Очистка сточных вод производства экстракционной фосфорной кислоты (стр. 3 из 4)
Для управления технологическим процессом используются специальные панели-регуляторы. С их помощью можно переключать режимы управления (ручной/автоматический), контролировать положение исполнительного механизма или задавать в числовом виде величину задания на управление – рис.4. Эти панели вызываются на экран по нажатию на соответствующий регулируемый параметр, при этом подгружается соответствующая группа тегов подстановки, что позволяет для управления 75-ю регуляторами использовать только один графический объект.
Рис.4. Управление регулятором
В процессе внедрения системы возникало много вопросов по реализации тех или иных возможностей iFIX. Ответы на большинство вопросов были найдены в документации по iFIX. Кроме того, возможность прямой связи со специалистами технической поддержки компании “ИндаСофт” (телефон, электронная почта, личное присутствие) значительно облегчили процесс освоения и внедрения ПО iFIX. Все вопросы решались профессионально и оперативно [2].
ГЛАВА 3. Очистка сточных вод производства экстракционной фосфорной кислоты
Замкнутый цикл воды в производстве экстракционной фосфорной кислоты
Использование воды в замкнутом цикле в производстве экстракционной фосфорной кислоты стало возможным при направлении потока навстречу потоку фосфора. В этом случае свежая вода в количестве 20 м3/сут расходуется только на нужды лаборатории, а в технологии используется только оборотная вода. Из общего количества повторно используемой воды, равного 148 м3/сут, 18 м3/сут расходуется на смыв полов, 80 м3/сут; для подпитки систем гидратации и 50 м3/сут — на все операции, связанные с транспортированием и хранением фосфора.
Из оборотной охлаждающей системы вода, подогретая в теплообменниках, первоначально подается в дозаторы для вытеснения фосфора в башню сжигания (рис. 5). При выгрузке фосфора из хранилища в дозаторы в хранилище перекачивается оборотная вода из сборника оборотной воды. Передавливание фосфора из железнодорожной цистерны в хранилище осуществляется путем подачи под давлением оборотной воды из сборника, который заполняется водой, вытесняемой фосфором из хранилища при его загрузке. После окончания передавливания фосфора в железнодорожные цистерны еще некоторое время подается вода для промывки самой цистерны и фосфоропровода; при этом вода циркулирует в замкнутом контуре: железнодорожная цистерна — хранилище фосфора— сборник — железнодорожная цистерна.
При такой организации производства образуются три вида сточных вод:
1) фосфорсодержащие из железнодорожных цистерн после выдавливания фосфора в хранилище;
2) от лаборатории;
3) от смыва полов.
Все эти сточные воды поступают в сборник фосфорсодержащих сточных вод, откуда равномерно пёрекачиваются в отстойник. Осветленная вода собирается в сборнике, откуда подается на гидратацию фосфорного ангидрида. Как показал опыт работы, использование очищенных сточных вод для гидратации фосфорного ангидрида не оказывает отрицательного влияния на качество получаемой фосфорной кислоты [3].
Рис. 5. Технологическая схема использования воды в замкнутом цикле в производстве экстракционной фосфорной кислоты на привозном фосфоре. Сооружения: / — узел для подогрева воды; // — дозаторы фосфора; /// — башня сжигания фосфора; IV — хранилище фосфора; V — сборники оборотной воды; VI — участок мойки железнодорожных цистерн; VII — сборник фосфорсодержащих сточных вод; VIII — отстойник; IX — сборник осветленной воды; X — лаборатория. Потоки: / — продувочные воды оборотной охлаждающей системы; 2 — фосфор; 3 — оборотная вода; 4 — фосфорсодержащий шлам; 5 — фосфорсодержащие сточные воды; 6 — свежая речная вода
Схема очистки фосфорсодержащих сточных вод.
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)2О + А12О3 .nSiO2 + 2СаСО3® Na2О . К2О . А12О3 +n(2СаО . SiO2) + 2СO2