一种磷酸铁废水预处理方法及预处理系统与流程

本发明涉及废水处理，具体涉及一种磷酸铁废水预处理方法及预处理系统。

背景技术：

1、随着新能源电池行业迅猛发展，磷酸铁锂电池已逐渐成为主流。磷酸铁锂电池的主要原料之一是磷酸铁，磷酸铁可由水溶性磷酸一铵与硫酸亚铁反应得到。然而，此过程会产生大量废水，水质较清澈，但酸性较强，且有酸性刺激气味，废水的成分大部分为无机离子，有机物含量较低，主要含有较高浓度的氨氮、硫酸盐、磷酸盐以及铁离子、镁离子和锰离子等硬度离子，但是硫酸盐、磷酸盐和硬度离子会导致废水在浓缩过程中出现结垢倾向，进而容易使处理系统的管道和分离膜发生污堵，并且容易腐蚀处理设备。

2、而且，由于磷酸铁废水的ph多在1～2之间，酸性极强，因此在对其进行处理之前需先调节废水的ph至弱酸性或中性才可进行下一级处理。目前对磷酸铁废水的处理方法多数为使用氨水对磷酸铁废水的ph进行调节，但因氨水的碱性较弱，而磷酸铁废水的酸性很强，因此需要投加大量氨水才可将磷酸铁废水的ph调节至预期范围，大大增加了资源消耗和处理成本。

技术实现思路

1、针对以上技术问题，本发明提供一种磷酸铁废水预处理系统及预处理方法，采用该预处理系统及预处理方法可以使磷酸铁废水中的金属离子和硫酸根含量明显降低，大大降低了废水处理在浓缩过程中导致管道和膜污堵的可能，减缓了对废水处理设备的腐蚀；同时大大减少了氨水的投加量。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一方面提供一种磷酸铁废水预处理方法，具体包括以下步骤：

4、s1、向磷酸铁废水中加入碳酸钙，曝气，得ph为2.5～3.0的磷酸铁废水，经澄清后收集上清液；

5、s2、向s1所得上清液中加入双氧水，搅拌后加入氨水，搅拌混匀，调节ph至8.0～9.0，澄清后收集上清液；

6、s3、向s2所得上清液中加入氧化钙或氢氧化钙，搅拌，调节ph至10.5～12.0，澄清后收集上清液；

7、s4、向s3所得上清液中加入碳酸盐，搅拌，澄清后收集上清液。

8、本发明提供的磷酸铁废水预处理方法，通过向强酸性的磷酸铁废水中加入碳酸钙调节ph至2.5～3.0，解决了现有技术需使用大量氨水才可将磷酸铁废水的ph调节至所需范围的问题，而且，加入碳酸钙后采用曝气的方式使碳酸钙与磷酸铁废水混合均匀，可以使生成的二氧化碳及时从废水中逸出；另外，s2在加入氨水之前加入双氧水，可以先将磷酸铁废水中处于低价态的金属离子氧化为高价态，从而在加入氨水后的ph为10.5～12.0的磷酸铁废水中更易沉淀，氨水可以与磷酸铁废水中的磷酸根和镁离子反应生成磷酸铵镁沉淀；s3中氧化钙或氢氧化钙的加入可以大量去除磷酸铁废水中的硫酸根，s4中加入的碳酸盐可以使磷酸铁废水中的钙离子和步骤s3引入的钙离子沉淀，且得到的碳酸钙沉淀还可重新用于s1中。该预处理方法可以使磷酸铁废水中的包括钙离子、镁离子、铁离子和锰离子在内的硬度离子以及硫酸根和磷酸根的含量显著降低。所得上清液即为完成预处理的磷酸铁废水，可进行下一级处理。

9、结合第一方面，步骤s1中所述曝气的时间不短于15min，该曝气时间可保证磷酸铁废水与碳酸钙充分反应。

10、结合第一方面，步骤s2中所述双氧水的投加量为0.1～1ml/l，所述搅拌的时间不短于10min。

11、结合第一方面，步骤s3中所述搅拌的时间不短于20min。

12、结合第一方面，步骤s4中所述碳酸盐的投加量为0.01～0.04mol/l，所述搅拌的时间不短于10min。

13、本发明的第二方面提供一种磷酸铁废水预处理系统，用于实施上述的预处理方法，包括通过传输管道依次连通的ph调节系统、沉淀系统、除硫系统和除钙系统；

14、其中，所述ph调节系统设有通过传输管道连通的第一反应器和第一澄清池，所述第一反应器设有废水入口和碳酸钙入口；所述沉淀系统设有通过传输管道连通的第二反应器和第二澄清池，所述第二反应器的料液入口与所述第一澄清池的上清液出口连通，所述第二反应器分别设有双氧水入口和氨水入口；所述除硫系统设有通过传输管道连通的第三反应器和第三澄清池，所述第三反应器的料液入口与所述第二澄清池的上清液出口连通，所述第三反应器设有含钙物料入口；所述除钙系统设有通过传输管道连通的第四反应器和第四澄清池，所述第四反应器的料液入口与所述第三澄清池的上清液出口连通，所述第四反应器设有碳酸盐入口，所述第四澄清池的上清液出口与下一级处理的储水池的入口连通；

15、所述传输管道内均设有开关阀；

16、所述沉淀系统用以去除磷酸铁废水中的金属离子和磷酸根，所述金属离子包括钙离子、镁离子、锰离子和铁离子。

17、本发明提供的磷酸铁废水预处理系统，在ph调节系统的第一反应器上设有碳酸钙入口，可通过投加碳酸钙调节磷酸铁废水的ph，避免了使用大量氨水的问题；沉淀系统的第二反应器分别设有双氧水入口和氨水入口，双氧水可以将废水中的低价态金属离子氧化成高价态，从而更易生成沉淀；氨水既可以进一步调节废水的ph至铁离子或锰离子等硬度离子可产生沉淀的范围，同时还可以与废水中的磷酸根和镁离子生成磷酸铵镁沉淀，从而实现磷酸铁废水中的钙离子、镁离子、锰离子和铁离子等硬度离子以及磷酸根的有效去除；除硫系统的第三反应器设有含钙物料入口，钙离子可以与废水中的大量硫酸根反应生成硫酸钙沉淀，进而实现废水中硫酸根的去除；同时还可将第三反应器中未沉淀完全的磷酸根进一步沉淀生成磷酸钙。经过沉淀系统和除硫系统的预处理，磷酸铁废水中的硬度离子、磷酸根和硫酸根的含量显著下降，有效解决了后续处理时易发生的结垢和膜污堵的问题；该预处理系统还包括除钙系统，除钙系统的第四反应器设有碳酸盐入口，可将第四反应器中存在的钙离子通过生成碳酸钙沉淀的方式去除，产生的碳酸钙还可回收利用，降低了预处理成本。另外，在该预处理系统的传输管道内均设有开关阀，用以控制物料的传输进度。

18、结合第二方面，所述第一反应器的碳酸钙入口设有碳酸钙投加装置，用于初步调节磷酸铁废水的ph。

19、结合第二方面，所述第二反应器的双氧水入口设有双氧水投加装置，氨水入口设有氨水投加装置。

20、结合第二方面，所述第三反应器的含钙物料入口设有含钙物料投加装置，用于投加氧化钙或氢氧化钙，氧化钙或氢氧化钙可以与废水中的大量硫酸根反应生成硫酸钙沉淀，进而实现废水中硫酸根的去除。

21、结合第二方面，所述第四反应器的碳酸盐入口设有碳酸盐投加装置，所述碳酸盐包括碳酸钠或碳酸铵中的至少一种，优选碳酸钠。碳酸盐可将磷酸铁废水中原有的钙离子和处理过程中引入的钙离子沉淀得到碳酸钙，还可对碳酸钙进行回收并用于该预处理系统的ph调节系统。

22、结合第二方面，所述第二反应器、第三反应器和第四反应器内均设有搅拌装置。

23、优选的，第三反应器和第四反应器采用密封反应罐，因此时磷酸铁废水的ph大于11.0，废水中含有的氨氮会转化为氨气从废水中逸出，因此，可在第三反应器和第四反应器上分别设置氨气回收装置以实现回收再利用。

24、优选的，所述第一反应器还可设有进气孔，用于向第一反应器的物料中鼓气从而使第一反应器中的物料混合均匀。

25、更优选的，所述第一反应器还可设有可分离的曝气器，所述曝气器出口与曝气总管相连，曝气总管可设有多支曝气分管，可根据需要将曝气分管通入所述第一反应器的任何位置。

26、本发明提供的预处理方法及预处理系统，有效解决了现有技术中调节酸性较强的磷酸铁废水ph时需要使用大量的氨水的问题，且所用碳酸钙可来源于除钙系统产生的碳酸钙沉淀，实现了碳酸钙的循环利用，降低了资源消耗和处理成本；并且，经过预处理之后的磷酸铁废水中的硬度离子、硫酸根和磷酸根的含量均显著降低，大大降低了下一级处理时易发生的设备结垢倾向和浓缩膜污堵的可能；该预处理方法简便易行，预处理系统便于实际生产应用。