四川某黄磷厂废水处理应用案例

2017-11-29李月美蒋丽娜杜本志

山东化工 2017年20期

关键词：石灰乳外形尺寸黄磷

李月美,蒋丽娜,杜本志,辜清

(1.四川省地质工程勘察院,四川成都 610072；2.中国建筑西南勘察设计研究院有限公司，四川成都 610000)

四川某黄磷厂废水处理应用案例

李月美1,蒋丽娜2,杜本志1,辜清1

(1.四川省地质工程勘察院,四川成都 610072；2.中国建筑西南勘察设计研究院有限公司，四川成都 610000)

四川某黄磷厂废水主要来源于冷凝塔、精制槽，以及清洗设备、冲洗地坪产生的废水，废水中主要含有极毒的元素磷，其次是氟。该废水采用调节-混凝-沉淀-混凝-沉淀-过滤工艺进行处理，在进水磷酸盐、P4、氟和氰化物分别为400mg/L、20mg/L、60mg/L和20mg/L时，最佳出水水质达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准。

黄磷厂;废水;案例

黄磷厂在营运过程中产生的废水主要来自于冷凝塔、精制槽，以及冲洗设备和地面产生的废水[1-3]。此类废水中含有极毒元素磷(P4)，最高含量可以达到2000mg/L，其次是元素氟，含量可以达到600mg/L[4-5]。四川某黄磷厂废水中磷含量高达400mg/L，氟含量达到60mg/L，为降低该废水对环境造成的危害，我公司采用了废水调节-混凝1-沉淀1-混凝2-沉淀2-过滤的处理工艺，出水磷酸盐、P4、氟和氰化物均达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准。

1 废水的处理工艺

1.1 废水的水质、水量

四川某黄磷厂在生产过程中每天排放的废水量约为100m3，按每天处理8h计，则每小时处理量为：Qh=100m3/8=12.5m3/h。该废水中含有较多的极毒元素磷(P4)，若不对其进行有效处理将对环境造成极大的危害，该废水水质的具体指标见表1。

表1 四川某黄磷厂废水水质指标 mg/L

1.2 工艺流程的确定

1.2.1 磷酸盐的去除

本项目废水中磷酸盐高达400mg/L，因此在该废水处理工程中采用石灰作沉淀剂的方法进行处理。废水在投加石灰乳澄清液后，钙离子与磷酸根反应生成沉淀，反应式如下：

1.2.2 氰化物和P4的去除

本项目废水中氰化物和P4分别达到20mg/L、20mg/L，因此采用漂白粉氧化去除氰和磷，其化学反应方程式如下所示：

1.2.3 氟的去除

本项目废水中含氟量达到60mg/L，因此废水处理采用钙盐沉淀法，即向废水中投加石灰，使氟离子与钙离子生成CaF2沉淀而去除废水中的氟。

图1 工艺流程图

综上，根据该厂废水的水量、水质以及该废水含有剧毒元素磷(P4)的特点，本项目采用废水调节-混凝1-沉淀1-混凝2-沉淀2-过滤的工艺进行处理。由于该废水含有氰化物和P4，因此首先在混凝设备1中投加次氯酸钙以起到氧化氰化物和P4的作用，并且在混凝设备1投加石灰乳起到去除磷酸盐、氟等污染物的作用。沉淀设备1采用竖流式沉淀设备，在混凝设备1中形成的絮体在重力的作用下向下沉淀，从而实现固液分离。混凝设备2和沉淀设备2保证了废水中剩余的磷酸根和氟化物能够全部反应去除。由于在二级混凝沉淀时磷酸盐浓度较低，产生沉淀量非常少，需要投加适量PAC、PAM以改善沉淀效果。经过二级混凝沉淀后的废水通过石英砂过滤器可有效截留沉淀池出水带出的含磷颗粒物，保证出水中TP和SS达标排放。具体工艺流程见图1。

2 主要构筑物及设备

2.1 调节池

调节池规格为5.0m×5.0m×3.0m，有效容积为60m3，钢混结构，HRT=5h。

2.2 石灰乳池

石灰乳池外形尺寸：3m×2m×1.5m，有效深度：1.2m，结构形式：砖砌。

2.3 污泥池

石灰乳池外形尺寸：3m×3m×2.7m，有效深度：2.5m，结构形式：砖砌。

2.4清水池

清水池外形尺寸：3m×3m×2.7m，有效深度：2.5m，结构形式：砖砌。

2.5 混凝设备

混凝设备为公司制作的非标设备，材质为钢结构，设备质量620kg，外形尺寸：φ2m×2.5m，内含搅拌装置，规格为φ0.8m×2.0m，转速为10r/min。

2.6 沉淀设备

沉淀设备为公司制作的非标设备，材质为钢结构，设备质量930kg，外形尺寸：φ2.5m×2.5m

2.7 过滤设备

过滤设备为公司制作的非标设备，规格为φ1.5m×2.85m，不锈钢，流量：0～18m3/h，重量：2.3t，工作压力：≤0.6MPa，进水水压：≥0.04MPa，反冲洗进水水压：≥0.15MPa，进出口压差：0.01～0.015MPa，运行方式：水流自上而下，过滤速度：15～20m/h，运行周期：2～7天，反洗方式：水洗，反洗耗水：1%～3%，反洗强度：4～15L/s·m，反洗历时：5～7min，反洗膨胀率：40-50%。

2.8 板框压滤机

型号：FDY500，滤带宽度：600mm，有效滤带面积：8.2m2，湿泥处理量(m3/h)：1～3，功率：0.75kw，设备质量：2150kg，外形尺寸：3750×1050×1650。

2.9 石灰乳投加泵

型号：32UHB-UF-3-13，转速：2900r/min，流量：3m3/h，功率：0.75kw，扬程：13m。

2.10 螺杆泵

型号：G25-1，转速：960r/min，流量：2m3/h，压力：0.6MPa，功率：1.5Kw，扬程：60m，进口：40mm，出口：32mm。

2.11 pH在线监测仪

数量：1台，型号：pH7541，测量范围：0.00～14.00，分辨率：0.01pH，精度：0.05级，稳定性：≤0.03pH/24h，温度补偿：0～99.9℃(pH)， pH校正范围：零点±1.45pH;斜率±30%，动作控制：两组ON/OFF，继电器信号隔离输出：4～20mA，隔离保护输出工作电压：230V，尺寸：96×96×120mm，防护等级：IP54，重量：0.9公斤。

3 运行效果分析

在废水处理设备安装完成并经现场调试完成后，废水经过调节-混凝1-沉淀1-混凝2-沉淀2-过滤工艺进行处理后，在进水磷酸盐、P4、氟和氰化物分别为400mg/L、20mg/L、60mg/L和20mg/L时，最佳出水水质达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准。

4 工程经济分析

本次黄磷厂废水处理工程总投资为73.44万元，其中设备投资和土建投资分别为47.2万元、4.4万元；本项目合计日耗电量K=170.75kW·h，以每度电0.8元计算，合计日电费：170.75×0.8=136.6元，本项目每天投加次氯酸钙、石灰乳、PAC、PAM的费用约为100元。本次黄磷厂废水处理每吨水的处理成本为2.36元(不包括人工、污泥处理费及设备折旧费等)；根据工程经济分析该项目的废水处理方案在经济上具有可行性。