замкнуто цикле.

Кратность циркуляции потока шлама составляет 30, Продолжительность процесса 15 мин. Содержание газообразного фосфора и его окислов в газовой фазе отсутствует. После окончания процесса содержание фосфора в шламе составляет 0,0003%, в пятиокиси фосфора в сухом остатке увеличилось до 44,8. Степень окисления фосфора 99,8%. Степень поглощения окислившегося фосфора 99,9%.

. Для получения сравнительных данных перерабатывсши фосфорсодержащую сточную воду по известному и предлагаемому способам. Результаты экспериментов представлены в таблице.

Продолжение таблицы

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.