CN112299637A - 一种三元前驱体生产洗水处理系统和处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种三元前驱体生产洗水处理系统，包括相连接的洗水储槽、pH沉淀单元、过滤设备、热交换器、一级RO膜系统、二级RO膜系统、中水储槽、蒸氨塔前液储槽、蒸氨塔和MVR系统；通过上述的系统处理三元前驱体生产洗水的方法，实现了三元前驱体生产洗水回收利用率达85％，达到了中水回用，降低原水的使用，减少废水外排量，搭建内部的水循环的目的；同时，去除了重金属离子；二级RO膜系统的二级浓水通过蒸发结晶可获得副产品硫酸钠，并脱氨直接回收氨水，蒸发结晶过程的蒸汽冷凝液可回用于现有生产，MVR冷凝水返回洗水储槽闭路循环处理，简化工艺流程，降低生产成本。

Description

一种三元前驱体生产洗水处理系统和处理方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种三元前驱体生产洗水处理系统和处理方法。
背景技术
近年来，三元材料作为正极材料的动力锂电池凭借其容量高、能量密度大、循环稳定性好、成本适中等重要优点，逐渐在动力电池行业中占据愈发重要的地位。目前，工业上三元正极材料普遍采用Ni、Co、Mn三种元素的氢氧化物做前驱体配锂煅烧而成。而三元材料前驱体生成的主流工艺是共沉淀法，通过配置一定浓度的混合金属离子的溶液，NaOH作为沉淀剂，氨水为络合剂，并流加入，共沉淀生产出类球形三元氢氧化物前驱体。该工艺可以比较容易地控制前驱体的粒径、比表面积、形貌和振实密度，但在三元前驱体生产过程中会产生诸如洗釜、洗槽罐等的废水，以及三元前驱体后处理中用50～80℃纯水洗涤所产生的废水，上述废水统称洗水。行业中每生产一吨三元前驱体产品洗水的产生量在8～25吨。随着生产的产能增大，其产生的洗水量大，并含有镍钴金属，对周边环境影响大，存在环保污染事故隐患。现有的生产过程，将此洗水通过pH调节沉淀过滤后，再加酸调节pH达到排放标准，综合化处理效率不高。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够提高洗水回收率、减少废水外排、集约资源的三元前驱体生产洗水处理系统。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种三元前驱体生产洗水处理系统，包括依次连接的洗水储槽、pH沉淀单元、过滤设备、热交换器、一级RO膜系统、二级RO膜系统、中水储槽、蒸氨塔前液储槽、蒸氨塔和MVR系统；所述一级RO膜系统的浓水出口与所述二级RO膜系统的进水口相连，所述二级RO膜系统的浓水出口与蒸氨塔前液储槽相连，所述一级RO膜系统和二级RO膜系统的清液出口均连接至所述中水储槽。
进一步地，所述过滤设备与所述热交换器之间连接有中转槽Ⅰ、所述一级RO膜系统与所述二级RO膜系统之间连接有中转槽Ⅱ。
更进一步地，所述过滤设备选自板框压滤机、精密过滤器、纳滤膜组件中的一种或多种的组合。
更进一步地，所述热交换器包括冷水机组或冷水塔，不限一种。
所述一级RO膜系统包括常温膜或高温膜，或抗污能力强的特殊膜组件；
所述二级RO膜系统包括常温膜或高温膜。
基于一个总的发明构思，本发明的另一个目的在于提供一种三元前驱体生产洗水处理方法，包括如下步骤：
(1)车间分类输送的三元前驱体生产洗水在洗水储槽存储收集、中转；
(2)洗水通过pH沉淀单元进行沉淀反应，沉淀大部分游离的重金属离子；
(3)沉淀重金属离子后的洗水进入过滤设备过滤，对滤渣进行返溶净化的等处理，可以掺混到正常的盐溶液生产线，滤液经中转槽Ⅰ中转至热交换器降温；
(4)将经过沉淀去重金属、降温的洗水泵入一级RO膜系统反渗透，一级RO膜系统的初级出水收集存储至中水储槽，作为纯水使用，初级浓水临时存储在中转槽Ⅱ；
(5)将初级浓水泵入二级RO膜系统反渗透，二级RO膜系统的二级出水收集存储至中水储槽，作为纯水使用，二次浓水进入蒸氨塔前液储槽存储收集、中转；
(6)蒸氨塔前液储槽内的二次浓水经蒸氨塔回收氨，再进入MVR系统蒸发、结晶，制得硫酸钠晶体颗粒物，MVR冷凝水返回洗水储槽循环处理。
进一步地，步骤(2)，沉淀反应的pH控制范围在9.8～11.2。
进一步地，沉淀重金属离子后的洗水中离子态重金属含量：Ni≤0.5mg/L，Co≤1mg/L，Mn≤1mg/L。
进一步地，步骤(3)，滤液经中转槽Ⅰ中转至热交换器降温，温度控制在25～35℃。
进一步地，一级RO膜系统与二级RO膜系统的出水(X)与浓水(Y)的比值相同，其中，X、Y范围：3≤X＜7，3＜Y≤7；优选地，一级RO膜系统与二级RO膜系统的出水(X)与浓水(Y)比值为5︰5。
进一步地，所述一级RO膜系统的初级出水的电导率≤10μs/cm，所述二级RO膜系统的二级出水的电导率≤15μs/cm。
本发明将三元前驱体生产洗水除去重金属、降温、RO膜反渗透制得中水，中水的品质与自来水制得的纯水一样，做为生产使用纯水的补充，达到回收利用；
RO膜反渗透系统中被浓缩的浓水则经蒸氨塔和MVR等设备，以回收氨和硫酸钠，将MVR冷凝水再制得中水。
与现有技术相比，本发明通过以上系统对应工艺的实施，实现了三元前驱体生产洗水回收利用率达85％，达到中水回用，降低原水的使用(包括自来水)，减少废水外排量，搭建内部的水循环的目的；同时，去除了有价金属镍钴重金属离子，解决了环境污染的隐患；二级RO膜系统的二级浓水通过蒸发结晶可获得副产品硫酸钠，并脱氨直接回收氨水，另蒸发结晶过程的蒸汽冷凝液可以回用于现有生产，MVR冷凝水返回洗水储槽循环处理，实现了洗水中资源的闭路循环，简化工艺流程，降低生产成本。
附图说明
图1本发明提供的三元前驱体生产洗水处理系统的结构示意图。
图1标记含义如下：1-洗水储槽，2-pH沉淀槽，3-隔膜板框压滤机，4-热交换器，5-一级RO膜系统，6-二级RO膜系统，7-中水储槽，8-蒸氨塔前液储槽，9-蒸氨塔，10-MVR系统，11-中转槽Ⅰ，12-中转槽Ⅱ，13-冷水塔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例和实施例中的各特征可以相互组合。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
实施例1
一种三元前驱体生产洗水处理系统，包括依次连接的洗水储槽1、pH沉淀槽2、隔膜板框压滤机3、热交换器4、一级RO膜系统5、二级RO膜系统6、中水储槽7、蒸氨塔前液储槽8、蒸氨塔9和MVR系统10；
所述一级RO膜系统5的浓水出口与所述二级RO膜系统6的进水口相连，所述二级RO膜系统6的浓水出口与蒸氨塔前液储槽8相连，所述一级RO膜系统5和二级RO膜系统6的清液出口均连接至所述中水储槽7；
所述隔膜板框压滤机3与所述热交换器4之间连接有中转槽Ⅰ11、所述一级RO膜系统5与所述二级RO膜系统6之间连接有中转槽Ⅱ12，所述热交换器4包括冷水塔13。
所述一级RO膜系统5包括常温膜或高温膜，或抗污能力强的特殊膜组件；所述二级RO膜系统6包括常温膜或高温膜。
实施例2
一种使用实施例1的三元前驱体生产洗水处理系统的三元前驱体生产洗水处理方法，包括如下步骤：
(1)车间分类输送的三元前驱体生产洗水在洗水储槽内存储收集、中转；本实施例的三元前驱体生产洗水初值如下表1所示：
表1三元前驱体生产洗水初值
Figure BDA0002780552820000041
(2)洗水通过pH沉淀单元进行沉淀反应，沉淀大部分游离的重金属离子；其中，沉淀反应的pH控制范围在10.2～10.8；沉淀重金属离子后的洗水中离子态重金属含量：Ni≤0.5mg/L，Co≤1mg/L，Mn≤1mg/L；
(3)沉淀重金属离子后的洗水进入过滤设备过滤，对滤渣进行返溶净化的等处理，可以掺混到正常的盐溶液生产线，滤液经中转槽Ⅰ中转至热交换器降温，温度控制在25～35℃；
(4)将经过沉淀去重金属、降温的洗水泵入一级RO膜系统反渗透，出水与浓水比值等于5︰5，一级RO膜系统的初级出水收集存储至中水储槽，作为纯水使用，回收50％的洗水，所述一级RO膜系统的初级出水的电导率为6.5μs/cm，初级浓水临时存储在中转槽Ⅱ；
(5)将初级浓水泵入二级RO膜系统反渗透，出水与浓水比值等于5︰5，二级RO膜系统的二级出水收集存储至中水储槽，作为纯水使用，回收50％初级浓水，所述二级RO膜系统的二级出水的电导率为6.9μs/cm；
经过两次RO膜，洗水回收利用率达85％，二次浓水则进入蒸氨塔前液储槽存储收集、中转；
中水储槽内所收集的中水(一级RO膜系统的初级出水和二级RO膜系统的二级出水)的特征统计结果如下表2所示：
表2中水特征统计结果
Figure BDA0002780552820000051
(6)蒸氨塔前液储槽内二次浓水经蒸氨塔回收氨，再进入MVR系统蒸发、结晶，制得硫酸钠晶体颗粒物，MVR冷凝水返回洗水储槽循环处理。
本发明将三元前驱体生产洗水除重、降温、RO膜反渗透制得中水，中水的品质与自来水制得的纯水一样，做为生产使用纯水的补充，达到回收利用；
RO膜反渗透系统中被浓缩的浓水则经蒸氨塔和MVR等设备，以回收氨和硫酸钠，将MVR冷凝水再制得中水。
本发明通过以上系统对应工艺的实施，实现了三元前驱体生产洗水回收利用率达85％，达到中水回用，降低原水的使用(包括自来水)，减少废水外排量，搭建内部的水循环的目的；同时，去除了有价金属镍钴重金属离子，解决了环境污染的隐患；二级RO膜系统的二级浓水通过蒸发结晶可获得副产品硫酸钠，并脱氨直接回收氨水，另蒸发结晶过程的蒸汽冷凝液可以回用于现有生产，MVR冷凝水返回洗水储槽循环处理，实现了洗水中资源的闭路循环，简化工艺流程，降低生产成本。
上述实施例仅是本发明的较优实施方式，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修饰、修改及替代变化，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种三元前驱体生产洗水处理系统，其特征在于，包括依次连接的洗水储槽、pH沉淀单元、过滤设备、热交换器、一级RO膜系统、二级RO膜系统、中水储槽、蒸氨塔前液储槽、蒸氨塔和MVR系统；所述一级RO膜系统的浓水出口与所述二级RO膜系统的进水口相连，所述二级RO膜系统的浓水出口与蒸氨塔前液储槽相连，所述一级RO膜系统和二级RO膜系统的清液出口均连接至所述中水储槽。
2.根据权利要求1所述的一种三元前驱体生产洗水处理系统，其特征在于，所述过滤设备与所述热交换器之间连接有中转槽Ⅰ、所述一级RO膜系统与所述二级RO膜系统之间连接有中转槽Ⅱ。
3.根据权利要求2所述的一种三元前驱体生产洗水处理系统，其特征在于，所述过滤设备选自板框压滤机、精密过滤器、纳滤膜组件中的一种或多种的组合。
4.根据权利要求3所述的一种三元前驱体生产洗水处理系统，其特征在于，所述热交换器包括冷水机组或冷水塔。
5.一种使用权利要求2～4中任意一项所述的三元前驱体生产洗水处理系统的三元前驱体生产洗水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)车间分类输送的三元前驱体生产洗水在洗水储槽存储收集、中转；
(2)洗水通过pH沉淀单元进行沉淀反应，沉淀大部分游离的重金属离子；
(3)沉淀重金属离子后的洗水进入过滤设备过滤，对滤渣进行返溶净化的处理，滤液经过中转槽Ⅰ中转至热交换器降温；
(4)将经过沉淀去重金属、降温的洗水泵入一级RO膜系统反渗透，一级RO膜系统的初级出水收集存储至中水储槽，初级浓水临时存储在中转槽Ⅱ；
(5)将初级浓水泵入二级RO膜系统反渗透，二级RO膜系统的二级出水收集存储至中水储槽，二次浓水进入蒸氨塔前液储槽存储收集、中转；
(6)蒸氨塔前液储槽内的二次浓水经蒸氨塔回收氨，再进入MVR系统蒸发、结晶，制得硫酸钠晶体颗粒物，MVR冷凝水返回洗水储槽循环处理。
6.根据权利要求5所述的一种三元前驱体生产废水母液处理方法，其特征在于，步骤(2)，沉淀反应的pH控制范围在9.8～11.2。
7.根据权利要求5所述的一种三元前驱体生产废水母液处理方法，其特征在于，沉淀重金属离子后的洗水中离子态重金属含量：Ni≤0.5mg/L，Co≤1mg/L，Mn≤1mg/L。
8.根据权利要求5所述的一种三元前驱体生产废水母液处理方法，其特征在于，步骤(3)，滤液经过中转槽Ⅰ中转至热交换器降温，温度控制在25～35℃。
9.根据权利要求5所述的一种三元前驱体生产废水母液处理方法，其特征在于，一级RO膜系统与二级RO膜系统的出水(X)与浓水(Y)比值相同，其中，X、Y范围：3≤X＜7，3＜Y≤7。
10.根据权利要求5所述的一种三元前驱体生产废水母液处理方法，其特征在于，所述一级RO膜系统的初级出水的电导率≤10μs/cm，所述二级RO膜系统的二级出水的电导率≤15μs/cm。
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