1.本發(fā)明涉及的是鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理裝置及方法，屬于工業(yè)廢水處理的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

2.磷酸鐵是鋰離子電池正極材料磷酸鐵鋰的理想前驅(qū)體。目前，磷酸鐵的生產(chǎn)工藝路徑主要有兩條。其一是銨法磷酸鐵生產(chǎn)工藝，先利用硫酸亞鐵加雙氧水將二價鐵氧化為三價鐵，再與磷酸反應(yīng)，同時通過投加磷酸氫二銨或氨水來控制反應(yīng)的ph值，合成磷酸鐵，產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水中除了少量的重金屬外，主要為銨離子、磷酸根離子、硫酸根離子。其二是鈉法磷酸鐵生產(chǎn)工藝，也是先利用硫酸亞鐵加雙氧水將二價鐵氧化為三價鐵，再與磷酸反應(yīng)，不同的是通過投加氫氧化鈉來控制反應(yīng)的ph值，合成磷酸鐵，此時產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水中除了少量的重金屬外，主要為鈉離子、磷酸根離子、硫酸根離子。

3.鈉法磷酸鐵生產(chǎn)廢水按生產(chǎn)工序與廢水水質(zhì)可以分為三種。第一種為氧化母液，主要含有高濃度硫酸鈉、少量重金屬離子與磷酸鈉，是一種含磷高鹽廢水，污染嚴(yán)重。第二種為老化母液，主要含有稀磷酸、少量重金屬離子與硫酸鈉，是一種寶貴的磷酸資源。第三種為洗水，主要含有少量重金屬離子、磷酸鈉與硫酸鈉，是一種含磷、含重金屬的含鹽廢水。本發(fā)明主要針對鈉法磷酸鐵生產(chǎn)中產(chǎn)生的洗水發(fā)明一種鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理裝置及方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

4.本發(fā)明提出的是一種鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理裝置及方法，其目的旨在針對鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水含有少量重金屬離子、磷酸鈉與硫酸鈉，其典型洗水成分為：po

43

?

(磷酸根)350～650mg/l、na

+

(鈉離子)1290～2400mg/l、so

42

?

(硫酸根)2370～4400mg/l、fe

3+

(鐵離子)10～30mg/l、mg

2+

(鎂離子)30～70mg/l、mn

2+

(錳離子)5～15mg/l、ca

2+

(鈣離子)3～7mg/l、si(硅)3～7mg/l、ss(懸浮物)5～15mg/l、tds(溶解總固體)4060～7580mg/l、ph 2.0～3.5。鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理裝置及方法，首先利用預(yù)處理系統(tǒng)去除洗水中的磷酸根離子、重金屬離子與懸浮物，將預(yù)處理出水的懸浮物濃度控制在≤0.1mg/l；然后利用膜濃縮凈化系統(tǒng)將預(yù)處理出水中的tds濃度從4000～8000mg/l濃縮到120～180g/l，同時得到tds濃度≤0.2mg/l的純水，回用至鈉法磷酸鐵生產(chǎn)工序；最后利用蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)離心分離出99％的元明粉(無水硫酸鈉)。

5.這里，預(yù)處理系統(tǒng)中的浸沒式超濾膜采用pvdf(聚偏氟乙烯)材質(zhì)，耐酸堿、壽命長，膜孔徑≤50nm，過濾精度高，效果好；膜濃縮系統(tǒng)中的超高壓反滲透裝置采用120kg級的超高壓復(fù)合膜，超高壓反滲透濃水的tds可達到12～18％，減少了蒸發(fā)量，從而降低系統(tǒng)的運行費用。

6.本發(fā)明的技術(shù)解決方案：鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理裝置，其結(jié)構(gòu)包括預(yù)處理系統(tǒng)、膜濃縮凈化系統(tǒng)、蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)；其中洗水接至預(yù)處理系統(tǒng)的進水口，預(yù)處理系統(tǒng)

的出泥口送出泥餅，預(yù)處理系統(tǒng)的出水口送出預(yù)處理系統(tǒng)出水至膜濃縮凈化系統(tǒng)的1#進水口；膜濃縮凈化系統(tǒng)的出水口送出純水，膜濃縮凈化系統(tǒng)的濃水出口送出回流濃水至預(yù)處理系統(tǒng)的回流水進口，膜濃縮凈化系統(tǒng)的出液口送出膜濃縮凈化系統(tǒng)出液至蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的進液口，蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的出水口送出冷凝水至膜濃縮凈化系統(tǒng)的2#進水口，蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的出鹽口送出元明粉；鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理裝置，首先利用預(yù)處理系統(tǒng)去除洗水中的磷酸根離子、重金屬離子與懸浮物；然后利用膜濃縮凈化系統(tǒng)對預(yù)處理出水中的硫酸鈉進行濃縮，并凈化出純水回用；最后利用蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)離心分離出元明粉；實現(xiàn)鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理的目的。

7.本發(fā)明的優(yōu)點，本發(fā)明鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理裝置及方法，是針對鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水含有少量重金屬離子、磷酸鈉與硫酸鈉的特點，首先利用預(yù)處理系統(tǒng)去除洗水中的磷酸根離子、重金屬離子與懸浮物，將預(yù)處理出水的懸浮物濃度控制在≤0.1mg/l；然后利用膜濃縮凈化系統(tǒng)將預(yù)處理出水中的tds濃度從4000～8000mg/l濃縮到120～180g/l，同時得到tds濃度≤0.2mg/l的純水，回用至鈉法磷酸鐵生產(chǎn)工序；最后利用蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)離心分離出99％的元明粉；從而實現(xiàn)鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理的目的。

附圖說明

8.附圖1鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖。

9.附圖中ww表示洗水，sc表示泥餅，pw表示純水，ssdh表示元明粉，clw表示冷凝水，bcw表示回流濃水，pto表示預(yù)處理系統(tǒng)出水，mso表示膜濃縮凈化系統(tǒng)出水，pts表示預(yù)處理系統(tǒng)，mcps表示膜濃縮凈化系統(tǒng)，mvrs表示蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)。

10.附圖2鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理裝置的預(yù)處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

11.附圖中pts表示預(yù)處理系統(tǒng)，ww表示洗水，sc表示泥餅，bcw表示回流濃水，pto表示預(yù)處理系統(tǒng)出水，wwt表示洗水箱，rt1表示一級反應(yīng)池，st1表示一級沉淀池，rt2表示二級反應(yīng)池，st2表示二級沉淀池，suf表示浸沒式超濾裝置，mt表示中間水箱，wacb表示弱酸樹脂交換床，d

11

表示氫氧化鈉與除磷劑投加裝置，d

12

表示氫氧化鈉投加裝置，d

13

表示硫酸投加裝置，d

14

表示樹脂再生加藥裝置，sct表示污泥濃縮池，pf表示壓濾機，flt表示壓濾液池，p

11

表示提升泵，p

12

表示抽吸泵，p

13

表示增壓泵，p

14

表示反洗泵，p

15

表示污泥泵，p

16

表示壓濾液回流泵，b表示反洗風(fēng)機。

12.附圖3鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理裝置的膜濃縮凈化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

13.附圖中mcps表示膜濃縮凈化系統(tǒng)，pto表示預(yù)處理系統(tǒng)出水，clw表示冷凝水，bcw表示回流濃水，pw表示純水，mso表示膜濃縮凈化系統(tǒng)出水，d

21

表示一級阻垢劑投加裝置，d

22

表示濃水阻垢劑投加裝置，saf1表示一級保安過濾器，ro1表示一級反滲透裝置，cwt1表示一級反滲透濃水箱，safc表示濃水保安過濾器，uhpro表示超高壓反滲透裝置，cwt2表示超高壓反滲透濃水箱，pwt1表示一級反滲透產(chǎn)水箱，saf2表示二級保安過濾器，ro2表示二級反滲透裝置，pwt2表示二級反滲透產(chǎn)水箱，saf3表示三級保安過濾器，edi表示電去離子裝置，pwt3表示純水箱，p

21

表示一級高壓泵，p

22

表示濃水增壓泵，p

23

表示高壓柱塞泵，p

24

表示供液泵，p

25

表示二級增壓泵，p

26

表示二級高壓泵，p

27

表示三級增壓泵，p

28

表示純水輸送泵。

14.附圖4鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理裝置的蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

15.附圖中mvrs表示蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，mso表示膜濃縮系統(tǒng)出水，clw表示冷凝水，ssdh表

示元明粉，phe表示預(yù)熱器，che1表示1#換熱器，eve表示蒸發(fā)器，che2表示2#換熱器，cse表示結(jié)晶分離器，clwt表示冷凝水箱，spe表示蒸汽壓縮機，ce表示稠厚器，cfe表示離心分離機，cmlt表示離心母液罐，p

31

表示輸送泵，p

32

表示出料泵，p

33

表示1#循環(huán)泵，p

34

表示2#循環(huán)泵，p

35

表示冷凝水泵，p

36

表示母液泵。

16.附圖5鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理實施例的工藝流程圖。

17.附圖6鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理實施例的水質(zhì)水量平衡圖。

具體實施方式

18.對照附圖1，鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理裝置，其結(jié)構(gòu)包括預(yù)處理系統(tǒng)pts、膜濃縮凈化系統(tǒng)mcps、蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)mvrs；其中洗水ww接至預(yù)處理系統(tǒng)pts的進水口，預(yù)處理系統(tǒng)pts的出泥口送出泥餅sc，預(yù)處理系統(tǒng)pts的出水口送出預(yù)處理系統(tǒng)出水pto至膜濃縮凈化系統(tǒng)mcps的1#進水口；膜濃縮凈化系統(tǒng)mcps的出水口送出純水pw，膜濃縮凈化系統(tǒng)mcps的濃水出口送出回流濃水bcw至預(yù)處理系統(tǒng)pts的回流水進口，膜濃縮凈化系統(tǒng)mcps的出液口送出膜濃縮凈化系統(tǒng)出液mso至蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)mvrs的進液口，蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)mvrs的出水口送出冷凝水clw至膜濃縮凈化系統(tǒng)mcps的2#進水口，蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)mvrs的出鹽口送出元明粉ssdh；鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理裝置，首先利用預(yù)處理系統(tǒng)去除洗水中的磷酸根離子、重金屬離子與懸浮物；然后利用膜濃縮凈化系統(tǒng)對預(yù)處理出水中的硫酸鈉進行濃縮，并凈化出純水回用；最后利用蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)離心分離出元明粉；實現(xiàn)鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理的目的。

19.對照附圖2，預(yù)處理系統(tǒng)pts，其結(jié)構(gòu)包括洗水箱wwt、一級反應(yīng)池rt1、一級沉淀池st1、二級反應(yīng)池rt2、二級沉淀池st2、浸沒式超濾裝置suf、中間水箱mt、弱酸樹脂交換床wacb、氫氧化鈉與除磷劑投加裝置d

11

、氫氧化鈉投加裝置d

12

、硫酸投加裝置d

13

、樹脂再生加藥裝置d

14

、污泥濃縮池sct、壓濾機pf、壓濾液池flt、提升泵p

11

、抽吸泵p

12

、增壓泵p

13

、反洗泵p

14

、污泥泵p

15

、壓濾液回流泵p

16

、反洗風(fēng)機b；其中洗水ww接至洗水箱wwt的進水口，洗水箱wwt的出水口通過提升泵p

11

與一級反應(yīng)池rt1的進水口相接，氫氧化鈉與除磷劑投加裝置d

11

的出藥口接至一級反應(yīng)池rt1的進藥口，一級反應(yīng)池rt1的出水口接至一級沉淀池st1的進水口，一級沉淀池st1的出水口接至二級反應(yīng)池rt2的進水口，氫氧化鈉投加裝置d

12

的出藥口接至二級反應(yīng)池rt2的進藥口，二級反應(yīng)池rt2的出水口接至二級沉淀池st2的進水口，二級沉淀池st2的出水口接至浸沒式超濾裝置suf的進水口，硫酸投加裝置d

13

的出藥口也接至浸沒式超濾裝置suf的進水口，浸沒式超濾裝置suf的出水口通過抽吸泵p

12

與中間水箱mt的1#進水口，回流濃水bcw接至中間水箱mt的2#進水口，中間水箱mt的1#出水口通過反洗泵p

14

與浸沒式超濾裝置suf的反洗水進水口相接，反洗風(fēng)機b的出風(fēng)口接至浸沒式超濾裝置suf的反洗進風(fēng)口；浸沒式超濾裝置suf的反洗排水口、一級沉淀池st1與二級沉淀池st2的排呢口都接至污泥濃縮池sct的進泥口，污泥濃縮池sct的出泥口通過污泥泵p

15

與壓濾機pf的進泥口相接，壓濾機pf的排泥口送出泥餅sc，壓濾機pf的壓濾液出口接至壓濾液池flt的1#進水口，壓濾液池flt的出水口通過壓濾液回流泵p

16

與洗水箱wwt的回流水進口相接；中間水箱mt的2#出水口通過增壓泵p

13

與弱酸樹脂交換床wacb的進水口相接，樹脂再生加藥裝置d

14

的出藥口接至弱酸樹脂交換床wacb的再生進藥口，弱酸樹脂交換床wacb的再生排水口接至壓濾液池flt的2#進水口，弱酸樹脂交換床wacb的出水口送出預(yù)處理系統(tǒng)出水pto；通過

預(yù)處理系統(tǒng)，具體是先通過投加30％氫氧化鈉與10％的除磷劑在一級反應(yīng)池，將洗水的ph值從2.0～3.5調(diào)節(jié)到5.0～6.0，利用一級沉淀池除去磷酸根離子，再通過投加30％的氫氧化鈉在二級反應(yīng)池，將ph值調(diào)節(jié)到8.0～9.5，利用二級沉淀池除去重金屬離子，通過投加50％的硫酸將ph值回調(diào)到6.5～7.5，經(jīng)過膜孔徑≤50nm的浸沒式超濾過濾，有效濾除廢液中剩余的細(xì)小磷酸鐵與金屬氫氧化物晶體與懸浮物，將預(yù)處理出液的懸浮物濃度控制在≤0.1mg/l；浸沒式超濾裝置每30～90分鐘自動進行一次30～90秒的氣水聯(lián)合反洗，以維持浸沒式超濾的長期穩(wěn)定運行；沉淀污泥與反洗排水壓濾出泥餅外運處置。

20.對照附圖3，膜濃縮凈化系統(tǒng)mcps，其結(jié)構(gòu)包括一級阻垢劑投加裝置d

21

、濃水阻垢劑投加裝置d

22

、一級保安過濾器saf1、一級反滲透裝置ro1、一級反滲透濃水箱cwt1、濃水保安過濾器saf

c

、超高壓反滲透裝置uhpro、超高壓反滲透濃水箱cwt2、一級反滲透產(chǎn)水箱pwt1、二級保安過濾器saf2、二級反滲透裝置ro2、二級反滲透產(chǎn)水箱pwt2、三級保安過濾器saf3、電去離子裝置edi、純水箱pwt3、一級高壓泵p

21

、濃水增壓泵p

22

、高壓柱塞泵p

23

、供液泵p

24

、二級增壓泵p

25

、二級高壓泵p

26

、三級增壓泵p

27

、純水輸送泵p

28

；其中預(yù)處理系統(tǒng)出水pto接至一級保安過濾器saf1的進水口，一級阻垢劑投加裝置d

21

的出藥口也接至一級保安過濾器saf1的進水口，一級保安過濾器saf1的出水口通過一級高壓泵p

21

與一級反滲透裝置ro1的進水口相接，一級反滲透裝置ro1的濃水出口接至一級反滲透濃水箱cwt1的進水口，一級反滲透濃水箱cwt1的出水口通過濃水增壓泵p

22

與濃水保安過濾器saf

c

的進水口相接，濃水阻垢劑投加裝置d

22

的出藥口也接至濃水保安過濾器saf

c

的進水口，濃水保安過濾器saf

c

的出水口通過高壓柱塞泵p

23

與超高壓反滲透裝置uhpro的進水口相接，超高壓反滲透裝置uhpro的濃水出口接至超高壓反滲透濃水箱cwt2的進水口，超高壓反滲透濃水箱cwt2的出水口通過供液泵p

24

送出膜濃縮凈化系統(tǒng)出水mso；一級反滲透裝置ro1的產(chǎn)水出口與超高壓反滲透裝置uhpro的產(chǎn)水出口接至一級反滲透產(chǎn)水箱pwt1的1#進水口，冷凝水clw接至一級反滲透產(chǎn)水箱pwt1的2#進水口，一級反滲透產(chǎn)水箱pwt1的出水口通過二級增壓泵p

25

與二級保安過濾器saf2的進水口相接，二級保安過濾器saf2的出水口通過二級高壓泵p

26

與二級反滲透裝置ro2的進水口相接，二級反滲透裝置ro2的產(chǎn)水出口接至二級反滲透產(chǎn)水箱pwt2的進水口，二級反滲透產(chǎn)水箱pwt2的出水口通過三級增壓泵p

27

與三級保安過濾器saf3的進水口相接，三級保安過濾器saf3的出水口接至電去離子裝置edi的進水口，電去離子裝置edi的純水出口接至純水箱pwt3的進水口，純水箱pwt3的出水口通過純水輸送泵p

28

送出純水pw；二級反滲透裝置ro2的濃水出口與電去離子裝置edi的濃水出口送出回流濃水bcw；通過膜濃縮凈化系統(tǒng)，具體是針對tds濃度為4000～8000mg/l的預(yù)處理出水，利用一級反滲透的6～8倍與超高壓反滲透2～4倍的兩級濃縮，將其濃水的tds濃度濃縮到120～180g/l，硫酸鈉濃度為12～18％；同時利用一級反滲透98％以上的脫鹽率、二級反滲透90％以上的脫鹽率與電去離子裝置90％以上的脫鹽率構(gòu)成的三級凈化，產(chǎn)出tds濃度≤0.2mg/l的純水。

21.對照附圖4，蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)mvrs，其結(jié)構(gòu)包括預(yù)熱器phe、1#換熱器che1、蒸發(fā)器eve、2#換熱器che2、結(jié)晶分離器cse、冷凝水箱clwt、蒸汽壓縮機spe、稠厚器ce、離心分離機cfe、離心母液罐cmlt、輸送泵p

31

、出料泵p

32

、1#循環(huán)泵p

33

、2#循環(huán)泵p

34

、冷凝水泵p

35

、母液泵p

36

；其中膜濃縮系統(tǒng)出水mso接至預(yù)熱器phe的進液口，預(yù)熱器phe的出液口接至1#換熱器che1的進液口，1#換熱器che1的出液口接至蒸發(fā)器eve的進液口，蒸發(fā)器eve的循環(huán)液出口通過1#循環(huán)泵p

33

與1#換熱器che1的循環(huán)液進口相接，蒸發(fā)器eve的出液口通過輸送泵p

31

與2#

換熱器che2的進液口相接，2#換熱器che2的出液口接至結(jié)晶分離器cse的進液口，結(jié)晶分離器cse的循環(huán)液出口通過2#循環(huán)泵p

34

與2#換熱器che2的循環(huán)液進口相接；蒸發(fā)器eve的蒸汽出口與結(jié)晶分離器cse的蒸汽出口接至蒸汽壓縮機spe的蒸汽進口，蒸汽壓縮機spe的高壓蒸汽出口接至1#換熱器che1的蒸汽進口與2#換熱器che2的蒸汽進口；1#換熱器che1的冷凝水出口與2#換熱器che2的冷凝水出口接至冷凝水箱clwt的進水口，冷凝水箱clwt的出水口通過冷凝水泵p

35

與預(yù)熱器phe的熱水進口相接，預(yù)熱器phe的熱水出口送出冷凝水clw；結(jié)晶分離器cse的出料口通過出料泵p

32

與稠厚器ce的進料口相接，稠厚器ce的出料口接至離心分離機cfe的進料口，離心分離機cfe的出鹽口送出元明粉ssdh；離心分離機cfe的濾液出口接至離心母液罐cmlt的進液口，離心母液罐cmlt的出液口通過母液泵p

36

也接至2#換熱器che2的循環(huán)液進口；通過蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，具體是針對膜濃縮液中的濃度為12～18％的硫酸鈉，利用蒸汽壓縮機將二次蒸汽壓縮在90～100℃，先通過強制循環(huán)換熱蒸發(fā)濃縮，再通過強制循環(huán)換熱結(jié)晶分離出99％的元明粉，冷凝水對進液進行預(yù)熱后送回膜濃縮凈化系統(tǒng)再進行深度凈化，最終實現(xiàn)鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理的目的。

22.鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理方法，包括如下步驟：

23.1)通過預(yù)處理系統(tǒng)，對鈉法磷酸鐵生產(chǎn)產(chǎn)生的洗水進行反應(yīng)、沉淀、過濾，去除氧化母液中的磷酸根離子、重金屬離子與懸浮物；

24.2)通過膜濃縮凈化系統(tǒng)，將預(yù)處理出水的tds濃縮到120～180g/l的濃水，同時產(chǎn)出tds≤0.2mg/l的純水。

25.3)通過蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，將膜濃縮液中的硫酸鈉蒸發(fā)結(jié)晶出99％的元明粉，最終實現(xiàn)鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理的目的。

26.所述步驟1)通過預(yù)處理系統(tǒng)，具體是先通過投加30％氫氧化鈉與10％的除磷劑在一級反應(yīng)池，將洗水的ph值從2.0～3.5調(diào)節(jié)到5.0～6.0，利用一級沉淀池除去磷酸根離子，再通過投加30％的氫氧化鈉在二級反應(yīng)池，將ph值調(diào)節(jié)到8.0～9.5，利用二級沉淀池除去重金屬離子，通過投加50％的硫酸將ph值回調(diào)到6.5～7.5，經(jīng)過膜孔徑≤50nm的浸沒式超濾過濾，有效濾除廢液中剩余的細(xì)小磷酸鐵與金屬氫氧化物晶體與懸浮物，將預(yù)處理出液的懸浮物濃度控制在≤0.1mg/l；浸沒式超濾裝置每30～90分鐘自動進行一次30～90秒的氣水聯(lián)合反洗，以維持浸沒式超濾的長期穩(wěn)定運行；沉淀污泥與反洗排水壓濾出泥餅外運處置。

27.所述步驟2)通過膜濃縮凈化系統(tǒng)，具體是針對tds濃度為4000～8000mg/l的預(yù)處理出水，利用一級反滲透的6～8倍與超高壓反滲透2～4倍的兩級濃縮，將其濃水的tds濃度濃縮到120～180g/l，硫酸鈉濃度為12～18％；同時利用一級反滲透98％以上的脫鹽率、二級反滲透90％以上的脫鹽率與電去離子裝置90％以上的脫鹽率構(gòu)成的三級凈化，產(chǎn)出tds濃度≤0.2mg/l的純水。

28.所述步驟3)通過蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，具體是針對膜濃縮液中的濃度為12～18％的硫酸鈉，利用蒸汽壓縮機將二次蒸汽壓縮在90～100℃，先通過強制循環(huán)換熱蒸發(fā)濃縮，再通過強制循環(huán)換熱結(jié)晶分離出99％的元明粉，冷凝水對進液進行預(yù)熱后送回膜濃縮凈化系統(tǒng)再進行深度凈化，最終實現(xiàn)鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理的目的。

29.實施例

30.某集團公司年產(chǎn)磷酸鐵5萬噸，磷酸鐵生產(chǎn)采用鈉法工藝，先利用硫酸亞鐵加雙氧

水將二價鐵氧化為三價鐵，再與磷酸反應(yīng)，通過投加氫氧化鈉來控制反應(yīng)的ph值，合成磷酸鐵，通過磷酸進行老化。在磷酸鐵的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生三類廢水，其一為含有大量硫酸鈉、少量重金屬離子與磷酸根離子的氧化母液，其二為含有大量稀磷酸、少量重金屬離子、懸浮物與硫酸鈉的老化母液，其三為大量的含有重金屬離子、磷酸根離子、硫酸鈉的低濃度洗水。本實施例專門針對洗水含有重金屬離子、磷酸根離子、硫酸鈉的特點，設(shè)計一套鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理系統(tǒng)，有效回收洗水中的元明粉與純水。

31.1.設(shè)計洗水成分與廢水量

32.鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水的水質(zhì)如下(其中ph無單位)：

33.成分phna

+

so

42

?

po

43

?

fe

3+

mg

2+

濃度(mg/l)2.7185033805002550成分mn

2+

ca

2+

sitdsss 濃度(mg/l)1055582010 34.鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水的廢水量為280t/h。

35.2.工藝流程

36.2.1工藝流程

37.工藝流程見附圖5鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理實施例的工藝流程圖。

38.2.2流程說明

39.鈉法磷酸鐵生產(chǎn)產(chǎn)生的洗水進入洗水箱，經(jīng)過提升泵打入一級反應(yīng)池、一級沉淀池，通過投加30％氫氧化鈉與10％的除磷劑在一級反應(yīng)池，將洗水的ph值從2.7調(diào)節(jié)到5.5

±

0.2，利用一級沉淀池除去磷酸根離子，出液進入二級反應(yīng)池、二級沉淀池，再通過投加30％的氫氧化鈉在二級反應(yīng)池，將ph值調(diào)節(jié)到9.0

±

0.2，利用二級沉淀池除去重金屬離子，出水進入浸沒式超濾池，通過投加50％的硫酸將ph值回調(diào)到7.0

±

0.2，經(jīng)過膜孔徑≤50nm的pvdf浸沒式超濾膜抽吸過濾，有效濾除廢水中剩余的細(xì)小磷酸鐵與金屬氫氧化物晶體與懸浮物，將預(yù)處理出水的懸浮物濃度控制在≤0.1mg/l；浸沒式超濾裝置每60分鐘自動進行一次1分鐘的氣水聯(lián)合反洗，并于6個月手動進行一次化學(xué)清洗，以維持浸沒式超濾的長期穩(wěn)定運行；浸沒式超濾反洗排液、一級沉淀池與二級沉淀池排泥進入污泥濃縮池，經(jīng)過污泥泵加壓打入板框壓濾機進行污泥脫水，泥餅外運處置，壓濾液經(jīng)過壓濾液箱、壓濾液回流泵送回洗水箱重新處理；浸沒式超濾出水進入中間水箱，通過增壓泵打入一級保安過濾器，并通過投加阻垢劑保護反滲透膜，再經(jīng)一級高壓泵打入一級反滲透進行一級濃縮與凈化，一級反滲透濃水依次經(jīng)過一級反滲透濃水箱、增壓泵濃水保安過濾器、高壓柱塞泵打入120kg級的超高壓反滲透膜組，將濃水中tds濃縮到15.2％，再經(jīng)過蒸發(fā)結(jié)晶分離出99％的元明粉；一級反滲透產(chǎn)水與超高壓反滲透產(chǎn)水以及蒸發(fā)結(jié)晶冷凝水依次通過一級反滲透產(chǎn)水箱、二級增壓泵、二級保安過濾器、二級高壓泵打入二級反滲透，進行二級凈化，二級反滲透產(chǎn)水依次通過二級反滲透產(chǎn)水箱、三級增壓泵、三級保安過濾器進入電去離子裝置，進行三級凈化，產(chǎn)出tds≤0.2mg/l的純水；二級反滲透濃水與電去離子濃水返回一級反滲透進水重新處理。

40.3.水質(zhì)水量平衡

41.鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水處理系統(tǒng)的水質(zhì)水量平衡見附圖6鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理實施例的水質(zhì)水量平衡圖。

42.4.系統(tǒng)主要設(shè)備

43.44.45.46.47.

技術(shù)特征：

1.鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理裝置，其特征是包括預(yù)處理系統(tǒng)、膜濃縮凈化系統(tǒng)、蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)；其中洗水接至預(yù)處理系統(tǒng)的進水口，預(yù)處理系統(tǒng)的出泥口送出泥餅，預(yù)處理系統(tǒng)的出水口送出預(yù)處理系統(tǒng)出水至膜濃縮凈化系統(tǒng)的1#進水口；膜濃縮凈化系統(tǒng)的出水口送出純水，膜濃縮凈化系統(tǒng)的濃水出口送出回流濃水至預(yù)處理系統(tǒng)的回流水進口，膜濃縮凈化系統(tǒng)的出液口送出膜濃縮凈化系統(tǒng)出液至蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的進液口，蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的出水口送出冷凝水至膜濃縮凈化系統(tǒng)的2#進水口，蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的出鹽口送出元明粉；鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理裝置，首先利用預(yù)處理系統(tǒng)去除洗水中的磷酸根離子、重金屬離子與懸浮物；然后利用膜濃縮凈化系統(tǒng)對預(yù)處理出水中的硫酸鈉進行濃縮，并凈化出純水回用；最后利用蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)離心分離出元明粉；實現(xiàn)鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理的目的。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理裝置，其特征是所述的預(yù)處理系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)包括洗水箱、一級反應(yīng)池、一級沉淀池、二級反應(yīng)池、二級沉淀池、浸沒式超濾裝置、中間水箱、弱酸樹脂交換床、氫氧化鈉與除磷劑投加裝置、氫氧化鈉投加裝置、硫酸投加裝置、樹脂再生加藥裝置、污泥濃縮池、壓濾機、壓濾液池、提升泵、抽吸泵、增壓泵、反洗泵、污泥泵、壓濾液回流泵、反洗風(fēng)機；其中洗水接至洗水箱的進水口，洗水箱的出水口通過提升泵與一級反應(yīng)池的進水口相接，氫氧化鈉與除磷劑投加裝置的出藥口接至一級反應(yīng)池的進藥口，一級反應(yīng)池的出水口接至一級沉淀池的進水口，一級沉淀池的出水口接至二級反應(yīng)池的進水口，氫氧化鈉投加裝置的出藥口接至二級反應(yīng)池的進藥口，二級反應(yīng)池的出水口接至二級沉淀池的進水口，二級沉淀池的出水口接至浸沒式超濾裝置的進水口，硫酸投加裝置的出藥口也接至浸沒式超濾裝置的進水口，浸沒式超濾裝置的出水口通過抽吸泵與中間水箱的1#進水口，回流濃水接至中間水箱的2#進水口，中間水箱的1#出水口通過反洗泵與浸沒式超濾裝置的反洗水進水口相接，反洗風(fēng)機的出風(fēng)口接至浸沒式超濾裝置的反洗進風(fēng)口；浸沒式超濾裝置的反洗排水口、一級沉淀池與二級沉淀池的排呢口都接至污泥濃縮池的進泥口，污泥濃縮池的出泥口通過污泥泵與壓濾機的進泥口相接，壓濾機的排泥口送出泥餅，壓濾機的壓濾液出口接至壓濾液池的1#進水口，壓濾液池的出水口通過壓濾液回流泵與洗水箱的回流水進口相接；中間水箱的2#出水口通過增壓泵與弱酸樹脂交換床的進水口相接，樹脂再生加藥裝置的出藥口接至弱酸樹脂交換床的再生進藥口，弱酸樹脂交換床的再生排水口接至壓濾液池的2#進水口，弱酸樹脂交換床的出水口送出預(yù)處理系統(tǒng)出水。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理裝置，其特征是所述的膜濃縮凈化系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)包括一級阻垢劑投加裝置、濃水阻垢劑投加裝置、一級保安過濾器、一級反滲透裝置、一級反滲透濃水箱、濃水保安過濾器、超高壓反滲透裝置、超高壓反滲透濃水箱、一級反滲透產(chǎn)水箱、二級保安過濾器、二級反滲透裝置、二級反滲透產(chǎn)水箱、三級保安過濾器、電去離子裝置、純水箱、一級高壓泵、濃水增壓泵、高壓柱塞泵、供液泵、二級增壓泵、二級高壓泵、三級增壓泵、純水輸送泵；其中預(yù)處理系統(tǒng)出水接至一級保安過濾器的進水口，一級阻垢劑投加裝置的出藥口也接至一級保安過濾器的進水口，一級保安過濾器的出水口通過一級高壓泵與一級反滲透裝置的進水口相接，一級反滲透裝置的濃水出口接至一級反滲透濃水箱的進水口，一級反滲透濃水箱的出水口通過濃水增壓泵與濃水保安過濾器的進水口相接，濃水阻垢劑投加裝置的出藥口也接至濃水保安過濾器的進水口，濃水保

安過濾器的出水口通過高壓柱塞泵與超高壓反滲透裝置的進水口相接，超高壓反滲透裝置的濃水出口接至超高壓反滲透濃水箱的進水口，超高壓反滲透濃水箱的出水口通過供液泵送出膜濃縮凈化系統(tǒng)出水；一級反滲透裝置的產(chǎn)水出口與超高壓反滲透裝置的產(chǎn)水出口接至一級反滲透產(chǎn)水箱的1#進水口，冷凝水接至一級反滲透產(chǎn)水箱的2#進水口，一級反滲透產(chǎn)水箱的出水口通過二級增壓泵與二級保安過濾器的進水口相接，二級保安過濾器的出水口通過二級高壓泵與二級反滲透裝置的進水口相接，二級反滲透裝置的產(chǎn)水出口接至二級反滲透產(chǎn)水箱的進水口，二級反滲透產(chǎn)水箱的出水口通過三級增壓泵與三級保安過濾器的進水口相接，三級保安過濾器的出水口接至電去離子裝置的進水口，電去離子裝置的純水出口接至純水箱的進水口，純水箱的出水口通過純水輸送泵送出純水；二級反滲透裝置的濃水出口與電去離子裝置的濃水出口送出回流濃水。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理裝置，其特征是所述的蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)包括預(yù)熱器、1#換熱器、蒸發(fā)器、2#換熱器、結(jié)晶分離器、冷凝水箱、蒸汽壓縮機、稠厚器、離心分離機、離心母液罐、輸送泵、出料泵、1#循環(huán)泵、2#循環(huán)泵、冷凝水泵、母液泵；其中膜濃縮系統(tǒng)出水接至預(yù)熱器的進液口，預(yù)熱器的出液口接至1#換熱器的進液口，1#換熱器的出液口接至蒸發(fā)器的進液口，蒸發(fā)器的循環(huán)液出口通過1#循環(huán)泵與1#換熱器的循環(huán)液進口相接，蒸發(fā)器的出液口通過輸送泵與2#換熱器的進液口相接，2#換熱器的出液口接至結(jié)晶分離器的進液口，結(jié)晶分離器的循環(huán)液出口通過2#循環(huán)泵與2#換熱器的循環(huán)液進口相接；蒸發(fā)器的蒸汽出口與結(jié)晶分離器的蒸汽出口接至蒸汽壓縮機的蒸汽進口，蒸汽壓縮機的高壓蒸汽出口接至1#換熱器的蒸汽進口與2#換熱器的蒸汽進口；1#換熱器的冷凝水出口與2#換熱器的冷凝水出口接至冷凝水箱的進水口，冷凝水箱的出水口通過冷凝水泵與預(yù)熱器的熱水進口相接，預(yù)熱器的熱水出口送出冷凝水；結(jié)晶分離器的出料口通過出料泵與稠厚器的進料口相接，稠厚器的出料口接至離心分離機的進料口，離心分離機的出鹽口送出元明粉；離心分離機的濾液出口接至離心母液罐的進液口，離心母液罐的出液口通過母液泵也接至2#換熱器的循環(huán)液進口。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理方法，其特征是包括如下步驟：1)通過預(yù)處理系統(tǒng)，對鈉法磷酸鐵生產(chǎn)產(chǎn)生的洗水進行反應(yīng)、沉淀、過濾，去除氧化母液中的磷酸根離子、重金屬離子與懸浮物；2)通過膜濃縮凈化系統(tǒng)，將預(yù)處理出水的tds濃縮到120～180g/l的濃水，同時產(chǎn)出tds≤0.2mg/l的純水。3)通過蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，將膜濃縮液中的硫酸鈉蒸發(fā)結(jié)晶出99％的元明粉，最終實現(xiàn)鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理的目的。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理方法，其特征是所述步驟1)通過預(yù)處理系統(tǒng)，具體是先通過投加30％氫氧化鈉與10％的除磷劑在一級反應(yīng)池，將洗水的ph值從2.0～3.5調(diào)節(jié)到5.0～6.0，利用一級沉淀池除去磷酸根離子，再通過投加30％的氫氧化鈉在二級反應(yīng)池，將ph值調(diào)節(jié)到8.0～9.5，利用二級沉淀池除去重金屬離子，通過投加50％的硫酸將ph值回調(diào)到6.5～7.5，經(jīng)過膜孔徑≤50nm的浸沒式超濾過濾，有效濾除廢液中剩余的細(xì)小磷酸鐵與金屬氫氧化物晶體與懸浮物，將預(yù)處理出液的懸浮物濃度控制在≤0.1mg/l；浸沒式超濾裝置每30～90分鐘自動進行一次30～90秒的氣水聯(lián)合反洗，以維持

浸沒式超濾的長期穩(wěn)定運行；沉淀污泥與反洗排水壓濾出泥餅外運處置。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理方法，其特征是所述步驟2)通過膜濃縮凈化系統(tǒng)，具體是針對tds濃度為4000～8000mg/l的預(yù)處理出水，利用一級反滲透的6～8倍與超高壓反滲透2～4倍的兩級濃縮，將其濃水的tds濃度濃縮到120～180g/l，硫酸鈉濃度為12～18％；同時利用一級反滲透98％以上的脫鹽率、二級反滲透90％以上的脫鹽率與電去離子裝置90％以上的脫鹽率構(gòu)成的三級凈化，產(chǎn)出tds濃度≤0.2mg/l的純水。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水液資源化處理方法，其特征是所述步驟3)通過蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，具體是針對膜濃縮液中的濃度為12～18％的硫酸鈉，利用蒸汽壓縮機將二次蒸汽壓縮在90～100℃，先通過強制循環(huán)換熱蒸發(fā)濃縮，再通過強制循環(huán)換熱結(jié)晶分離出99％的元明粉，冷凝水對進液進行預(yù)熱后送回膜濃縮凈化系統(tǒng)再進行深度凈化，最終實現(xiàn)鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理的目的。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明涉及一種鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理裝置及方法，是針對鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水含有少量重金屬離子、磷酸鈉與硫酸鈉的特點，首先利用預(yù)處理系統(tǒng)去除洗水中的磷酸根離子、重金屬離子與懸浮物，將預(yù)處理出水的懸浮物濃度控制在≤0.1mg/L；然后利用膜濃縮凈化系統(tǒng)將預(yù)處理出水中的TDS濃度從4000～8000mg/L濃縮到120～180g/L，同時得到TDS濃度≤0.2mg/L的純水，回用至鈉法磷酸鐵生產(chǎn)工序；最后利用蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)離心分離出99%的元明粉；從而實現(xiàn)鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理的目的?，F(xiàn)鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理的目的?，F(xiàn)鈉法磷酸鐵生產(chǎn)洗水資源化處理的目的。

技術(shù)研發(fā)人員：張博 張金鋒 戚可卓

受保護的技術(shù)使用者：江蘇卓博環(huán)?？萍加邢薰?br />
技術(shù)研發(fā)日：2021.07.08

技術(shù)公布日：2021/9/16