磷酸铁生产废水资源化处理的方法及装置与流程

本发明属于工业废水处理，涉及一种磷酸铁生产废水资源化处理的方法及装置。

背景技术：

1、磷酸铁是汽车动力电池、电网储能电池、电动工具电池正极材料的理想前驱体材料，磷酸铁生产过程中会产生母液和漂洗水，母液是高浓度氨氮、硫酸根、磷酸根的酸性无机废水，洗水也含有少量的氨氮、硫酸根、磷酸根。目前主要采用废水零排放的处理工艺，先采用预处理除杂，预处理主要为采用斜管沉淀池通过调节ph去除废水中钙镁锰铁等金属离子，再采用膜浓缩得到浓缩液，最后进行蒸发结晶分盐得到硫酸铵和磷酸二氢铵，这样可以解决磷酸铁废水的污染问题。

2、cn105000744a公开了一种磷酸铁废水处理方法，加入氨水调节ph，管式微滤除去重金属污染物，出水通过三级反渗透装置，浓水和母液进入mvr蒸发系统回收硫铵和磷铵。cn114835325a公开了一种磷酸铁母液及其漂洗水资源化处理工艺。其通过对母液和漂洗水分别进行微孔过滤器和超滤装置，所得浓相合并后通过板框压滤回收磷酸铁，所得清相经过mvr蒸发结晶得到硫酸铵产品，固体废弃物作为建筑材料。以上处理工艺均采用前端预处理除杂，不仅药剂耗量大，而且由于没有浓缩水量大，大大增加项目占地面积。

3、cn113636684a公开了一种磷酸铁废水处理系统，包括磷回收系统，除锰系统，氨回收系统和硫回收系统。在磷回收系统中，调节ph为7.5-8.0，使废水中镁离子和磷酸根与氨水反应，生成沉淀磷酸铵镁；在除锰系统中，加入氢氧化钠，调节ph8.5-9.5，生成沉淀氢氧化锰；在氨回收系统，通过膜分离，废水中nh3转移到气相，通过疏水中空纤维膜被硫酸吸收，得到硫酸铵溶液；在硫回收系统，加入氧化钙，调节废水ph 10-11，生成沉淀硫酸钙。该专利方法虽然分别得到了含有金属元素mn，mg，ca的沉淀，但是需要投加大量试剂，其试剂目的主要还是为了除去废水中的金属离子和硫酸根，磷酸根离子，其并没有关注资源的回收利用，而且成本高，并不是一种磷酸铁废水的资源化处理方法。

4、cn114716089a公开了一种多级膜浓缩的磷酸铁废水处理新工艺，包括预处理阶段、纳滤膜浓缩阶段和多效蒸发阶段。主要通过碟片过滤器和超滤进行预处理，然后再通过耐酸膜进行膜浓缩，最后进入多效蒸发器。该专利方法虽然不要投加药剂调节ph去除金属杂质，大大节省了药剂成本和预处理系统用地面积，但是蒸发系统由于杂质元素太多，尤其是钙镁离子，大大提升蒸发器污堵风险，降低蒸发系统副产物的品质，增加运行稳定风险，并不是一种磷酸铁废水的资源化处理方法。

5、因此，为进一步回收磷酸铁废水中的有价资源，降低磷酸铁废水处理成本，提升生产工艺的竞争力，需要对磷酸铁生产废水资源化处理进一步优化。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述现有技术磷酸铁废水中有价资源的回收问题，而针对磷酸铁生产废水含有高浓度硫酸铵、少量金属离子与磷酸根的特点，提出一种能够进一步回收磷酸铁废水中的有价资源，降低磷酸铁废水处理成本的磷酸铁废水资源化处理方法。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种磷酸铁生产废水资源化处理的方法，其中，包括步骤：

4、s1预处理：将磷酸铁生产洗水和母液分别经一次过滤及超滤后，得到预处理洗水和预处理母液；

5、s2膜浓缩：将所述预处理洗水和二级纯化浓缩液混合，经一级膜浓缩得到一级膜浓缩液和一级膜浓缩产水，其后，将所述一级膜浓缩液经二级膜浓缩得到二级膜浓缩液和二级膜浓缩产水，以及将所述二级膜浓缩液与所述预处理母液经三级膜浓缩，得到三级膜浓缩液和三级膜浓缩产水；

6、s3纯化：将所述一级膜浓缩产水和所述三级膜浓缩产水混合，并调节ph至6-7，经过一级纯化反渗透得到一级纯化浓缩液和一级纯化产水，以及将所述二级膜浓缩产水、所述三级膜浓缩产水、蒸发冷凝水和所述一级纯化浓缩液混合，并调节ph至6-7，经过二级纯化反渗透，得到二级纯化浓缩液和二级纯化产水，其后，将所述一级纯化产水和所述二级纯化产水混合，并调节ph至6-7，经过三级纯化反渗透，得到三级纯化浓缩液和三级纯化产水；

7、s4除杂：调节所述三级膜浓缩液的ph值至8.0-9.0，经沉淀得到第一上清液和污泥，其后，将所述污泥过滤得到泥饼和第二上清液；

8、s5蒸发结晶：调节所述第一上清液的ph至4.0-5.0，经过蒸发结晶得到固体副产物和冷凝水，其中，所述冷凝水用于提供步骤s3中的所述蒸发冷凝水。

9、在一些实施方式中，所述步骤s1中，所述一次过滤选用精密过滤器、板框压滤机、碟片过滤器或管式微滤中的至少一种；

10、所述超滤选用浸没式超滤、内压式超滤或外压式超滤中的一种，其中，运行压力0.2-0.3mpa，产水回收率≥90％。

11、在一些实施方式中，将磷酸铁生产洗水和母液分别经一次过滤后，经降温装置进行降温处理后，再分别经过超滤得到预处理洗水和预处理母液，其中，所述降温装置选用开式冷却塔、闭式冷却塔、板式换热器或管式换热器中的至少一种。

12、在一些实施方式中，所述步骤s2中，所述一级膜浓缩和所述二级膜浓缩采用8mpa海水膜元件，所述三级膜浓缩采用12mpa超高压膜元件。

13、在一些实施方式中，所述步骤s2中，所述一级膜浓缩液tds约45g/l，所述二级膜浓缩液tds约90g/l，所述三级膜浓缩液tds约160-190g/l，所述一级膜浓缩回收率75％-80％，所述二级膜浓缩的回收率50％-65％，所述三级膜浓缩的回收率40％-50％。

14、在一些实施方式中，所述步骤s2中，所述二级膜浓缩中，部分所述一级膜浓缩液经过保安过滤器进入二级膜浓缩膜组中，另一部分所述一级膜浓缩液经过能量回收装置进行能量交换后进入所述二级膜浓缩膜组，其中，所述能量回收装置耐压8mpa；

15、所述三级膜浓缩中，部分所述二级膜浓缩液与所述预处理母液的混合液经过保安过滤器进入三级膜浓缩膜组中，另一部分所述二级膜浓缩液与所述预处理母液的混合液通过能量回收装置进行能量交换后进入超高压反渗透膜组，其中，能量回收装置耐压12mpa。

16、在一些实施方式中，所述步骤s3中，所述一级纯化反渗透、所述二级纯化反渗透和所述三级纯化反渗透采用苦咸水膜元件，其中，所述一级纯化产水tds约200mg/l，所述二级纯化产水tds约100mg/l，所述三级纯化产水tds≤5mg/l，所述三级纯化产水作为回用水，回用于生产，所述一级纯化反渗透的回收率≥85％，所述二级纯化反渗透的回收率≥90％，所述三级纯化反渗透的回收率≥95％。

17、在一些实施方式中，所述步骤s4中，沉淀采用斜管沉淀池或高效沉淀池其中一种或者组合，污泥干化采用桨叶干燥机、流化床干燥机或闪蒸干燥机其中一种或者组合。

18、在一些实施方式中，所述步骤s5中，蒸发结晶采用二级降膜蒸发与一级强制循环的组合，其中，二级降膜分离器中的物料密度≤1.2kg/l，强制循环分离器中的物料密度≤1.45kg/l，冷凝水的tds约350mg/l。

19、另一方面，本技术提出了一种磷酸铁生产废水资源化处理的装置，其中，包括预处理系统、膜浓缩系统、纯化系统、除杂系统以及蒸发结晶系统；其中，

20、所述预处理系统用于将磷酸铁生产洗水和母液分别经一次过滤及超滤后，得到预处理洗水和预处理母液；

21、所述膜浓缩系统用于将所述预处理洗水和二级纯化浓缩液混合，经一级膜浓缩得到一级膜浓缩液和一级膜浓缩产水，其后，将所述一级膜浓缩液经二级膜浓缩得到二级膜浓缩液和二级膜浓缩产水，以及将所述二级膜浓缩液与所述预处理母液经三级膜浓缩，得到三级膜浓缩液和三级膜浓缩产水；

22、所述纯化系统用于将所述一级膜浓缩产水和所述三级膜浓缩产水混合，并调节ph至6-7，经过一级纯化反渗透得到一级纯化浓缩液和一级纯化产水，以及将所述二级膜浓缩产水、所述三级膜浓缩产水、蒸发冷凝水和所述一级纯化浓缩液混合，并调节ph至6-7，经过二级纯化反渗透，得到二级纯化浓缩液和二级纯化产水，其后，将所述一级纯化产水和所述二级纯化产水混合，并调节ph至6-7，经过三级级纯化反渗透，得到三级纯化浓缩液和三级纯化产水；

23、所述除杂系统用于调节所述三级膜浓缩液的ph值至8.0-9.0，经沉淀得到第一上清液和污泥，其后，将所述污泥过滤得到泥饼和第二上清液；

24、所述蒸发结晶系统用于调节所述第一上清液的ph至4.0-5.0，经过蒸发结晶得到固体副产物和蒸发冷凝水。

25、有益效果：

26、本发明的磷酸铁生产废水资源化处理的方法，其根据磷酸铁生产废水含有高浓度硫酸铵、少量金属离子与磷酸根的特点，首先利用预处理系统去除悬浮物或者细小胶体颗粒，然后利用膜浓缩系统对预处理出液中的硫酸铵进行浓缩，并对浓缩的产水进行纯化处理，得到浓缩液和电导率≤10μs/cm的纯水，纯水回用于生产，浓缩液投加适量药剂去除废水中金属杂质离子，最后利用mvr系统对除杂后浓缩液进行蒸发结晶出硫酸铵、磷酸二氢铵产品，蒸发冷凝水回流至膜纯化系统制备纯水回用于生产，从而实现氨法磷酸铁生产废水资源化处理的目的，在解决磷酸铁生产废水污染问题的同时，大大的降低了药剂成本，节省用地面积。

27、上述说明仅仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。