Способ очистки сточных вод от фосфатов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 02 F 1/58

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4892324/26 (22) 18.12.90 (46) 28.02.93. Бюл. N 8 (71) Киевский научно-исследовательский филиал с опытным заводом Московского научно-производственного объединения "Синтез" (72) Н.В.Бондаренко, В,А.Скрипник, Ю.В.Равенко, В.В,Банников, Г,И. Фишман и Л,Н.Вишневская (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 539844, кл. С 02 F 1/52, 1976, Патент ГДР ¹ 146446, кл. С 02 F 1/58.

04. 10.79.

Заявка Японии № 56-40483, кл, С 02 F 1/58, опублик. 16.04.81.

Заявка Японии ¹ 55 — 13171, кл. С 02 F 1/58, опублик, 30,01.80, Авторское свидетельство СССР

N 1339093, кл, С 02 F 1/58, 1985.

Хаммер M. Технология обработки природных и сточных вод. Перевод с англ. M„

Стройиздат, 1979, с. 367-371, Изобретение относится к очистке промышленных сточных вод и технологических растворов, содержащих растворенные фосфаты, и может быть использовано при очистке водных отходов производства поликарбоната, экстракционной фосфорной кислоты, фосфорных удобрений и пр.

Цель изобретения — интенсификация и упрощение процесса очистки, Поставленная цель достигается тем, что обработку фосфатсодержащей минерализованной сточной воды осуществляют раствором хлористого кальция при молярном отношении кальция к фосфору (Са /Р), равном 2,3 — 2,7 в присутствии кальцинированной соды при температуре 35-50 С с .!Ж 1798323 А1 (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ

ФОСФАТОВ (57) Использование: очистка водных отходов производства поликарбоната, экстракционКоА фосфорной кислоты, фосфорных удобрений и др. Сущность изобретения: сточные воды обрабатывают раствором хлористого кальция в присутствии кальцинированной соды при молярном отношении Са к P 2,3—

2,7, температуре 35-50 С с последующей дозировкой флокулянта — гидролизованного полиакриламида. В качестве раствора хлористого кальция используют сырой рассол хлорида натрия. Скорость осаждения образующегося шлама — 1,5 м/ч, остаточное содержание фосфора 1 — 1,5 мг/дм, объем шлама 21 — 23 /,. 1 з.п. ф-лы, 3 табл. добавлением флокулянта — гидролизованного полиакриламида (ГПАА) перед стадией отстоя образовавшегося шлама.

Проведенными исследованиями установлено. что в данных условиях образуется соль карбонатгидроксоапатит кальция с размером частиц 10 — 15 микрон в соответствии с уравнением:

8CaCb+ ЗйазР04+ NaOH+ ЗйагСОз =

= Сав(РО4)зОН(СОз)з + 16NaCI (2)

При соотношении Са:P меньше 2,3 преимущественно образуется мелкодислерсный осадок гидроксилапатита кальция

СаЯРО4)зОН, определяющий низкую ско-; рость отстоя и фильтрации. При повышении отношения Са :Р до величины более 2,7

1798323 показатели очистки практически не меняются, поэтому из экономических соображений

2+ нижний предел отношения Са:Р ограничивается значением 2,7.

Осаждениемфосфатов по заявляемому способу получают осадок, имеющий скорость отстоя при указанных условиях (35 — 50 С, ГПАА) до 1,5 м/ч (0,42 мм/с), что примерно в 20 раз превышает скорость отстоя шлама в известном способе (1) при степени очистки раствора 1-1,5 мг/дм остаточного фосфора.

При большой исходной концентрации фосфатов — 7,5 г/дм объем уплотненного з шлама незначителен и составляет 21 — 23 .

Согласно (1) такой же обьем шлама отнесен к значительно меньшей исходной концентрации фосфатов — 1,35 г/дм .

Для очистки СВ ат фосфатов можно применять минерализованные стоки, которые часто содержат в своем составе кальцинированную соду в большом избытке (например, стоки производства поликарбоната).

При отсутствии ионов карбоната в стоках раствор кальцинированной сады в очищаемый раствор добавляется дополнительно в соответствии со стехиометрией уравнения (2) — СОэ /Р =1, После очистки от фосфатов содержание хлористого натрия в стоках повышается согласно уравнению (2). При этом возможна утилизация указанных солевых отходов, например, B производствах хлора и каустика.

Для очистки растворов от фосфатов в качестве кальцийсодержащего реагента может. быть использован непосредственно раствор хлористого натрия (сырой рассол), содержащий в качестве примесей хлористый кальций.

Таким образом, в присутствии ионов карбоната ионы фосфата реагируют с ионами кальция, образуя новое соединение, позволяющее значительно ускорить процесс отстоя, благодаря структуре осадка, что интенсифицирует и упрощает процесс очистки в целом, Пример 1. 1 л сточной воды, имеющей состав (г/дм ): КазРО4 — 7,5; йагСОз — 13;

Na0H — 12,5; NaCI — 1,7 подогревают до 40 С и обрабатывают раствором хлористого кальция из расчета 4,86 г/дм Са, что соответствует малярному отношению Са к Р, равном 2,7, Перемешивают 10 мин, после чего добавляют 10 мг/дм гидролизованного полиакриламида (ГПАА) и отстаивают, Скорость отстоя шлама — 1,45 м/ч или

0,4 мм/с, прозрачность осветленного раствора — 100 ; содержание примесей в осветленной сточной воде: + фосфора — 1 мгlдм, з йагСОз 8 г/дмз, NaOH - 11,6 rläì . Объем уплотненного шлама — 21%. Фильтрация сточной воды не требуется.

Пример ы 2-6. В условиях примера

1 проводят очистку растворов при разном малярном отношении Са /P, Результаты приведены в табл. 1, Пример ы 7 — 11. В условиях примера

1 проводят очистку растворов при различных значениях температуры. Примеры приведены в табл. 2.

П ри м е р ы 12 — 13. В условиях примера

1 проводят очистку растворов с дозировкой флокулянта — гидролизованного полиакриламида перед стадией отстоя и без флоку15 лянта. Результаты приведены в табл. 3.

Пример 14. 1 л раствора содержащего

7,5 г/дм йазРО4, 1 г/дм NaOH, 1,7 гlдм

NaCI (КагСОэ отсутствует) подогревают до

40 С, добавляют раствор кальцинирован20 ной соды, доза которой соответствует стехиометрии управления (2) — СОз /Р = 1 обрабатывают раствором хлористого кальция, доза которого соответствует малярному отношению Са /P = 2,7, Перемешивают г+

10 мин, добавляют 10 мг/дм ГПАА и отста з ивают. Содержание фосфора в растворе после отстоя — 1 мг/дм, прозрачность з

100, скорость отстоя шлама 1,65 м/ч (0,46 мм/с), объем шлама 20 .

30 Пример 15. 200 мл раствора, имеющего состав (г/дм ): йаэР04 — 7,5, МагСОз—

13; NaOH — 1; NaCI 13,1 подогревают до 40 С и добавляют 1лнасыщенного рассола,,содержащего 300 г/дм NaCI и 4,1 г/дмз

СаС!г (1 г/дм Са ), что соответствует малярному отношению Са /Р = 2,-7. Пе- г+ ремешивают 10 мин, после чего добавляют

3 мг/дм ГПАА и отстаивают.

Содержание фосфора в отстоявшемся

40 растворе — 1 мг/дм, прозрачность раствора 99% скорость отстоя. шлама 3,6 м/ч (1 мм/с). Объем шлама 9%, Раствор хлористого натрия направляется на хлорное производство.

Пример 16. 1 л раствора, содержащего (г/дмз): йаЗРО4 — 7,5; NaÎH — 12,5, NaCI—

1,7, ИагСОз — отсутствует подогревают до

40 С и отрабатывают раствором хлористого

50 кальция из расчета 3,35 г/дм Саг, что соответствует малярному отношению Са и Р, равном I,87, в присутствии ретурного шлама — ранее образованного осадка гидроксилапатита кальция, который добавляли в зону

55 реакции в количестве 50 к свежеобразующемуся осадку гидроксилапатита. Смесь перемешивали 90 минут и отстаивали. Скорость отстоя шлама — 0,19 м/ч (0,05 мм/c) прозрачность осветленной части раствора — 80, содержание остаточного фосфора в отфиль1798323

Таблица 1 трованном растворе — 15 мг/дм, объем з шлама — 40;ь.

Результаты опытов показывают, что оптимальными условиями проведения процесса очистки сточных вод и технологи- 5 ческих растворов от фосфатов является соотношение реагентов Са /P =2,3-2,7(табл.

1), поддержание температуры в пределах

35 — 50 С (табл. 2), добавление флокулянта— гидроизолированного полиакриламида пе- 10 ред стадией отстоя (табл. 3), присутствие кальцинированной соды в процессе очистки (пример 1).

Верхний и нижний пределы ограничения молярного отношения Са /P (2,3 — 2,7) 15 обусловлены достижением глубокой очистки от фосфора, высокой скорости отстоя при минимальном объеме шлама, Кроме того, ведение процесса при отношении Са /P

2+ более 2,7 нецелесообразно из-за павы- 20 шенного расхода реагента-осэдителя (см, табл, 1).

Приведенные в табл. 2 данные показывают, что при повышении температуры более 50 С ранее осажденный фосфор 25 начинает переходить обратно в раствор.

При температуре ниже 35 C скорость реакции и скорость отстоя шлама незначительны, Оптимальным интервалом температуры я вляется 35 — 50 С. 30

Как видно из таблицы 3 с применением флокулянта значительно увеличивается скорость отстоя шлама и уменьшается его объем, Доза ГПАА зависит от исходного содержания фосфата в стоках, количества 35 образующегося шлама и устанавливается в каждом конкретном случае опытным путем.

Результаты исследований показывают, что при отсутствии кальцинированной соды, процесс образования осадка гидроксилэпа- 40 тита даже при повышенной температуре (40 С) и . большой дозировке ретурного шлама (50 / к образующемуся) имеет неудовлетворительные технические показатели (пример 16), Таким образом, предлагаемое техническое решение в сравнении с известным позволяет наряду с глубокой очисткой от фосфата интенсифицировать процесс за счет значительного увеличения скорости отстоя шлама, и уменьшения его объема.

Обеспечение прозрачности осветленного раствора 99 — 100 g, позволяет исключить дополнительную стадию фильтрации осветленного раствора. Уменьшается расход реагента-осадителя, появляется возможность утилизации очищенных стоков. Все это делает процесс технологичным и экономически выгодным, Формула изобретения

1. Способ очистки сточных вод от фосфатов путем обработки кальцийсодержащим реагентом в щелочной среде с последующим отделением осадка, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью интенсификации и упрощения процесса очистки при обеспечении высокой степени очистки сточных вод от фосфатов, в качестве кальцийсодержащего реэгентэ используют раствор хлористого кальция, а очистку ведут при молярном соотношении Са /P, рав-. ном 2,3 — 2,7, и температуре 35-50 С в присутствии кальциниро ванн ой соды с последующим введением гидролизованного полиэкриламида.

2. Способ по п, 1, о тл и ч а ю щи и с я тем, что в качестве раствора хлористого кальция используют сырой рассол хлорида натрия.

1798323

Таблица 2

Са /Р = 2,7, доза ГПАА 10 мг/дм

Таблица 3

ЬИФ пlп

Скорость отстоя алама мм/с

Составитель Н, Бондаренко

Техред M,Moðãåíòàë Корректор Т, Палий

Редактор Т. Горячева

Заказ 750 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Доза ГПАА,/д„З

1,45

0,6

0,40

0,16

Объем алема,%

Условия опытов

40ОС

Са /P 27