黄磷生产废水的闭路循环

杨波，蒋丽红，赵榆林
（昆明理工大学生物与化学工程学院化工系，云南 昆明 650224）

　　摘　要：采用中和絮凝沉降工艺处理黄磷生产污水，处理后的污水循环使用。污水循环对黄磷的质量、电炉的产率无不良影响，对设备无腐蚀、结垢性，且对操作环境无明显的不良影响。
　　关键词：黄磷污水；封闭循环；废水处理
　　中图分类号：X781
　　文献标识码：A
　　文章编号：1009－2455（2002）0－0016－02

Closed Circulation of Wastewater from Yellow Phosphorus Production
YANG Bo, JLANG LI-hong, ZHAO Yu-liu
(College of Biology and Chemical Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650224, China)

　　Abstract:Neutralization, flocculation and settling processes were employed to treat yellow phosphorus production wastewater. The treated water was recirculated and there were not any adverse impacts on the quality of yellow phosphorus or yield of electric furnace. Besides, the reused water didn‘t cause equipment corrosion or fouling and did no harm to the operation environment.
　　Key words:yellow phosphorus effluent;closed circulation;wastewater treatment

　　黄磷污水是黄磷生产过程中形成的主要含元素磷（指黄磷）的污水。对于黄磷污水的处理在我国一般采用物化法，典型工艺有沉淀氧化法和废水闭路循环处理法[1-2]。
　　本文介绍了云南昆阳磷肥厂的废水闭路循环工艺。

1 黄磷生产污水的水质与水量

　　黄磷封闭循环污水是由电炉冲渣水、电极夹套和电极水封污水、黄磷洗气塔及精制磷污水等部分组成。污水水质见表1：

表1 黄磷污水的水质 污水来源 污染物成分 元素磷/（mg.L^-1) 氟离子（F^-）/（mg.L^-1) 悬浮物/（mg.L^-1) pH 磷酸根（PO₄^3-）/（mg.L^-1) 洗气塔污水 32.0 244.0 130.0 2.18 360.1 精制磷污水 36.0 210.0 150.0 2.46 1129.0 电炉冲渣水 54.0 150.0 143.0 3.64 572.5 电极污水 19.2 156.0 160.0 3.00 180.0

　　由表1可见，黄磷污水中元素磷、磷酸和氟化物的含量较高，是主要的污染物质，污水呈酸性。

2 污水处理的工艺过程

　　黄磷污水封闭循环处理工艺流程见图1。

　　工艺过程为：生产过程中排出的污水（包括洗气塔污水、洗磷、漂磷水）、泥磷处理排出的污水、工业磷酸精制磷及压磷排出的污水等，由专用的污水沟进人折流沉降池，在此，污水的元素磷可由80mg／L以上降至3mg／L以下。折流沉降池中沉降的泥磷再进一步精制成黄磷或制成泥磷酸。污水经折流沉降后，由伸缩给料机供给石灰石块和少量石灰，随同污水一起进入中和机进行中和，中和控制pH值在6±0.5。中和后的污水泵人连续絮凝沉降池，同时加人适量PAM絮凝剂进行絮凝沉降^[3]（絮凝剂的绝对用量为0.02％，絮凝沉降时间为10－12h）。上层清液排人循环水池，回用于黄磷生产系统形成污水的闭路循环。絮凝沉降下来的浓滤渣排人浓渣贮槽，继续沉降，进一步浓集，然后经圆盘真空过滤机脱水，滤液经气液分离器返回中和池，滤渣排出系统。
　　污水经过几步处理，水质状况见表2。

表2 处理后水质取样点位置 污染物成分 元素磷（P₄）/（mg.L^-1) 氟离子（F^-）（mg.L^-1) 悬浮物/（mg.L^-1) pH 折流沉降池 0.63 477.5 159.7 2.07 絮凝沉降池 0.08 39.1 46.7 6.70 循环污水 0.14 52.8 88.3 6.40

　　由表2可见，污水经过处理后，元素磷主要由自然沉降去除，污水中呈溶解状态的元素磷、氟、和游离酸等有害物质的含量经过中和沉降后降到了较低水平。

3 污水循环对生产系统的影响

3.1 对黄磷的质量及产率的影响
　　封闭循环后电炉黄磷的质量及电炉的产率是评价循环污水水质状况的一个主要方面。表3列出了不同月份黄磷的质量和黄磷电炉“原磷产率”的数据。

> 表3 黄磷的质量和黄磷电炉“原磷产率” 日期 原磷产率/% 质量（P4）/% 2000年1月 73.58 99.96 2000年2月 79.91 99.95 2000年3月 80.42 99.97 2000年4月 73.79 99.92 2000年5月 80.67 99.97 2000年6月 79.69 99.93

　　从表3的分析结果表明：从2000年1月至2000年6月原磷产率的范围是73.58％－80.67％，属于正常范围，黄磷的质量符合国标的要求（黄磷的含量等于或大于99.90％）。可见，使用循环污水对黄磷生产过程及产品质量和原磷产率无明显的不良影响。
3.2 对设备腐蚀及结垢的影响
　　在循环冷却水水池前部冲渣水人口部位；处理后的污水流进污水池部位；水池中部、尾部、黄磷高位贮水池等处用A3钢片进行耐腐蚀挂片测试，时间为791h，测试温度为28℃，测试数据见表4。

表4 循环污水经过部位的腐蚀情况 测试地点 腐蚀速率/（mm.a^-1） 水池前部冲渣水入口的部位 0.35 处理后的污水流进污水池的部位 0.04 水池中 0.32 水池尾 0.10 水池尾 0.07 水池尾 0.08 黄磷高倍贮水池 0.60 黄磷高倍贮水池 0.57 黄磷高倍贮水池 0.18 黄磷高倍贮水池 0.10 黄磷高倍贮水池 0.25

　　由表4的数据可知，循环污水对碳钢的腐蚀速率在0.1－1mm／a之间，属于可用范围。为了了解循环污水在管道的结垢行为，在循环水泵出口管上接出一根水管作为测试管道，经过628h后拆下此测试管道观察，见管内壁有一层极薄的白色粉末，无法测量其厚度，而且白色粉末疏松，由此可知虽然循环污水中存在悬浮物和溶解性固体物质，但在一般自来水的流速下，实际上不会由于结垢而引起供水管道的堵塞。另一方面，由于循环系统较为简单，无需在循环污水中加人水质稳定剂。
3.3 对操作环境的状况
　　封闭循环前后黄磷工段及污水工段各个监测点大气中氟化物、磷化物的对比数据见表5。

表5 封闭循环前后黄磷工段及污水工段各个监测点的数据采样测定地点 大气含氟化物（以F计）/（mg.m^-3) 大气含磷化物（以P₂O₅计）/（mg.m^-3) 封闭循环前 封闭循环后 封闭循环前 封闭循环后 黄磷污水处理厂房内 0.056 0.053 0.472 黄磷污水千吨水池边 0.050 0.074 0.036 0.341 黄磷电炉出渣前侧 0.660 0.431 0.719 0.772 黄磷电炉操作室内 0.045 0.040 0.336 0.210 工业磷酸精制处 0.045 0.050 0.405 0.291 黄磷洗磷组工作场地 0.047 0.044 0.394 0.294

　　表5中数据表明：车间空气中含磷化合物和含氟化物的含量小于《工业企业建设卫生标准》规定的最高容许浓度，可见使用循环污水后对操作环境无明显的不良影响。

4 技术经济分析

　　以年处理污水8.0×104t为基准进行技术经济分析。
4.1 经济分析
　　全系统设施运行费用见表6。

表6 每年运行费用计算 名称 运行费用/万元 节省费用/万元 设备折旧及检修费 5.4 　 药剂费 4.8 　 电费 4.4 　 节约水费 　 8.0 减少排污费 　 4.5 合计 14.6 13.5

　　从表6可以看出，由于项目的实施节约了大量的水，节约的水费除抵去废水处理或循环处理设施运行费、排污费外，每年只多增加1.1万元的费用，经济效益显著。
4.2 环境效益
　　循环污水处理前后水污染物减少量见表7。

表7 每年减少污染物排放量 项目 氟/t 元素磷/t 砷/t 数量（平均值） 69.3 29.4 2.9

　　从表7可知，封闭循环后，避免了磷、氟、砷等有害物质污染水体，有效地控制了黄磷污水对周围环境的污染危害。经过云南昆阳磷肥厂多年的实践，证明是切实可行，此工艺尤其适用于小黄磷生产。

参考文献：

　　[1]国家环境保护总局科技标准司.工业污染源达标排放技术[M].北京；中国环境科学出版社，1999.51－52.
　　[2] 顾夏声.水处理工程[M].北京：清华大学出版社，1985.290－295.
　　[3] 马青山，贾瑟，孙丽珉.絮凝化学和絮凝剂[M].北京：中国环境科学出版社，1988.45－48，

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　　作者简介：杨波（1969－），男，云南昆明人，昆明理工大学生物与化学工程学院讲师，硕士，电话（0871）3802006。