一种磷酸铁废水处理系统及处理方法与流程

本发明涉及污水处理，特别地，涉及一种磷酸铁废水处理系统。此外，本发明还涉及一种采用上述磷酸铁废水处理系统的磷酸铁废水处理方法。

背景技术：

1、随着新能源汽车的大力推动，以及化石能源紧缺的大背景下，能源行业最终进入清洁能源时代，目前国内电池厂商主要采用“三元(镍、钴、锰)锂电池”或“磷酸铁锂”解决方案，但由于钴含量较少导致价格较贵，镍及锰次之，铁最为便宜，因此，采用磷酸铁锂正极材料制作的锂电池是最便宜的，其另一个特点是相比三元电池对环境更清洁。

2、磷酸铁生产过程中会经过合成、水洗、陈化、蒸发干燥等工艺过程，磷酸铁生产工艺不同及所用的原材料来源也不同，目前主流工艺分为铵法和钠法。无论使用哪种工艺生产，都会产生大量的磷酸铁母液及洗水废水或综合废水(洗水与母液混合排放)，所产生的废水的成分也有所不同，而且成分复杂。主要污染物是磷酸根、硫酸根、氨根(钠法废水为钠离子)、氟离子及重金属离子(钙、镁、铁、锰、硅、锌、镍等)。磷酸铁生产过程中产生的废水包括洗水和母液,母液是含有大量的高浓度氨根(钠法废水时：钠离子)、硫酸根、磷酸根(盐)、重金属离子及无机盐的酸性废水，洗水也含有部分氨根(钠法废水时：钠离子)、硫酸根、磷酸根(盐)等，上述废水除了成分复杂外还有一个显著特点就是tds高，母液tds可达50000-60000mg/l，洗水废水tds可达5000-10000mg/l。

3、目前磷酸铁废水常见预处理方法如加药法、map及吹脱法和沉淀过滤法，这些传统的工艺存在以下“痛点”：

4、1)需要加投氨水、pam、除氟剂等药剂，其中pam会对反渗透浓缩及回用系统造成污堵，且不易清洗，同时增加了污泥量，造成二次处理成本增加；

5、2)需要配套较大的沉淀池进行固液分离，沉淀池的占地面积大、土建投资大；

6、3)过滤器需要频繁反冲洗，消耗大量的回用水，需要定期更换填料，更换的填料需要二次处理；

7、4)uf系统投资较大，需要定期反冲洗，消耗大量的回用水及药剂；

8、5)加药法，投加的药剂较多，产生的污泥量大，二次处理费用高；

9、6)map及吹脱法法：此方法需要消耗大量的镁盐及蒸气，虽然得到的副产品有一定价值，但废水处理成本高，而氨氮与磷酸根较难达标；

10、7)沉淀过滤法：预处理工艺流程复杂，投资成本高，操作维护复杂。

11、另外，在磷酸铁废水处理过程中，浓缩设施中的污泥浓度与后续废水的处理效果直接关联，而污泥浓度控制难度较大；废水处理系统的进水管道的通量不可调节，废水流量低时大直径管道提升废水浪费电力，管道内的大面积过滤组件成本高，难拆卸且在拆卸清洗的过程中容易造成过滤组件损坏；再加上管道内壁需要经常清理，导致需要频繁的停机，影响废水处理效率。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对以上问题，提供一种磷酸铁废水处理系统及处理方法，针对传统工艺中的多项问题及处理系统中存在的污泥浓度控制、管道通量控制、管道内壁清洁及滤网组件拆卸等问题进行针对性解决。

2、为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种磷酸铁废水处理系统，包括循环设施和管式微滤膜组件，循环浓缩设施的排泥口通过滤污泥泵与压滤机相连，循环浓缩设施的出水口通过循环泵与用于调节水流通量的调节管道相连，所述调节管道内设置有可拆卸的内管组件及可拆卸的滤网组件，所述调节管道与所述管式微滤膜组件的进水接管相连，所述管式微滤膜组件后依次连接有管式微滤膜产水池、反渗透膜组件，所述反渗透膜组件分别与蒸发器及反渗透膜产水池相连，所述反渗透膜产水池后接回用水池，且反渗透膜产水池通过回流管与管式微滤膜产水池相连。

4、进一步的，所述调节管道包括外管，外管内设置有内管组件，内管组件包括内管，所述外管与所述内管之间具有间隔腔，所述内管的管壁上设有弹性拼接部，所述外管的管壁上设有调节组件，所述调节组件用于挤压或拉伸所述弹性拼接部进而调节内管的直径，所述内管两端通过密封件与外管连接，所述密封件用于将内管与外管之间的间隔腔密封。

5、进一步的，所述内管包括多块弧形管壁，相邻两块弧形管壁之间通过弹性拼接部进行拼接；所述密封件包括多块弹性密封条和设于相邻两块弹性密封条之间的弹性连接部，所述弹性密封条和所述弧形管壁一一对应设置，所述弹性连接部用于在调节内管的直径时被带动随所述弹性拼接部同步挤压或拉伸。

6、进一步的，所述调节组件包括贯穿外管管壁的调节板，所述调节板的第一端与内管管壁相连，所述调节板的第二端位于所述外管的外侧并设置有安装板，安装板上设有螺孔，所述外管管壁上设有轴承，所述调节组件还包括与所述轴承连接并相对所述轴承轴向固定的调节杆，所述调节杆设为丝杆，所述调节杆穿设于所述螺孔内并与所述螺孔螺纹连接。

7、进一步的，所述滤网组件包括过滤网，所述过滤网位于所述内管的一端，所述过滤网通过沿所述过滤网的径向对称设置的限位组件安装于外管上，所述限位组件包括平行设置的第一竖板和第二竖板，第一竖板和第二竖板均贯穿外管管壁设置且两者位于外管管壁外的一端通过顶板相连，第一竖板位于外管内的一端与内管相连，第一竖板另一端设置有安装板，安装板上设有螺孔用于与丝杆结构的调节杆螺纹连接，所述外管管壁上设有轴承，所述调节杆底部与所述轴承连接；所述过滤网设于第一竖板与第二竖板之间。

8、进一步的，所述过滤网与所述顶板之间通过弹簧连接，所述第二竖板的截面长度长于第一竖板，第二竖板上设置有支撑部用于对过滤网侧面进行支撑，支撑部尾端设置有锥形筒状的导流部。

9、另外，本发明还公布了采用上述磷酸铁废水处理系统的处理方法，包括以下步骤：

10、s100、预处理：采用管式微滤膜系统对磷酸铁废水进行预处理，所述管式微滤膜系统包括循环浓缩设施和管式微滤膜组件；

11、s101、磷酸铁废水首先进入循环浓缩设施进行初步过滤；

12、s102、循环浓缩设施的废水进入管式微滤膜组件进行微滤处理；

13、s200、反渗透膜浓缩及回用：

14、s201、将管式微滤膜组件的产水，通过泵提升至反渗透膜组件进行反渗透过滤处理；

15、s202、反渗透膜组件的产水经纯水系统处理后进入回用水池，反渗透膜组件的浓水进入蒸发结晶系统；

16、s300、蒸发结晶：

17、s301、反渗透膜组件的浓水利用蒸发器进行蒸发浓缩产出结晶盐与冷凝水，将冷凝水重新输送至反渗透膜组件处理达标后进行回用。

18、进一步的，所述循环浓缩设施中投加混凝剂、除氟剂、氨水(铵法废水时)或氢氧化钠(钠法废水时)形成混合液，混合液通过循环泵进入管式微滤膜组件，混合液通过管式微滤膜组件实现固液分离且产水进入反渗透膜组件而浓水经循环泵回流至循环浓缩设施，所述步骤s101中循环浓缩设施内产生的污泥排出后进行压滤产出固态副产品。

19、进一步的，所述管式微滤膜组件采用多模组布置，所述循环浓缩设施内设有液位计、污泥浓度计和ph计，根据液位计与污泥浓度计的变化趋势调控管式微滤膜组件的工作模组数量，当液位计与污泥浓度计均下降时减少工作模组数量，当液位计与污泥浓度计均升高时增加工作模组数量，当液位计下降和污泥浓度计升高时减少工作模组数量，当液位计升高而污泥浓度计下降时增加工作模组数量。

20、进一步的，所述磷酸铁废水包括洗水和母液或者洗水及母液的混合液，所述蒸发结晶步骤中的蒸发器采用三效蒸发器或mvr或多效与冷冻结晶组合蒸发器。

21、本发明的有益效果：

22、1、采用“管式微滤膜系统”替代传统的“混凝沉淀+过滤器+超滤膜系统”，管式微滤膜的安装要求与超滤膜系统相近，节省沉淀池的土建成本与投资，同时节省过滤器的投资及安装空间；

23、2、本发明从调节池至反渗透膜浓缩原水池前，只需要一次动力提升，解决传统工艺中多级动力提升能耗高的问题(传统方法采用的是混凝+沉淀+过滤器+超滤膜系统为反渗透膜浓缩提供预处理，调节池至混凝沉淀、沉淀池至过滤器、过滤器至超滤膜系统、超滤膜系统至反渗透膜浓缩原水池，需要经过4级动力提升)，具体设计为：

24、管式微滤膜系统采用循环浓缩设施+管式微滤膜组件方式，通过设计废水在循环浓缩设施的停留时间，由于管式微滤膜系统的大通量的循环作用，可以快速的均质水量和水质，可以不设调节池，减少了调节池至后续系统的提升；

25、管式微滤膜的产水可以直接进入反渗透浓缩系统的原水池，这些可以省去混凝沉淀系统、过滤器、超滤膜系统的同时减少了各系统的提升系统；

26、管式微滤膜系统只需要循环泵实现循环浓缩设施与管式微滤组件的循环，在水量循环过程中实现了固液分离，自原水进入循环池开始至反渗透浓缩膜系统原水池止，全过程只需配套循环水泵，实现一次动力提升。

27、3、本发明提升了预处理系统的产水回收率。传统方法中的过滤器与uf系统需要分别定期清洗，会耗损大量的回用水(清洗水约占系统处理量的6％)，同时清洗会造成工艺的不连续性，影响工艺运行效率，但是本发明管式微滤膜组件由于采用多组模块式的设计，清洗可以按组运行，清洗时可以采用单组也可以多组同时清洗，减少对系统的运行影响。

28、4、本发明具有优化电气自控单元的效果。如传统工艺中每套超滤膜系统至少需要配置7个气(电)动阀门、3套压力变送器(或压力表)以及相应的电气自控系统。而本发明方法中的管式微滤膜系统，每套只需要配套3个气(电)动阀门，1套压力变送器(或压力表)以及相应的电气自控系统，电气控制点大幅减少，相应的减少了操作和维护成本。

29、5、本发明方法采用管式微滤膜系统的同时，无需投加pam，pam的投加本身会产生费用，其次所有投加的pam都会生产二次处理费用(污泥)，此方法可以减少30％的污泥，出水可以直接进入ro(反渗透)系统，出水不含pam、微生物和ss(悬浮物)，出水sdi小于3，对ro膜起到了保护作用，延长了ro膜的使用寿命。

30、6、本发明可实现污泥浓度与停留时间的分别控制，如需将污泥浓度提高可以通过膜系统产水但不排泥的方式控制，如需将污泥浓度降低可以通过排泥及产水的方式结合实现污泥浓度的降低。

31、7、本发明处理方式，可以分别用于洗水废水、母液废水处理，也可以应用于混合废水(洗水与母液混合合并)处理。

32、8、本发明处理系统在管式微滤膜组件前端设有调节管道，调节管道的内管为可拆卸且为拼接式的结构设计，可通过调节组件进行调节内管的直径，从而改变调节管道的通量，以适应不同工况的处理需求，避免浪费电力；同时内管可拆卸式设计方便取出进行清理或者更换而不必停机，同时调节管道内的滤网组件为可拆卸设计，方便大面积过滤组件进行更换或清理，均能够有效提高废水处理效率。

33、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。