CN112759113A - 一种磷酸铁生产废水的零排放和磷酸根及硫酸根回收方法 - Google Patents

一种磷酸铁生产废水的零排放和磷酸根及硫酸根回收方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供一种磷酸铁生产废水的零排放和磷酸根及硫酸根回收方法，属于工业生产废水处理技术领域。其特征在于：将铁源和磷源反应得到的磷酸铁浆料送入板框压滤机过滤，滤液送入I号澄清池，磷酸铁滤饼的洗涤水送入II号澄清池，用泵送入微滤膜处理以除去其中细微悬浮颗粒，再经纳滤膜或者反渗透膜处理以脱除磷酸根、硫酸根，所产清水循环利用，浓缩水送入I号澄清池与滤液合并，加入硫酸铁并用氢氧化钠溶液调节pH值使生成磷酸铁沉淀以除去混合液中的磷酸根，离心过滤后，在滤液中加入氢氧化钙浆液生成硫酸钙沉淀，经离心过滤、洗涤、烘干后得到硫酸钙产品，滤液送到碱液槽备用，洗涤水与II号澄清池洗涤水合并，再依次经微滤膜、纳滤膜或者反渗透膜处理得到清水供循环利用。

Description

一种磷酸铁生产废水的零排放和磷酸根及硫酸根回收方法
技术领域
本发明涉及工业生产废水处理技术领域，尤其涉及一种磷酸铁生产废水的处理方法。
背景技术
磷酸铁是生产磷酸铁锂正极材料的原料之一，随着电动汽车行业的快速发展，磷酸铁锂的市场需求越来越大，对电池级磷酸铁原料的需求也逐年增加。电池级磷酸铁的生产主要通过共沉淀法进行，通过铁源(如硝酸铁、氯化铁和硫酸亚铁等)与磷源(如磷酸、磷酸钠、磷酸铵等)的混合沉淀得到磷酸铁产品，其中硫酸亚铁主要来源于钛白粉生产的副产品绿矾(FeSO4·7H2O)，具有原料来源丰富、价格便宜等优点，但生产过程产生大量含硫酸根(SO4 2-)、磷酸根(PO4 3-)的废水。目前，磷酸铁废水中的硫酸根(SO4 2-)、磷酸根(PO4 3-)主要用石灰沉淀法处理，可同步生成硫酸钙和磷酸钙沉淀而去除硫酸根和磷酸根，但混合污泥量大，不易回收利用，而且形成新的固废物。中国专利申请CN108975469A提出一种分步去除磷酸铁废水中磷酸根和硫酸根的方法，但仍存在磷酸根和硫酸根回收不彻底、磷酸铁沉淀回用困难等问题。另外，石灰沉淀法没有考虑废水的循环利用。
发明内容
本发明针对上述FeSO4·7H2O为铁源生产磷酸铁的工艺路线，提供了一种磷酸铁生产废水的零排放和磷酸根、硫酸根回收方法，该方法一方面可实现磷酸铁生产废水的零排放和循环利用，另一方面可回收废水中的磷酸根和硫酸根，避免环境二次污染风险，同时增加了企业环境效益和经济效益。
本发明所提供的一种磷酸铁生产废水的零排放和磷酸根、硫酸根回收工艺如附图所示。
根据附图所示的处理工艺，本发明所提供的技术方案包括如下步骤：
步骤1，将磷酸铁(FePO4)浆料送入板框压滤机过滤，滤液送入I号澄清池，FePO4滤饼经多次洗涤和干燥、粉碎后得到磷酸铁产品，滤饼洗涤水送入II号澄清池；
步骤2，将II号澄清池洗涤水用泵送入微滤膜柱或微滤膜组件除去其中细微悬浮颗粒，微滤膜柱或微滤膜组件的进水压力为1.0～3.0MPa，出水压力0.5～1.5MPa，出水用泵送到纳滤膜柱或纳滤膜组件或者反渗透膜柱或反渗透膜组件以脱除磷酸根(PO4 3-)、硫酸根(SO4 2-)，纳滤膜柱或纳滤膜组件或者反渗透膜柱或反渗透膜组件的进水压力为1.0～3.0MPa，出水压力为0.5～1.5MPa，纳滤膜组件或反渗透膜组件所产清水循环利用，浓缩水(含高浓度磷酸根、硫酸根)送入I号澄清池与滤液合并；
步骤3，将上述I号澄清池中滤液和浓缩水的混合液送入带搅拌反应釜A中，加入硫酸铁[Fe2(SO4)3]溶液，再用氢氧化钠(NaOH)溶液调节pH值为1.8～2.5，生成磷酸铁沉淀以除去混合液中的磷酸根，并将此磷酸铁浆料用泵送入I号离心机过滤，滤饼与步骤1的磷酸铁滤饼合并处理得到磷酸铁产品，滤液(含硫酸根)送入带搅拌反应釜B中；
步骤4，在搅拌下将一定固含量的氢氧化钙[Ca(OH)2]浆液加入反应釜B中，生成硫酸钙(CaSO4)沉淀，得到硫酸钙浆料，将该硫酸钙浆料送入II号离心机过滤、洗涤，滤饼经烘干粉碎后得到硫酸钙产品，滤液(为NaOH溶液)送到碱液槽备用，洗涤水与II号澄清池洗涤水合并，再依次经微滤膜组件、纳滤膜组件或者反渗透膜组件处理得到清水供循环利用。。
根据本发明所述一种磷酸铁生产废水的零排放和磷酸根、硫酸根回收方法，微滤膜组件微滤膜组件的进水压力为1.0～3.0MPa，出水压力为0.5～1.5MPa；纳滤膜组件或者反渗透膜组件的进水压力为1.0～3.0MPa，出水压力为0.5～1.5MPa。
采用本发明提供的一种磷酸铁生产废水的零排放和磷酸根、硫酸根回收方法，废水中磷酸根、硫酸根截留率99.1％以上，产水电导率低于0.08ms·cm-1，硫酸钙纯度达99％以上。
附图说明
图1本发明所述磷酸铁生产废水的零排放和磷酸根、硫酸根回收工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步阐述，本领域技术人员应当理解，所述实施例仅用于示例，而不对本发明构成任何限制。
实施例1
步骤1，将磷酸铁(FePO4)浆料送入板框压滤机过滤，滤液送入I号澄清池，FePO4滤饼经多次洗涤和干燥、粉碎后得到磷酸铁产品，滤饼洗涤水送入II号澄清池；
步骤2，将II号澄清池洗涤水用泵送入单支微滤膜柱除去其中细微悬浮颗粒，微滤膜柱的进水压力为1.0MPa，出水压力为0.5MPa，出水用泵送到单支纳滤膜柱或者单支反渗透膜柱以脱除磷酸根(PO4 3-)、硫酸根(SO4 2-)，纳滤膜柱或者反渗透膜柱的进水压力为1.0MPa，出水压力为0.5MPa，纳滤膜柱或反渗透膜柱所产清水循环利用，浓缩水(含高浓度磷酸根、硫酸根)送入I号澄清池与滤液合并；
步骤3，将上述I号澄清池中滤液和浓缩水的混合液送入带搅拌反应釜A中，加入硫酸铁[Fe2(SO4)3]溶液，再用氢氧化钠(NaOH)溶液调节pH值为1.8～2.5，生成磷酸铁沉淀以除去混合液中的磷酸根，并将此磷酸铁浆料送入I号离心机过滤，滤饼与步骤1的磷酸铁滤饼合并处理得到磷酸铁产品，滤液(含硫酸根)送入带搅拌反应釜B中；
步骤4，在搅拌下将一定固含量的氢氧化钙[Ca(OH)2]浆液加入反应釜B中，生成硫酸钙(CaSO4)沉淀，得到硫酸钙浆料，将该硫酸钙浆料送入II号离心机过滤、洗涤，滤饼经烘干粉碎后得到硫酸钙产品，滤液(为NaOH溶液)送到碱液槽备用，洗涤水与II号澄清池洗涤水合并，再依次经微滤膜组件、纳滤膜组件或者反渗透膜组件处理得到清水供循环利用。
实施例2
步骤1，将磷酸铁(FePO4)浆料送入板框压滤机过滤，滤液送入I号澄清池，FePO4滤饼经多次洗涤和干燥、粉碎后得到磷酸铁产品，滤饼洗涤水送入II号澄清池；
步骤2，将II号澄清池洗涤水用泵送入2支微滤膜柱串联的膜组件除去其中细微悬浮颗粒，膜组件的进水压力为1.5MPa，出水压力为0.5MPa，出水用泵送到单支纳滤膜柱或者单支反渗透膜柱以脱除磷酸根(PO4 3-)、硫酸根(SO4 2-)，纳滤膜柱或者反渗透膜柱的进水压力为1.5MPa，出水压力为0.5MPa，纳滤膜柱或反渗透膜柱所产清水循环利用，浓缩水(含高浓度磷酸根、硫酸根)送入I号澄清池与滤液合并；
步骤3，将上述I号澄清池中滤液和浓缩水的混合液送入带搅拌反应釜A中，加入硫酸铁[Fe2(SO4)3]溶液，再用氢氧化钠(NaOH)溶液调节pH值为1.8～2.5，生成磷酸铁沉淀以除去混合液中的磷酸根，并将此磷酸铁浆料送入I号离心机过滤，滤饼与步骤1的磷酸铁滤饼合并处理得到磷酸铁产品，滤液(含硫酸根)送入带搅拌反应釜B中；
步骤4，在搅拌下将一定固含量的氢氧化钙[Ca(OH)2]浆液加入反应釜B中，生成硫酸钙(CaSO4)沉淀，得到硫酸钙浆料，将该硫酸钙浆料送入II号离心机过滤、洗涤，滤饼经烘干粉碎后得到硫酸钙产品，滤液(为NaOH溶液)送到碱液槽备用，洗涤水与II号澄清池洗涤水合并，再依次经微滤膜组件、纳滤膜组件或者反渗透膜组件处理得到清水供循环利用。
实施例3
步骤1，将磷酸铁(FePO4)浆料送入板框压滤机过滤，滤液送入I号澄清池，FePO4滤饼经多次洗涤和干燥、粉碎后得到磷酸铁产品，滤饼洗涤水送入II号澄清池；
步骤2，将II号澄清池洗涤水用泵送入2支微滤膜柱串联的膜组件除去其中细微悬浮颗粒，膜组件的进水压力为2.0MPa，出水压力为0.5MPa，出水用泵送到单支纳滤膜柱或者单支反渗透膜柱脱除磷酸根(PO4 3-)、硫酸根(SO4 2-)，纳滤膜柱或者反渗透膜柱的进水压力为1.5MPa，出水压力为0.5MPa，纳滤膜柱或反渗透膜柱所产清水循环利用，浓缩水(含高浓度磷酸根、硫酸根)送入I号澄清池与滤液合并；
步骤3，将上述I号澄清池中滤液和浓缩水的混合液送入带搅拌反应釜A中，加入硫酸铁[Fe2(SO4)3]溶液，再用氢氧化钠(NaOH)溶液调节pH值为1.8～2.5，生成磷酸铁沉淀以除去混合液中的磷酸根，并将此磷酸铁浆料送入I号离心机过滤，滤饼与步骤1的磷酸铁滤饼合并处理得到磷酸铁产品，滤液(含硫酸根)送入带搅拌反应釜B中；
步骤4，在搅拌下将一定固含量的氢氧化钙[Ca(OH)2]浆液加入反应釜B中，生成硫酸钙(CaSO4)沉淀，得到硫酸钙浆料，将该硫酸钙浆料送入II号离心机过滤、洗涤，滤饼经烘干粉碎后得到硫酸钙产品，滤液(为NaOH溶液)送到碱液槽备用，洗涤水与II号澄清池洗涤水合并，再依次经微滤膜组件、纳滤膜组件或者反渗透膜组件处理得到清水供循环利用。
实施例4
步骤1，将磷酸铁(FePO4)浆料送入板框压滤机过滤，滤液送入I号澄清池，FePO4滤饼经多次洗涤和干燥、粉碎后得到磷酸铁产品，滤饼洗涤水送入II号澄清池；
步骤2，将II号澄清池洗涤水用泵送入3支微滤膜柱串联的膜组件除去其中细微悬浮颗粒，膜组件的进水压力2.5为MPa，出水压力为1.0MPa，出水用泵送到2支纳滤膜柱串联而成的纳滤膜组件或者2支反渗透膜柱串联而成的反渗透膜组件以脱除磷酸根(PO4 3-)、硫酸根(SO4 2-)，纳滤膜柱或者反渗透膜柱的进水压力为2.0MPa，出水压力为1.0MPa，纳滤膜组件或反渗透膜组件所产清水循环利用，浓缩水(含高浓度磷酸根、硫酸根)送入I号澄清池与滤液合并；
步骤3，将上述I号澄清池中滤液和浓缩水的混合液送入带搅拌反应釜A中，加入硫酸铁[Fe2(SO4)3]溶液，再用氢氧化钠(NaOH)溶液调节pH值为1.8～2.5，生成磷酸铁沉淀以除去混合液中的磷酸根，并将此磷酸铁浆料送入I号离心机过滤，滤饼与步骤1的磷酸铁滤饼合并处理得到磷酸铁产品，滤液(含硫酸根)送入带搅拌反应釜B中；
步骤4，在搅拌下将一定固含量的氢氧化钙[Ca(OH)2]浆液加入反应釜B中，生成硫酸钙(CaSO4)沉淀，得到硫酸钙浆料，将该硫酸钙浆料送入II号离心机过滤、洗涤，滤饼经烘干粉碎后得到硫酸钙产品，滤液(为NaOH溶液)送到碱液槽备用，洗涤水与II号澄清池洗涤水合并，再依次经微滤膜组件、纳滤膜组件或者反渗透膜组件处理得到清水供循环利用。
实施例5
步骤1，将磷酸铁(FePO4)浆料送入板框压滤机过滤，滤液送入I号澄清池，FePO4滤饼经多次洗涤和干燥、粉碎后得到磷酸铁产品，滤饼洗涤水送入II号澄清池；
步骤2，将II号澄清池洗涤水用泵送入3支微滤膜柱串联的膜组件除去其中细微悬浮颗粒，膜组件的进水压力3.0为MPa，出水压力为1.5MPa，出水用泵送到3支纳滤膜柱串联而成的纳滤膜组件或者3支反渗透膜柱串联而成的反渗透膜组件以脱除磷酸根(PO4 3-)、硫酸根(SO4 2-)，纳滤膜柱或者反渗透膜柱的进水压力为3.0MPa，出水压力为1.5MPa，纳滤膜组件或反渗透膜组件所产清水循环利用，浓缩水(含高浓度磷酸根、硫酸根)送入I号澄清池与滤液合并；
步骤3，将上述I号澄清池中滤液和浓缩水的混合液送入带搅拌反应釜A中，加入硫酸铁[Fe2(SO4)3]溶液，再用氢氧化钠(NaOH)溶液调节pH值为1.8～2.5，生成磷酸铁沉淀以除去混合液中的磷酸根，并将此磷酸铁浆料送入I号离心机过滤，滤饼与步骤1的磷酸铁滤饼合并处理得到磷酸铁产品，滤液(含硫酸根)送入带搅拌反应釜B中；
步骤4，在搅拌下将一定固含量的氢氧化钙[Ca(OH)2]浆液加入反应釜B中，生成硫酸钙(CaSO4)沉淀，得到硫酸钙浆料，将该硫酸钙浆料送入II号离心机过滤、洗涤，滤饼经烘干粉碎后得到硫酸钙产品，滤液(为NaOH溶液)送到碱液槽备用，洗涤水与II号澄清池洗涤水合并，再依次经微滤膜组件、纳滤膜组件或者反渗透膜组件处理得到清水供循环利用。
以上内容是结合具体的/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施例做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应视为属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种磷酸铁生产废水的零排放和磷酸根及硫酸根回收方法，其特征在于：步骤1，将磷酸铁(FePO4)浆料送入板框压滤机过滤，滤液送入I号澄清池，FePO4滤饼经多次洗涤和干燥、粉碎后得到磷酸铁产品，滤饼洗涤水送入II号澄清池；步骤2，将II号澄清池洗涤水用泵送入微滤膜柱或微滤膜组件以除去其中细微悬浮颗粒，微滤膜柱或微滤膜组件的进水压力为1.0～3.0MPa，出水压力为0.5～1.5MPa，出水用泵送到纳滤膜柱或纳滤膜组件或者反渗透膜柱或反渗透膜组件以脱除磷酸根(PO4 3-)、硫酸根(SO4 2-)，纳滤膜柱或纳滤膜组件或者反渗透膜柱或反渗透膜组件的进水压力为1.0～3.0MPa，出水压力为0.5～1.5MPa，纳滤膜组件或反渗透膜组件所产清水循环利用，浓缩水(含高浓度磷酸根、硫酸根)送入I号澄清池与滤液合并；步骤3，将上述I号澄清池中滤液和浓缩水的混合液送入带搅拌反应釜A中，加入硫酸铁[Fe2(SO4)3]溶液，再用氢氧化钠(NaOH)溶液调节pH值为1.8～2.5，生成磷酸铁沉淀以除去混合液中的磷酸根，并将此磷酸铁浆料送入I号离心机过滤，滤饼与步骤1的磷酸铁滤饼合并处理得到磷酸铁产品，滤液(含硫酸根)送入带搅拌反应釜B中；步骤4，在搅拌下将一定固含量的氢氧化钙[Ca(OH)2]浆液加入反应釜B中，生成硫酸钙(CaSO4)沉淀，得到硫酸钙浆料，将该硫酸钙浆料送入II号离心机过滤、洗涤，滤饼经烘干粉碎后得到硫酸钙产品，滤液(为NaOH溶液)送到碱液槽备用，洗涤水与II号澄清池洗涤水合并，再依次经微滤膜组件、纳滤膜组件或者反渗透膜组件处理得到清水供循环利用。
2.根据权利要求1所述的一种磷酸铁生产废水的零排放和磷酸根及硫酸根回收方法，其特征在于：所述的微滤膜组件由1～3支单一的微滤膜柱串联而成；所述的纳滤膜组件或者反渗透膜组件由1～3支单一的纳滤膜柱或单一的反渗透膜柱串联而成。
3.根据权利要求1所述的一种磷酸铁生产废水的零排放和磷酸根及硫酸根回收方法，其特征在于：单一微滤膜柱或微滤膜组件的进水压力为1.0～3.0MPa，出水压力为0.5～1.5MPa；单一纳滤膜柱或纳滤膜组件或者单一反渗透膜柱或反渗透膜组件的进水压力为1.0～3.0MPa，出水压力为0.5～1.5MPa。
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