權(quán)利要求

1.電池級磷酸鐵生產(chǎn)廢水的處理方法，其特征在于，包括以下步驟， S1：電池級磷酸鐵生產(chǎn)廢水通入初收集桶進行存儲； S2：初收集桶中的廢水進入沉淀池進行物理沉淀，得到沉淀污泥和沉淀廢水，沉淀污泥排入回用污泥池，沉淀廢水進入緩沖池進行進行均質(zhì)均量； 初收集桶中的廢水包括電池級磷酸鐵生產(chǎn)廢水和超濾單元過濾濃水和超濾反洗水； S3：均質(zhì)均量后的沉淀廢水進入超濾單元進行過濾，超濾單元過濾產(chǎn)水進入超濾產(chǎn)水箱，超濾單元過濾濃水和超濾反洗水返回初收集桶； S4：超濾產(chǎn)水箱內(nèi)的廢水進入磷酸分離反滲透單元進行一級濃縮分離，一級濃縮分離所得產(chǎn)水進入反滲透產(chǎn)水箱；一級濃縮分離所得濃水進入反滲透濃水箱； 超濾產(chǎn)水箱內(nèi)的廢水包括超濾單元過濾產(chǎn)水和二級濃縮分離所得濃水； S5：反滲透產(chǎn)水箱內(nèi)的廢水進入二級反滲透單元進行二級濃縮分離，二級濃縮分離所得濃水返回超濾產(chǎn)水箱，二級濃縮分離所得產(chǎn)水通入回用磷酸池； 反滲透產(chǎn)水箱內(nèi)的廢水包括一級濃縮分離所得產(chǎn)水和蒸發(fā)處理所得蒸餾液； 同時，反滲透濃水箱中的一級濃縮分離所得濃水進入石墨蒸發(fā)器進行蒸發(fā)處理，蒸發(fā)處理所得濃水通入回用濃水池，蒸發(fā)處理所得蒸餾液通入反滲透產(chǎn)水箱。2.如權(quán)利要求1所述的電池級磷酸鐵生產(chǎn)廢水的處理方法，其特征在于，所述步驟S3中，均質(zhì)均量后的沉淀廢水進入超濾單元進行過濾之前還包括粗過濾的操作。 3.如權(quán)利要求1所述的電池級磷酸鐵生產(chǎn)廢水的處理方法，其特征在于，所述粗過濾在自清洗過濾器中進行，所述自清洗過濾器的過濾精度為50μm。 4.如權(quán)利要求1所述的電池級磷酸鐵生產(chǎn)廢水的處理方法，其特征在于，所述步驟S3中，超濾單元的工作壓力為0.1-0.3MPa。 5.如權(quán)利要求1所述的電池級磷酸鐵生產(chǎn)廢水的處理方法，其特征在于，所述步驟S4中，超濾產(chǎn)水箱內(nèi)的廢水進入磷酸分離反滲透單元進行一級濃縮分離還包括預過濾的操作。 6.如權(quán)利要求5所述的電池級磷酸鐵生產(chǎn)廢水的處理方法，其特征在于，所述預過濾在反滲透保安過濾器中進行，所述反滲透保安過濾器的過濾精度為5μm。 7.如權(quán)利要求1所述的電池級磷酸鐵生產(chǎn)廢水的處理方法，其特征在于，所述步驟S4中，一級濃縮分離的運行壓力大于7Mpa，濃縮倍率大于7.3倍。 8.如權(quán)利要求1所述的電池級磷酸鐵生產(chǎn)廢水的處理方法，其特征在于，所述步驟S5中，二級濃縮分離的運行壓力為0.7-1.0Mpa。 9.如權(quán)利要求1所述的電池級磷酸鐵生產(chǎn)廢水的處理方法，其特征在于，所述步驟S5中，蒸發(fā)處理所得蒸餾液經(jīng)過濾后通入反滲透產(chǎn)水箱。 10.如權(quán)利要求9所述的電池級磷酸鐵生產(chǎn)廢水的處理方法，其特征在于，蒸發(fā)處理所得蒸餾液經(jīng)20μm過濾器過濾后通入反滲透產(chǎn)水箱。

說明書

技術領域

本發(fā)明屬于廢水處理技術領域，具體涉及一種電池級磷酸鐵生產(chǎn)廢水的處理方法。

背景技術

磷酸鐵鋰電池的正極材料--磷酸鐵鋰，主要可通過草酸亞鐵法、鐵紅法、磷酸鐵法等工藝制備。這些工藝中，草酸亞鐵法、鐵紅法由于產(chǎn)品品質(zhì)不佳與環(huán)保問題已逐步淘汰。而磷酸鐵法是使用高純磷酸鐵與碳酸鋰和有機還原劑等研磨灼燒而制備，所得產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定，比容量高，已逐步成為市場主流的生產(chǎn)工藝。

合成磷酸鐵鋰的主要原料電池級磷酸鐵，以磷酸作為磷源，以鐵粉或硫酸亞鐵作為鐵源合成。為了減少氫氧化鐵等雜質(zhì)的影響，提高產(chǎn)品純度，在生產(chǎn)中常要使用過量的磷酸。因此不可避免地產(chǎn)生大量含磷酸廢水，若不對其進行妥善處理，將造成高價值原料與水資源的浪費，無法做到磷酸鐵鋰電池的清潔生產(chǎn)，并會由于廢水中的高含磷量而對環(huán)境產(chǎn)生嚴重危害。

對于磷元素，濃度較高、酸性較強的，目前主要使用石灰中和沉淀，濃度較低的則使用生化處理方法，磷元素進入污泥沉淀去除，含磷污泥經(jīng)過深度處理后作為肥料或進行填埋處理。這些處理工藝中，產(chǎn)生大量含磷污泥，沒有對磷進行有效資源化，需要花費大量成本對含磷污泥進行后續(xù)處理，作為肥料的經(jīng)濟價值也相對較低。與此同時，該處理方法對水資源并沒有進行有效利用，水資源浪費比較嚴重。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在解決上述問題，提供了一種電池級磷酸鐵生產(chǎn)廢水的處理方法，用于處理過量磷酸與鐵粉反應生產(chǎn)磷酸鐵產(chǎn)生的含磷酸廢水，并通過該方法將廢水中的磷酸鐵、磷酸、水三者分別回用達到物料與水資源的零排放。

按照本發(fā)明的技術方案，所述電池級磷酸鐵生產(chǎn)廢水的處理方法，包括以下步驟，

S1：電池級磷酸鐵生產(chǎn)廢水通入初收集桶進行存儲；

S2：初收集桶中的廢水進入沉淀池進行物理沉淀，得到沉淀污泥和沉淀廢水，沉淀污泥排入回用污泥池，沉淀廢水進入緩沖池進行進行均質(zhì)均量；

初收集桶中的廢水包括電池級磷酸鐵生產(chǎn)廢水和超濾單元過濾濃水和超濾反洗水；

S3：均質(zhì)均量后的沉淀廢水進入超濾單元進行過濾，超濾單元過濾產(chǎn)水進入超濾產(chǎn)水箱，超濾單元過濾濃水和超濾反洗水返回初收集桶；

S4：超濾產(chǎn)水箱內(nèi)的廢水進入磷酸分離反滲透單元進行一級濃縮分離，一級濃縮分離所得產(chǎn)水進入反滲透產(chǎn)水箱；一級濃縮分離所得濃水進入反滲透濃水箱；

超濾產(chǎn)水箱內(nèi)的廢水包括超濾單元過濾產(chǎn)水和二級濃縮分離所得濃水；

S5：反滲透產(chǎn)水箱內(nèi)的廢水進入二級反滲透單元進行二級濃縮分離，二級濃縮分離所得濃水返回超濾產(chǎn)水箱，二級濃縮分離所得產(chǎn)水通入回用磷酸池；

反滲透產(chǎn)水箱內(nèi)的廢水包括一級濃縮分離所得產(chǎn)水和蒸發(fā)處理所得蒸餾液；

同時，反滲透濃水箱中的一級濃縮分離所得濃水進入石墨蒸發(fā)器進行蒸發(fā)處理，蒸發(fā)處理所得濃水通入回用濃水池，蒸發(fā)處理所得蒸餾液通入反滲透產(chǎn)水箱。

具體的，沉淀池產(chǎn)生的污泥含有豐富的磷酸鐵可回收直接制取磷酸鐵；二級反滲透產(chǎn)水含磷量<50ppm，可回收至產(chǎn)線清洗使用；石墨蒸發(fā)器產(chǎn)生的濃縮液含磷酸約22.6％，可回用至產(chǎn)線與鐵粉反應制磷酸鐵。

進一步的，所述步驟S3中，均質(zhì)均量后的沉淀廢水進入超濾單元進行過濾之前還包括粗過濾的操作，用于保護超濾單元，減少大顆粒物對后續(xù)膜單元的損害。

進一步的，所述粗過濾在自清洗過濾器中進行，所述自清洗過濾器的過濾精度為50μm。

進一步的，所述步驟S3中，超濾單元的工作壓力為0.1-0.3MPa。具體的，超濾單元采用可耐受pH<1酸性廢水的中空纖維膜，材質(zhì)為改性高分子纖維。

進一步的，所述步驟S4中，超濾產(chǎn)水箱內(nèi)的廢水進入磷酸分離反滲透單元進行一級濃縮分離還包括預過濾的操作，用于保護反滲透膜。

進一步的，所述預過濾在反滲透保安過濾器中進行，所述反滲透保安過濾器的過濾精度為5μm。

進一步的，所述步驟S4中，一級濃縮分離的運行壓力大于7Mpa(7.01-10Mpa)，濃縮倍率大于7.3倍，單元產(chǎn)水回收率>92％。

進一步的，所述步驟S5中，二級濃縮分離的運行壓力為0.7-1.0Mpa。

進一步的，所述步驟S5中，蒸發(fā)處理所得蒸餾液經(jīng)過濾后通入反滲透產(chǎn)水箱；具體的，經(jīng)20μm過濾器過濾后通入反滲透產(chǎn)水箱。

具體的，上述方法采用電池級磷酸鐵生產(chǎn)廢水的處理系統(tǒng)，包括初收集桶，沉淀池，緩沖池，自清洗過濾器，超濾單元，超濾產(chǎn)水箱，反滲透保安過濾器和磷酸分離反滲透單元，反滲透產(chǎn)水箱，反滲透濃水箱，石墨蒸發(fā)器和二級反滲透單元。

本發(fā)明的技術方案相比現(xiàn)有技術具有以下優(yōu)點：

(1)本發(fā)明利用自然沉淀作用首先最大限度回收磷酸鐵產(chǎn)品；

(2)本發(fā)明利用改進后的耐酸反滲透單元對磷酸進行濃縮，并通過兩級反滲透將水進行純化，將水資源以反滲透產(chǎn)水的形式產(chǎn)出進行回用；

(3)本發(fā)明利用石墨蒸發(fā)器的耐酸特性，將通過反滲透濃縮后的磷酸進行進一步濃縮至產(chǎn)線可生產(chǎn)使用的濃度；

(4)本發(fā)明有效解決了常規(guī)技術在對電池級磷酸鐵生產(chǎn)廢水進行處理時，存在的物料資源浪費、污泥產(chǎn)量大、水資源利用率低的情況。

附圖說明

圖1為實施例1中處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為實施例2中處理方法的流程示意圖。

附圖標記說明：1-初收集桶、2-沉淀池、3-回用污泥池、4-緩沖池、5-自清洗過濾器、6-超濾單元、7-超濾產(chǎn)水箱、8-反滲透保安過濾器、9-磷酸分離反滲透單元、10-反滲透濃水箱、11-石墨蒸發(fā)器、12-回用濃水池、13-20μm過濾器、14-反滲透產(chǎn)水箱、15-二級反滲透單元、16-回用磷酸池。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，以使本領域的技術人員可以更好地理解本發(fā)明并能予以實施，但所舉實施例不作為對本發(fā)明的限定。

實施例1

如圖1所示，電池級磷酸鐵生產(chǎn)廢水的處理系統(tǒng)，包括初收集桶1，沉淀池2，緩沖池4，自清洗過濾器5，超濾單元6，超濾產(chǎn)水箱7，反滲透保安過濾器8，磷酸分離反滲透單元9，反滲透濃水箱10，反滲透產(chǎn)水箱14，石墨蒸發(fā)器11，20μm過濾器13，二級反滲透單元15；

其中，含有電池級磷酸鐵生產(chǎn)廢水的初收集桶1出口與沉淀池2通過管路相連，沉淀池2排泥口連接回用污泥池3，沉淀池2出水口與緩沖池4通過管路相連，緩沖池4與超濾單元6通過管路相連，且緩沖池4與超濾單元6之間設有自清洗過濾器5；超濾單元6產(chǎn)水端與超濾產(chǎn)水箱7通過管路相連，超濾濃水與超濾反洗水端與初收集桶1相連；

超濾產(chǎn)水箱7與磷酸分離反滲透單元9相連，且超濾產(chǎn)水箱7與磷酸分離反滲透單元9之間設有反滲透保安過濾器8；磷酸分離反滲透單元9產(chǎn)水端與反滲透產(chǎn)水箱14相連；磷酸分離反滲透單元濃水端連接反滲透濃水箱10；

反滲透濃水箱10與石墨蒸發(fā)器11相連；石墨蒸發(fā)器11蒸餾液經(jīng)過20um過濾器13與磷酸分離反滲透單元產(chǎn)水合并進入反滲透產(chǎn)水箱14，石墨蒸發(fā)器濃水形成高濃度磷酸回用至生產(chǎn)磷酸鐵產(chǎn)線(暫存于回用濃水池12)；

反滲透產(chǎn)水箱14與二級反滲透單元15連接，二級反滲透單元15產(chǎn)水輸送至產(chǎn)線回用(暫存于回用磷酸池16)，二級反滲透單元15濃水端與超濾產(chǎn)水箱7連接。

實施例2

電池級磷酸鐵生產(chǎn)廢水的處理方法，如圖2所示，包括以下步驟：

初收集桶接受進水1.7％磷酸濃度的廢水，收集桶有效存儲量30噸，材質(zhì)為PE(聚乙烯)，日處理總量500噸，分兩套單元運行，每套單元日處理量250噸。初收集桶將廢水進行暫存后經(jīng)水泵提升進入沉淀池，沉淀池底部污泥(收集于回用污泥池)由泵轉(zhuǎn)運至磷酸鐵生產(chǎn)線上壓濾機進行磷酸鐵壓濾，從而回收廢水中的磷酸鐵，沉淀池上清液自流進入緩沖池。緩沖池設計容積500m 3，材質(zhì)為碳鋼襯玻璃鋼防腐，用于暫存經(jīng)沉淀去除磷酸鐵的廢水，并進行均質(zhì)均量。

緩沖池暫存的廢水經(jīng)泵提升進入兩套并聯(lián)運行的自清洗過濾器與超濾單元，單套超濾單元產(chǎn)生25t/d的濃水回流至初收集桶，自清洗過濾器選用50μm過濾孔徑用于保護超濾膜，超濾膜材質(zhì)為PS(基苯乙烯)纖維，超濾膜過濾形式為外壓式。超濾產(chǎn)水250t/d，進入超濾產(chǎn)水箱，水箱材質(zhì)PE。

超濾產(chǎn)水箱內(nèi)廢水經(jīng)提升泵以每套進水290.75t/d的處理量進入兩套并聯(lián)運行的磷酸分離反滲透單元，并在此反滲透之前設置5μm過濾精度的反滲透保安過濾器用于保護反滲透膜。磷酸分離反滲透單元采用一段大循環(huán)式反滲透單元，運行壓力7Mpa，使用一級高壓泵提供壓力與一級屏蔽泵進行濃水循環(huán)，反滲透膜為經(jīng)過耐酸改進的卷式高壓反滲透膜，最終每套磷酸分離反滲透單元，產(chǎn)水250.75t/d，產(chǎn)水含磷酸約0.1％，含磷約350ppm；濃水40t/d，濃水含磷酸約10.9％，含磷34.4g/L。

磷酸分離反滲透濃水進入反滲透濃水箱，容積40m 3，材質(zhì)PE,濃水箱內(nèi)廢水經(jīng)泵提升進入一套石墨三效蒸發(fā)器(石墨蒸發(fā)器)，接液部分換熱器采用石墨材質(zhì)，其余接液部分采用鈦材，最終蒸發(fā)器產(chǎn)生38.5t/d的含磷酸約22.6％的濃水回用至產(chǎn)線繼續(xù)與鐵粉反應生產(chǎn)磷酸鐵；蒸發(fā)器產(chǎn)生的冷凝水含磷量300ppm，經(jīng)水泵加壓并經(jīng)過20μm不銹鋼316L過濾器(20μm過濾器)過濾后與磷酸分離反滲透產(chǎn)水一并進入反滲透產(chǎn)水箱。反滲透摻水下有效容積20m 3，材質(zhì)PE。

反滲透產(chǎn)水箱內(nèi)廢水磷酸仍然含量較高，此水箱內(nèi)廢水經(jīng)過水泵增壓并進入一套二級反滲透單元，進水量543t/d，二級反滲透產(chǎn)水回收率85％，采用一級高壓泵增壓，二級反滲透運行壓力0.8Mpa，使用普通抗污染卷式反滲透膜。二級反滲透產(chǎn)水461.5t/d，回用至產(chǎn)線壓濾機清洗。二級反滲透濃水81.5t/d，含磷酸濃度1％～0.05％，含磷約600～1600ppm，回流至超濾產(chǎn)水箱內(nèi)進而再次經(jīng)過磷酸分離反滲透濃縮。

經(jīng)過以上過程，磷酸鐵、磷酸、水，分別在沉淀池底泥、蒸發(fā)器濃縮液、二級反滲透產(chǎn)水中得到回收。實現(xiàn)物料與水資源的零排放。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。

電池級磷酸鐵生產(chǎn)廢水的處理方法.pdf