CC BY
25
УДК 628.161.2
Бессолова Ю.А., Торочков Е.Л., Почиталкина И.А.
МОДЕРНИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД В ПРОИЗВОДСТВЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ
Бессолова Юлия Александровна, аспирантка кафедры технологии неорганических веществ и электрохимических процессов РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва.
Торочков Евгений Леонидович, начальник отдела промышленной экологии и фтористых солей, АО «НИУИФ», Череповец, Россия
Почиталкина Ирина Александровна, доцент кафедры технологий неорганических веществ и электрохимических процессов РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва, e-mail: pochitalkina@list.ru; Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20
Для повышения качества очистки сточных вод в производстве фосфорсодержащих минеральных удобрений предложена схема с рециклом осажденного шлама, полученного при нейтрализации сточных вод известковым молоком.
Ключевые слова: очистка сточных вод, нейтрализация, осадок, рециркуляция
THE MODERNIZATION OF WASTE WATER THEATMENT SYSTEM AT THE MINERAL FERTILIZER PRODUCTION PLANT
For improving of waste water treatment process at the phosphorus containing fertilizers plant the technology of neutralization by lime with recirculation of precipitated solids was proposed.
Keywords: waste water treatment, neutralization, precipitation, recirculation
Особенностью сточных вод предприятий по производству фосфорсодержащих минеральных удобрений является содержание фтористых и фосфорсодержащих соединений. Объем и состав кислых стоков, поступающих на нейтрализацию, в основном определяется составом фосфатного сырья, способом его разложения, наличием и параметрами отделения концентрирования экстракционной фосфорной кислоты [1-3].
Традиционной технологией очистки кислых сточных вод крупнотоннажных промышленных предприятий является нейтрализация их известковым молоком и осаждением малорастворимых примесей. Применение данного способа очистки сточных вод сопровождается образованием шлама, который размещают на полигоне. Удаление шлама влечет за собой потерю целевого компонента - фосфора и определяет
необходимость внесения платы за размещение отходов [2].
Цели работы: разработка эффективной технологии нейтрализации кислых сточных вод с рециркуляцией осажденного шлама в производстве фосфорсодержащих минеральных удобрений и определение зависимости коэффициента
рециркуляции осадка на его физико-химические свойства и характеристики очищенной воды.
Лабораторные эксперименты по нейтрализации фосфор- и фторсодержащих стоков заключались выборе коэффициента рециркуляции
нейтрализованного шлама для достижения оптимальных технологических параметров осветленной воды и получаемого шлама.
Лабораторная установка состояла из каскада термостатированных реакторов с
перемешивающими устройствами и сгустителя осажденного шлама (рис. 1).
Рис. 1. Блок-схема установки очистки сточных вод в производстве минеральных удобрений
Дозирование известкового молока на стадию нейтрализации, а также циркуляция осадка после сгустителя обеспечивались при помощи перистальтических насосов.
Исследования проводили на трех группах модельных растворов:
I - раствор, идентичный по составу фторсодержащим стокам, образующимся в результате абсорбции отходящих газов производства экстракционной фосфорной кислоты (содержание Б = 12,40 г/дм, Р2О5 = 2,64 г/дм3)
II - раствор, идентичный составу стокам, поступающим на нейтрализацию из аккумулирующих емкостей отвала фосфогипса и производства минеральных солей (содержание Б = 1,95 г/дм, Р2О5 = 9,77 г/дм3);
Ш - раствор, с пятикратным превышением определяемых компонентов в реальных стоках, поступающих на участок нейтрализации (содержание Б = 47,35 г/дм, Р2О5 = 23,08 г/дм3).
Состав растворов (1-Ш) корректировали введением добавок фосфорной и
кремнефтористоводородной кислот для соответствия реальным сточным водам.
Нейтрализацию модельных растворов сточных вод осуществляли известковым молоком, концентрация Ca(OH)2 составляла 6-7 % масс. рН суспензии поддерживали в интервале 7-8, коэффициент рециркуляции осажденного шлама (массовое отношение количества твердой фазы, вводимое в процессе нейтрализации в виде затравки к массе твердой фазы, образующейся в результате реакции) варьировали от 0 до 8,81.
В ходе эксперимента определяли технологические показатели процесса
нейтрализации: остаточное содержание Р2О5 [4] и Б [5] в очищенной воде, скорость осветления нейтрализованной пульпы, устанавливали зависимость определяемых параметров от коэффициента циркуляции осадка и исходных концентраций растворов, а также химический состав, размер и форму частиц образующегося осадка.
Экспериментальным путем выявлено, что увеличение коэффициента рециркуляции шлама способствует снижению концентрации фосфатов в осветленной воде. В интервале значений коэффициента рециркуляции 7-12 отмечали увеличение концентрации фосфатов в растворе до 40-80 мг/дм3.
Представляется целесообразным возврат шлама в сгущенном виде, так как это не приводит к дополнительному разбавлению системы. При достижении значения рН=7,5, отмечено снижение остаточного содержания Р2О5 и Б в очищенной воде в 1,5-2 раза, что удовлетворяет требованиям технологического процесса.
Размер частиц полученного осадка анализировали методом седиментации на приборе «Апа1у8ейе-22», химический состав осадка определяли с использованием EDX-системы
Quantax-70, а также методом сканирующей электронной микроскопии TM-3030 (HITACHI).
Результаты анализа осажденной фазы показали, что наиболее крупные частицы отличаются повышенным содержанием соединений кремния, частицы 10-20 мкм - содержанием фтора, распределение фосфора по объему образца носит равномерный характер.
Размеры частиц осадков, определенные в процессе седиментации, изменяются в пределах 0,05-70 мкм, среднее значение размера частиц 15,120,1 мкм. На кривых интегрального распределения частиц по размерам отмечено три пика с характерными размерами частиц менее 0,1; 2,0 и 1620 мкм. Следует отметить, что с увеличением коэффициента рециркуляции укрупнение частиц осадка не происходит.
Микрофотографии осадка позволяют выделить частицы кремнегеля 10-50 мкм, сростки и агломераты частиц фторида кальция с размерами 520 мкм, состоящие из первичных частиц размером менее 2 мкм. Частицы фосфатов кальция не идентифицируются, из чего мы предполагаем, что фазы кремнегеля, фосфатов и гидроксида кальция, находятся в рентгеноаморфном состоянии.
Предложена рециркуляционная технология очистки сточных вод. Экспериментальным путем выявлено, что поддержание рН нейтрализованной суспензии в интервале 7-8 без добавления избытка извести обеспечивает регламентируемые значения загрязняющих компонентов Р2О5 и F в очищенной воде (С (Р2О5) = 60 мг/дм3 и С (F) = 50 мг/дм3, снижение которых, зависит от коэффициента рециркуляции шлама, при этом влияние коэффициента циркуляции шлама на размер частиц осадка не установлено.
Список литературы:
1. Технология фосфорных и комплексных удобрений / Под ред. С.Д. Эвенчика и А.А. Бродского. - М.: Химия, 1987. - 464 с.
2. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям ИТС 47-2017 «Системы обработки (обращения) со сточными водами и отходящими газами в химической промышленности»
3. Дормешкин О.Б. Особенности образования и старения осадков в процессе нейтрализации в системе CaO - H3PO4 - H2SiF6 - H2O // ВЕСЦ1 НАЦЫЯНАЛЬНАЙ АКАДЭМ11 НАВУК БЕЛАРУС1. - 2016. - №1. - с.94-99.
4. ПНД Ф ПНД Ф 14.1:2:4.248-07 Количественный химический анализ вод. Методика измерений массовых концентраций ортофосфатов, полифосфатов и фосфора общего в питьевых, природных и сточных водах фотометрическим методом. - М., 2007 (изд.2016 г.).
5. ПНД Ф 14.1:2:4.270-2012 Количественный химический анализ вод. Методика измерений массовой концентрации фторид-ионов в питьевых, природных и сточных водах потенциометрическим методом. - М., 2012.
