Курсовая работа: Очистка сточных вод производства экстракционной фосфорной кислоты

Типовая схема очистки сточных вод, принятая на заводах по производству экстракционной фосфорной кислоты, предусматривает следующие операции:

1) первое осветление сточных вод, поступающих на очистку;

2) нейтрализацию осветленной воды с одновременным получением взвеси фосфатов и фторида кальция;

3) второе осветление сточных вод;

Вторично осветленная вода направляется в накопители для повторного использования.

Первое осветление сточных вод

При степени загрязненности сточных вод фосфором первое осветление должно обеспечивать осаждение 90-98% взвесей, содержащих фосфор. Получаемый при этом шлам содержит от 10 до 30% элементарного фосфора. Для снижения производственных потерь, этот шлам непосредственно сжигают в специальных топках, получая фосфорную кислоту.

Вторичное осветление сточных вод

Полнота удаления взвешенных частиц, содержащих элементарный фосфор, зависит от эффективности процесса вторичного осветления сточных вод. Для укрупнения взвесей малорастворимых солей кальция, а, следовательно, для повышения скорости их осаждения, в полученную при нейтрализации суспензию добавляют раствор полиакриламида, выполняющего роль флокулянта.

Полиакриламид является высокомолекулярным полиэлектролитом, который в воде диссоциирует, образуя на своих нитевидных молекулах заряженные узлы, способные присоединиться к твердым взвешенным частицам, содержащим на поверхности ионы многовалентных металлов. В результате сорбции молекулы полиакриламида с отдельными взвешенными частицами образуют флоккулы, что способствует быстрому осаждению частиц.

Оптимальное количество полиакриламида находится в пределах 0,5-1,5 мг на 100 мг взвешенных веществ. При меньшем количестве его будет недостаточно, более высокое количество приводит к агломерации отдельных молекул полиакриламида между собой и стабилизации суспензии.

Оборудование и эксплуатация линии очистки сточных вод

Основным оборудованием линии очистки сточных вод являются отстойники и нейтрализатор, снабженные контрольно-измерительными приборами и устройствами для автоматического регулирования.

Отстойники

Осветление фосфорсодержащих сточных вод осуществляется в отстойниках-сгустителях типа СО-9.

Принцип работы отстойников этого типа заключается в том, что взвешенные в воде твердые частицы подают на дно отстойника и вода, двигаясь от нижнего края распределительного стакана к сливному желобу , т.е. снизу вверх и от центра к периферии, постепенно осветляется сначала от крупных, а затем и от более мелких взвесей.

Нагрузка на отстойник определяется так, чтобы вода находилась в нем не менее 4 часов.

Во вторичных отстойниках, предназначенных для осветления нейтрализованной суспензии, кислотоупорный слой отсутствует. Диаметр цилиндрической части отстойника около 9м, высота 3м. Угол откоса конического днища 7є. Объем отстойника 7 кубических метров.

Нейтрализатор

Нейтрализатор сточных вод (рис.7) представляет собой стальную цилиндрическую емкость 7 с плоской крышкой и сферическим днищем. Корпус нейтрализатора внутри покрыт слоем полиизобутилена, диабазовой плиткой и кислотоупорным кирпичом 5.

Поскольку процесс нейтрализации требует интенсивного перемешивания, то нейтрализатор снабжен быстроходной пропеллерной мешалкой 3, имеющей скорость вращения 270 об\ мин. В качестве параметра для контроля и регулирования процесса нейтрализации сточной воды используют величину pH - показатель концентрации ионов водорода, которая измеряется pH- метром, установленным по месту 6, и показывающим прибором, вынесенным на пульт управления.

Если бы величина pH сточных вод и скорость их поступления были постоянными, то количество нейтрализующего реагента можно бы подавать с постоянной скоростью, например, известкового молока из расчета 28г CaO на 1 грамм-эквивалент кислот. Для обеспечения непрерывной дозировки необходимого количества известкового молока от дозировочного бака к нейтрализатору подведены три трубопровода с запорной арматурой, из которых: на двух трубопроводах дозировка реагента осуществляется автоматически, а на третьем вручную.

В качестве дозирующего устройства на автоматических линиях (рис.9) используются пневматические клапаны 8. Для непосредственного измерения pH используют потенциометрические приборы.

Автоматическая регулировка работает по следующему принципу: сигнал, воспринимаемый датчиком 6, снимается и усиливается pH-метром 2 и подается на электронный прибор 1. Далее, с помощью пневморегулирующего устройства он воздействует на мембрану исполнительного механизма клапана 8.

Значение pH, до которого необходимо нейтрализовать сточные воды, устанавливается при помощи указателя на электронном приборе 1. В случае, если pH воды в нейтрализаторе 4 ниже заданного значения, то через систему рычагов заслонка пневматического регулятора прилегает к соплу, что уменьшает давление воздуха на мембрану исполнительного механизма пневматического клапана 8, а это ведет к открытию клапана и поступлению известкового молока в нейтрализатор.

По мере нейтрализации сточной воды до заданного значения pH изменяется сигнал на pH-метре и при этом повышается давление на мембрану клапана, а это влечет за собой прикрытие пропускного отверстия, которое полностью закроется при достижении в нейтрализаторе заданного значения pH среды, и дозировка известкового молока прекратится.

Комплексное использование сточных вод производства экстракционной фосфорной кислоты

В соответствии с технологией экстракционной фосфорной кислоты нефелиновый концентрат в порошкообразном виде спекают с известняком или мелом:

(Na, К)₂ О + А1₂ О₃ ^. nSiO₂ + 2СаСО₃ ® Na₂ О ^. К₂ О ^. А1₂ О₃ +n(2СаО ^. SiO₂ ) + 2СO₂