三元废水预处理方法及系统与流程

1.本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种三元废水预处理方法及系统。


背景技术：

2.近年来，随着新能源市场的大热，对于三元锂电池的需求更加旺盛。而三元前驱体的生产是将用一定比例硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰溶液(目前已有镍、钴、铝三元、镍、钴二元等前躯体)在铵性条件下与液碱反应合成以氢氧化物为主体的化合物，合成的浆液经过固液分离后所获得的固体为三元前驱体材料。生产三元前驱体材料的过程中会产生含铵、钠的硫酸盐溶液以及生产过程产生的废水及工艺洗涤用水，该类废水具有重金属含量高、氨氮浓度大、含盐量高和碱度大等特点，属于难处理工业废水，同时这些废水中还含少量重金属离子镍、钴、锰等，因此，对该三元废水进行有效地资源化回收处理也是必须的。
3.目前对锂电废水的主流预处理方法为传统处理工艺，传统处理工艺指的是设置除重环节，通过沉淀过滤和精密过滤等组合方法进行预处理。
4.而三元废水中的重金属沉淀含量低，且重金属的氢氧化物沉淀粒径非常小，达到微米级。采用传统工艺除重需要设置调节池、高密沉淀池，精密过滤器和板框压滤机，而且因压滤机滤布的生产工艺决定了滤布的孔隙不可能太小，所以很难对低含量、微小颗粒的生产废水做到有效截留，传统工艺运行过程复杂且需要投加大量药剂和占用多名操作人员。


技术实现要素：

5.本发明提供一种三元废水预处理方法及系统，用以解决现有技术中三元废水处理过程复杂，且需要投加大量药剂和占用多名操作人员的问题。
6.本发明提供一种三元废水预处理方法，包括：
7.利用耐碱性超滤膜对生产废水进行超滤处理，获得超滤产水和超滤浓水；
8.将所述超滤产水排入下一工艺段，并对所述超滤浓水进行压滤处理以获得压滤固渣和压滤滤液；
9.将所述压滤固渣外排，并将所述压滤滤液混入待处理的生产废水中再次进行超滤处理。
10.根据本发明提供的一种三元废水预处理方法，在所述利用耐碱性超滤膜对生产废水进行超滤处理，获得超滤产水和超滤浓水之前，还包括：
11.对所述生产废水进行酸碱度调节，使所述生产废水的酸碱度在预设范围内。
12.根据本发明提供的一种三元废水预处理方法，所述对所述生产废水进行酸碱度调节，包括：
13.向所述生产废水中加入酸碱调节剂，并对所述生产废水进行搅拌。
14.根据本发明提供的一种三元废水预处理方法，还包括：
15.对超滤膜进行酸洗，使所述超滤膜可以重复用于超滤处理。
16.根据本发明提供的一种三元废水预处理方法，用于对所述超滤膜进行酸洗的清洗酸液为硫酸清洗液。
17.根据本发明提供的一种三元废水预处理方法，还包括：
18.将洗膜水进行沉淀处理；
19.将沉渣外排，并将沉淀浓液混入待处理的生产废水中再次进行超滤处理。
20.根据本发明提供的一种三元废水预处理方法，所述将洗膜水进行沉淀处理之后，还包括：
21.将沉淀上清液再次投入酸洗使用。
22.根据本发明提供的一种三元废水预处理方法，所述将所述超滤产水排入下一工艺段，包括：
23.对所述超滤产水进行检测；
24.将不满足预设条件的超滤产水混入待处理的生产废水中或超滤浓水中；
25.将满足预设条件的超滤产水排入下一工艺段。
26.根据本发明提供的一种三元废水预处理方法，所述对生产废水进行超滤处理采用错流过滤方法。
27.本发明还提供一种适用于如上所述的三元废水预处理方法的预处理系统，包括：
28.原水供应单元；
29.超滤单元，所述超滤单元采用耐碱性超滤膜，所述超滤单元设置有原液入口、超滤液出口和浓缩液出口，所述原液入口连通所述原水供应单元，所述超滤液出口连通后续处理设备；以及
30.压滤设备，所述压滤设备的入口连通所述浓缩液出口，所述压滤设备的滤液出口连通所述原水供应单元。
31.本发明提供的三元废水预处理方法及系统，直接利用耐碱性超滤膜对生产废水进行超滤处理，对废水中的杂质和碱性重金属沉淀进行有效截留，保证过膜后的产水(超滤产水)可以直接进入后续工艺段；省去高密沉淀池等设备，减少药剂投加量，相比传统工艺减少工艺步骤，减少处理设施占地面积，有利于提高系统自动化程度，减少操作人员。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1是本发明提供的一种三元废水预处理系统整体结构示意图；
34.图2是本发明提供的一种三元废水预处理系统中表现供液管路结构的示意图；
35.图3是本发明提供的一种三元废水预处理方法的流程示意图；
36.附图标记：1、原水池；2、调节池；3、超滤单元；31、超滤装置；4、压滤设备；5、清洗设备；6、洗膜水沉淀池；7、添加设备；a、第一供液出口支路；b、第二供液出口支路；c、供液入口支路；d、第一回液入口支路；e、第二回液入口支路；f、回液出口支路；g、开关阀。
具体实施方式
37.下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
38.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
39.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
40.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
41.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
42.下面结合图1和图2描述本发明实施例的三元废水预处理系统，包括原水供应单元、超滤单元3和压滤设备4，原水供应单元适于向后续的过滤设备供应三元废水，三元废水本身呈现碱性，且ph值在13左右。超滤单元3采用耐碱性超滤膜，可以直接对三元废水进行过滤处理。
43.超滤单元3设置有原液入口、超滤液出口和浓缩液出口，原液入口连通原水供应单元，原水供应单元供应的三元废水通过原液入口进入超滤单元3内，并通过超滤单元3的耐碱性超滤膜进行过滤，能够对三元废水中的杂质和碱性重金属沉淀进行有效截留。
44.超滤液出口连通后续处理设备，由超滤液出口流出的超滤产水是经过超滤膜过滤后形成的产水，其各项指标达标，可以直接进入下一个工艺段进行进一步浓缩和蒸发。
45.压滤设备4可以采用板框压滤机，压滤设备4的入口连通浓缩液出口，压滤设备4的滤液出口连通原水供应单元，超滤的浓水进入压滤设备4后，由压滤设备4去除溶液中的悬浮物，得到压滤固渣和压滤滤液，压滤固渣外排，压滤滤液排入到原水供应单元，再次进行预处理的循环过程。
46.本发明实施例三元废水预处理系统，与现有传统除杂除重工艺相比本处理方案可以减少药剂投加量，相比传统工艺减少工艺步骤，减少处理设施占地面积，提高系统自动化程度减少操作人员，具有良好的经济效益和环保效益。
47.在本发明一些实施例中，原水供应单元包括原水池1、调节池2和添加设备7，调节池2的入口连通原水池1的出口，原水池1内的废水可以流入调节池2内。添加设备7的入口连通调节池2，以适于向调节池2添加酸碱调节剂，对调节池2内的废水进行酸碱调节。添加设备7可以选用ph酸碱度调节自动加药设备，在设定好合适的ph值范围后，添加设备7可以自动向调节池2内添加酸碱调节剂，使调节池2内的废水维持在该ph值范围内。调节池2的出口连通超滤单元3，完成酸碱调节的废水进入超滤单元3中进行过滤。
48.通过加设调节池2，可以保证通入超滤单元3内的废水ph值在合理范围内，不仅能够保证过滤效果，还能够对耐碱性超滤膜起到保护作用。这里需要说明的是，当废水的ph值本身在合理范围内时，也可以不设置调节池2，或不利用调节池2进行酸碱调节。
49.在本发明一些实施例中，原水供应单元还包括搅拌设备，搅拌设备为搅拌机或推流器，搅拌设备安装在调节池，例如当搅拌设备为搅拌机时，搅拌设备的搅拌头置于调节池2内。搅拌设备运行时，可以搅拌废水，使酸碱调节剂更好地混合在废水中，使溶液均匀统一。
50.在本发明一些实施例中，超滤单元3包括超滤装置31，超滤装置31可以采用内压式膜组件也可以采用外压式膜组件，其内部的超滤膜为耐碱性超滤膜，可以对碱性的三元废水进行过滤。进一步地，超滤装置31采用错流过滤方式，可以使超滤膜的污染层保持在一个较薄的水平，有利于保证超滤膜的过滤能力。
51.在本发明一些实施例中，三元废水预处理系统还包括清洗设备5、供液管路和回液管路，清洗设备5连通供液管路的入口，供液管路的出口连通超滤单元3以适于向超滤单元3提供清洗液对超滤单元3进行清洗，清洗设备5所提供的清洗液优选为硫酸，能够防止引入杂质。回液管路的入口连通超滤单元3以适于引出超滤单元3内的清洗液。
52.可选地，三元废水预处理系统还包括洗膜水沉淀池6，回液管路的出口连通洗膜水沉淀池6的入口，回液管路将清洗超滤单元3的洗膜水引入洗膜水沉淀池6内，洗膜水沉淀形成沉渣、沉淀浓液和沉淀上清液，其中的沉渣外排，洗膜水沉淀池6的浓液出口连通原水供应单元，可以将沉淀浓液回流至原水供应单元，以便于再次进行超滤处理。
53.可选地，供液管路包括相互连通的第一供液出口支路a、第二供液出口支路b和供液入口支路c；回液管路包括相互连通的第一回液入口支路d、第二回液入口支路e和回液出口支路f；第一供液出口支路a和第二回液入口支路e连通超滤装置31的原液入口，第二供液出口支路b和第一回液入口支路d连通超滤装置31的浓缩液出口，供液入口支路c连通清洗设备5，回液出口支路f连通洗膜水沉淀池6，第一供液出口支路a、第二供液出口支路b、第一回液入口支路d和第二回液入口支路e上分别设置有开关阀g。
54.在进行超滤膜清洗时，可以通过正向、反向两种方向进行清洗作业。当清洗设备5正向运行时，关闭第二供液出口支路b和第二回液入口支路e上的开关阀g，打开第一供液出口支路a和第一回液入口支路d上的开关阀g，清洗液由第一供液出口支路a供应至超滤装置31的原液入口，通过超滤装置31的浓缩液出口流入第一回液入口支路d，最后流入洗膜水沉淀池6内；当清洗设备5反向运行时，关闭第一供液出口支路a和第一回液入口支路d上的开
关阀g，打开第二供液出口支路b和第二回液入口支路e上的开关阀g，清洗液由第二供液出口支路b供应至超滤装置31的浓缩液出口，通过超滤装置31的原液入口流入第二回液入口支路e，最后流入洗膜水沉淀池6内。由此可以实现对超滤膜的双向清洗，具有更好的清洗效果。
55.可选地，清洗设备5包括酸液存储罐和第一加压泵，第一加压泵的入口与酸液存储罐的出口连通，第一加压泵的出口与供液管路的入口连通，第一加压泵运行时可以将酸液存储罐内的酸液泵入供液管路中用于超滤膜清洗。
56.可选地，三元废水预处理系统还包括清洗控制器，第一加压泵以及第一供液出口支路a、第二供液出口支路b、第一回液入口支路d和第二回液入口支路e上的开关阀g同时与清洗控制器连接，实现第一加压泵和各开关阀g的综合控制。
57.在本发明一些实施例中，三元废水预处理系统还包括循环装置，循环装置的入口连通洗膜水沉淀池6的上清液出口，循环装置的出口连通清洗设备5，由此可以实现酸液的重复使用，减小清洗酸液用量。
58.可选地，循环装置包括第二加压泵和过滤器，第二加压泵的入口与洗膜水沉淀池6的上清液出口连通，第二加压泵的出口与过滤器的入口连通，过滤器的出口与清洗设备5连通，第二加压泵将洗膜水沉淀池6内的上清液泵出后通过过滤器过滤，再供应至清洗设备5中进行重复使用，可以避免杂质堵塞清洗设备5。
59.可选地，过滤器的出口连通第一加压泵的入口，循环使用的酸液不进入酸液存储罐中，而是通过第一加压泵直接供应至供液管路内，防止污染酸液存储罐中未使用的酸液。
60.可选地，酸液存储罐的出口管路和过滤器的出口管路分别设置有单向阀，能够防止酸液回流。
61.下面结合图3对本发明提供的三元废水预处理方法进行描述，下文描述的三元废水预处理与上文描述的三元废水预系统可相互对应参照。
62.根据本发明实施例的三元废水预处理方法，包括：
63.s1、利用耐碱性超滤膜对生产废水进行超滤处理，获得超滤产水和超滤浓水。原水供应单元中的生产废水供应至超滤单元3，通过超滤单元3中的耐碱性超滤膜对生产废水进行超滤处理，该超滤处理过程优选采用错流过滤方式，经过超滤单元3的过滤作用，获得超滤产水和超滤浓水。
64.s2、将超滤产水排入下一工艺段，并对超滤浓水进行压滤处理以获得压滤固渣和压滤滤液。经验证，利用耐碱性超滤膜获得的超滤产水的各成分参数如下：ss≤8mg/l，ni≤0.1mg/l，co≤0.1mg/l，mn≤0.1mg/l，浊度≤1ntu，可以直接排入下一工艺段。超滤浓水可以通过压滤设备4进行压滤处理，去除其中的悬浮物。
65.s3、将压滤固渣外排，并将压滤滤液混入待处理的生产废水中再次进行超滤处理。
66.根据本发明实施例的三元废水预处理方法，在步骤s1利用耐碱性超滤膜对生产废水进行超滤处理，获得超滤产水和超滤浓水之前，还包括：
67.s1`、对生产废水进行酸碱度调节，使生产废水的酸碱度在预设范围内。在原水供应单元中设置调节池2，原水池1中的水进入调节池2后，向调节池2内添加酸碱调节剂，使调节池2内的酸碱度控制在预设范围内。该预设范围可以根据超滤单元3中的耐碱性超滤膜的适用酸碱度确定。可以理解的是，在处理部分种类的废水时，废水本身的ph值满足过滤需
求，即废水的酸碱度在预设范围内，可以不进行酸碱度调节。
68.可选地，步骤s1`中对生产废水进行酸碱度调节，包括：向生产废水中加入酸碱调节剂，并对生产废水进行搅拌。加入酸碱调节剂的过程可以通过添加设备7实现，添加酸碱调节剂后，利用搅拌设备对生产废水进行搅拌，可以使酸碱调节剂更好地混合在生产废水中，使溶液均匀统一。
69.可选地，酸碱调节剂的添加过程通过添加设备7自动实现。具体地，添加设备7可以选用ph酸碱度调节自动加药设备，其可以测量调节池2内的ph值并根据测量值进行自动调节，在设定好合适的ph值范围后，添加设备7可以自动向调节池2内添加酸碱调节剂，使调节池2内的废水维持在该ph值范围内。
70.在本发明一些实施例中，步骤s2中将超滤产水排入下一工艺段包括：
71.s2`、对超滤产水进行检测。所检测的内容可以包括悬浮物和重金属含量、浊度等。
72.s2``、将不满足预设条件的超滤产水混入待处理的生产废水中或超滤浓水中。此步骤中不满足预设条件是指超滤产水检测结果中，部分或全部竖直超出预设值，将不满足预设条件的超滤产水混入待处理的生产废水中或超滤浓水中可以重复进行超滤处理或压滤处理。
73.s2```、将满足预设条件的超滤产水排入下一工艺段。
74.这里需要说明的是，步骤s2``和步骤s2```不存在先后顺序，两者可以同时进行。
75.根据本发明实施例的三元废水预处理方法，还包括：
76.s4、对超滤膜进行酸洗，使超滤膜可以重复用于超滤处理。
77.可选地，用于对超滤膜进行酸洗的清洗酸液为硫酸清洗液，能够防止引入杂质。
78.酸洗过程利用清洗设备5实现，清洗设备5供应酸液至超滤单元3，清洗耐碱性超滤膜上的杂质。优选地，利用清洗设备5进行正向、反向两个方向的清洗，可以达到更好的清洗效果。在一种可选方式中，每次清洗过程中正向清洗和反向清洗不断地交替进行；在另一种可选方式中，一次清洗过程选用正向清洗和反向清洗中的任一种，另一次清洗过程则选用其中的另一种，如此循环。
79.在本发明一些实施例中，三元废水预处理方法还包括：
80.s5、将洗膜水进行沉淀处理。对超滤膜进行酸洗后，洗膜水中包含从超滤膜上洗下的杂质，将洗膜水导入洗膜水沉淀池6后进行沉淀处理，可以形成沉渣、沉淀浓液和沉淀上清液。
81.s6、将沉渣外排，并将沉淀浓液混入待处理的生产废水中再次进行超滤处理。沉淀浓液进入原水供应单元后与生产废水混合，由于沉淀浓液呈酸性，该过程还可以对生产废水进行酸碱调节，有利于减少酸碱调节剂的使用量。
82.根据本发明实施例的三元废水预处理方法，s5将洗膜水进行沉淀处理之后，还包括：
83.s7、将沉淀上清液再次投入酸洗使用。利用循环装置将沉淀上清液供应至清洗设备5内，沉淀上清液呈酸性，可以重复用于进行超滤膜酸洗。
84.可选地，将沉淀上清液再次投入酸洗使用之前，对沉淀上清液进行过滤，防止沉淀上清液中的杂质堵塞清洗设备5。
85.需要说明的是，步骤s6和步骤s7不存在先后顺序，两者可以同时进行。
86.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。