Способ обезвреживания фосфорсодержащих сточных вод

Способ обезвреживания фосфорсодержащих сточных вод

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1 ю с идтн,. „..

З ЕК . lnF, Союз Советских

Социалистических

Республик о п и с А н т! ь.

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<>791629

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 180978 (21) 2664387/29-26 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 301280. Бюллетень ¹ 48

Дата опубликования описания 301?80 (51) М. Кл.

С 02 F 1/72

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 628. 349 (088,8) (72) Авторы изобретения

И. П. Мухленов, H. Д. Афанасьев, М. П. Талхаев, В. Е. Сороко, Г. В. !игутин и !О. А. Карегин

Научно-исследовательский отдел Ленинградского государственного научно †исследов льского и проектного института основной химической промышленности (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ ОГЕЗВРЕЖИВАНИЯ ФОСФОРСОДЕР ХА!!ИХ

СТОЧНЫХ ВОД

Изобретение относится к области обезвре>кивания бедных фосфорсодержащих шламов, образующихся на различных стадиях производств желтого фосфора, и может быть использовано для обезвреживания фосфорсодержащих сточных вод.

Утилизация бедных шламов (котрельного молока известкового шлама, ку1

10 боврго остатка) с цельк> извлечения из них элементарного фосфора экономически нецелесообразна, вследствие малого его содержания. Сброс >ке этих шламов в водоемы не допустим, во-первых, с эконологической точки зрения 15 и, во-вторых, в твердом остатке шлама содержатся до 40% фосфатов и других ценных компонентов. Поэтому наиболее целесообразным является предварительное обезвреживание шламов и возврат 20 их в производство, например, для получения удобрений.

Известны способы обезвреживания бедных фосфорсодержащих шламов путем их обработки перекиськ> водоро- 2З да (1) и 2, в результате чего происходит окисление содержащегося в них элементарного фосфора.

Недостатком этих способов является дефицит и высокая стоимость пе- 30 рекиси водорсда, поэтому онн не нашли промышленного применения.

Наиболее близкин> по техни.>ескоi; сущности и достигаемому результату к описываемому является сп;>соб обсз— вреживания фосфорсодержащих сточных вод окислением кислородсодержзщим газом при повышенной температуре (3).

Способ основан на окислении содержащегося в сточных водах з>-,ементарнсго фосфора топочными газами с содержанием кислорода 6-16% в аппарате погружного -.орения при 70-85 С. о

Недостатками ".ãособа являются возможность полно окислить фосфор лишь в разбавленных суспензиях с начальной плотностью)> 1,06-1,10 г/см н и сравнительно малой начальнои концентрацией фосфора С„(0,)5-0,20%.

При работе с концентрированным шламом, Я 7 1,12-1,15 г/ем, содержащим более 0,25-0,30% фо-фора, суспензия становится слишком густой задолго до достижения полного окисления фосфора, что объясняется большой скоростью испарения воды по сравнению со cKopocTb>0 окисления фс>с »о1>а. Срав. нительно полного окисле :ия фссфора можно достичь лишь- воз»рс>том v."парнв— шейся воды ил»>Bc лом вс,cl и.- вне.

791629

Целью изобретения является сокращение длительности процесса обезвре>кивания сточных вод и исключение вред ных газовых выбросов в атмосферу. 25

Поставленная цель достигается тем, что ввод кислородсодержащего газа осуществляют струей циркулирующих обезвреженных сточных вод.

Процесс осуществляют следующим 3О образом.

В полый реактор цилиндрической формы загружают до 2/3 высоты предварительно нагретую до температуры 5070 - С сточную воду с содержанием эле- З5 и тарного фосфора 0,01-5,00Ъ и твердого остатка 0-35Ъ.

Заполняют верхнюю часть реактора. кислородом через линию подачи до зада.нного давления, которое поддерживают постоянным в течение всего процесса.

С помощью насоса и внешнего трубопровода подвергают циркуляции часть обезвреженных сточных вод иэ нижней части реактора в его верхнюю часть.

Причем в верхнюю часть реактора вода поступает через струйную форсунку, расположенную на осевой линии реактора и сопла, направленную на поверхность обезвреживаемой воды, нахо- Я дящейся в реакторе. Скорость истечения струи из форсунки должна быть достаточной для того, чтобы пробить весь слой воды, а соотношение диаметра струи к диаметру реактора должно быть 1:30-1:45. Находящийся в надслойной области реактора кислород при давлении 0,1-0,6 атм вводят струей циркулирующей обезвреженной воды в слой сточной воды. Кислород распределяется по всему объему реактора в ® виде мелких пузырей, Суспензия сточной воды при этом представляет собой мелкоячеистую пену с размером ячеек

3-5 мм, обладающую высокоразвитой поверхностью контакта фаз. 65

Причем парциальное давление кислорода в смеси газов должно быть 0,10,6 атм,. чтобы обеспечить полное окисление фосфора.

Испытания по обезвреживанию контрольного молока проводили на опытной установке.

Пример 1. В реактор высотой

1600 мм, с высотой надслойной области

700 мм, диаметром рабочей части

450 мм, диаметром надслойной области

700 мм, диаметром сопла струйной форсунки 11 мм заливают 120 л котрельного молока, предварительно нагретого до 55С>С, следующего состава,веС.Ъ: элементарный фосфор 0,65, твердый остаток 30, вода и водорастворимые соединения 69,35.

Но для этого требуется длительное время процесса (около 2 ч) и большие энергозатраты на конденсацию воды. Медленное окисление фосфора объясняется тем, что при барботаже газа через слой шлама с помощью погружной горелки создается малая

:поверхноcòü контакта фаз ввиду образования больших пузырей газа. Установка же устройства для разбивания пузырей газа типа перфорированной решетки в данном аппарате может привес- 0 ти к забиванию или зарастанию последней.

Кроме того, данному способу сопутствуют газовые выбросы, содержащие токсичные компоненты (окислы фос- 35 фора,. соединения фтора и серы), поэтому для снижения из выбросов в атмосферу необходима установка очистки. газов, что приводит к дополнительным капитальным и эксплуатационным затратам.

Интенсивное перемешивание, высокоразвитая поверхность контакта фаз и применение активного окислителя кислорода при давлении создают благоприятные условия для быстрого и полного окисления фосфора, при этом продукты окисления переходят в раствор водной составляющей шлама.

Температура процесса 50-70ОС выбрана с учетом зависимости скорости процесса окисления от температуры, энергозатрат на нагревание и корроэионной активности среды.

Отношение диаметра струи циркулирующих обезвреженных сточных вод к диаметру реактора оказывает большое влияние на газонаполнение слоя обрабатываемой воды и соответственно на поверхность контакта фаз, которая является решающим фактором при осуществлении гетерогенных процессов.

Экспериментально установлено, что при постоянной скорости истечения струи, достаточной для пробития всего слоя воды в реакторе, максимальное газонаполнение с сохранением режима получают при отношении диаметра струи к диаметру реактора

1:30-1:45.

Давление кислорода подбирают с целью обеспечения оптимальных условий окисления фосфора и упрощения технологии процесса. Поэтому для создания давления, близкого к атмосферному, используют инертные газы: азот, углекислый газ, либо смесь инертного газа с кислородом, воздух.

КотрельнОЕ Мслокс подвергают Циркуляции насосом производительностью

86 л/мин, что соответствует скорости истечения струи из форсунки 15,1 м/с.

В надслойной области реактора в течение всего процесса поддерживают постоянное парциальное давление кислброда, равное 0,45 атм при общем давлении 1,1 атм. Через каждые 5 мин пробу котрельного молока отбирают для анализа на содержание элементарного фосфора. Данные результатов анализа представлены в табл. 1.

791629

30 35

Содержание элементарного фосфора в котрельном молоке, Ъ 0,65 0,15 0,05 0,02 0,006 0,002 0,0005 0,0002

Степень обезвреживания, Ъ

0 76,90 92,30 96,90 99,10 99,70 99,90 99,97

Т а б л и ц а 2

Время обработки котрельного молока, мин

15 20

Содержание элементарного фосфора в котрельном молоке, Ъ

2,11 0,35 0;09 0,02 0,005 0,002 0,0004 0„0002

Степень обезвреживания, Ъ 0 83.40 95.70 99.10 99.80 99.90 99,98 399,99

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что ввод ккслородсодержащего газа осуществляют при отношении диаметра струк циркулирующих обезвреженных сточных вод к диаметру реактора 1:30-1:45.

Источники информации, принятые во внимание прк экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 447359, кл. С 01 B 25/26, 07- -2.72.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 548564, кл. С 01 В 25/02, 25.04.75.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 556113, кл. С 02 С 5/04, 25.04.75 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 9374/18 Тираж 1020 Подписное

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

П р и и е р 2. Испытания по обезвреживанию котрельного молока с повышенным содержанием фосфора проводят на установке, описанной в примере 1, при тех же параметрах. Состав котрельного молока, вес.Ъ: элементарный фосфор 2,11, твердый остаток.

12, вода и водорастворимые соединения 85,89.

Полученные результаты представлены в табл. 2.

Из табл. 1, 2 видно, что через

30-35 мин после начала процесса содержание элементарного фосфора в воде уменьшается до 0,0002Ъ. Такое содержание элементарного фосфора в воде вполне удовлетворяет санитарным нормам.

Для полного же обезвреживания котрельного молока с содержанием элементарного фосфора 1,97о способ"м, взятым в качестве прототипа, время процесса составляет 2 ч.

Формула изобретения

Способ обезврех<ивания фосфорсодержащих сточных вод окислением кислородсо ержащим газом при повы— шенной температуре, о т л и ч а ю †. gg шийся тем, что, с целью сокращения длительности процесса и исключения вредных газовых выбросов, ввод кислородсодержащего газа осуществляют струей циркулирующих обезвреженных сточных вод.

2. Способ по и..",, о т л и ч а ю шийся тем, что процесс ведут при общем давлении кислородсодержащего газа 0,9-1,2 атм и парциальном давлении кислорода 0,1-0,6 атм.

Использование предлагаемого способа обезвреживания фосфорсодержащих сточных вод обеспечивает по сравнению с существующими сп" обами следующие преимущества: повышается экономичность процесса за счет того, что отпадает необходимость в газоочистном оборудовании и исключаются энергозатраты на испарение воды из шламов; применение активного окислителя— кислорода и высокоразвитая поверхность контакта фаз обеспечивает быстрое и полное окисление фосфора; за счет применения циклической

f5 схемы продукты окисления фосфора остаются в воде и могут быть использованы после дальнейшей переработки обезвреженных сточнь х вод, исключается также выброс токсичных компонентов в

gQ атмосферу, последнее очень важно с экологической точки зрения.