CN116143339A - 一种氨法磷酸铁生产废水的处理系统及处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于磷酸铁生产废水处理技术领域，具体涉及一种氨法磷酸铁生产废水的处理系统及处理方法。本发明提供了一种氨法磷酸铁生产废水的处理系统，包括依次连通的第一沉降单元、第二沉降单元、板框过滤单元、锰砂过滤单元和超滤过滤单元；连通所述第一沉降单元入口端的第一pH值调节单元、连通所述第二沉降单元入口端的第二pH值调节单元，以及连通所述锰砂过滤单元的第三pH值调节单元。本发明通过调节沉降单元的pH值，能够将废水的铁离子和镁离子以氢氧化铁沉淀和磷酸铵镁沉淀的形式析出，通过后续的过滤系统进行去除；同时后续的过滤系统能够进一步去除废水中剩余的微量铁离子和胶体等杂质，进而实现氨法磷酸铁生产废水的回收处理。

Description

一种氨法磷酸铁生产废水的处理系统及处理方法
技术领域
本发明属于磷酸铁生产废水处理技术领域，具体涉及一种氨法磷酸铁生产废水的处理系统及处理方法。
背景技术
随着新能源汽车与储能电站的快速发展，以具有不含贵重金属、原料廉价、资源丰富、结构稳定、安全可靠、充电寿命长、绿色无毒特点的磷酸铁锂电池得到了大量的应用，磷酸铁作为生产磷酸铁锂正极材料的前驱体，其需求量也快速增加。
氨法磷酸铁生产的产品稳定、纯度高，已成为磷酸铁生产的主流工艺；但在氨法磷酸铁生产过程中会产生大量的含有铵根、磷酸根、硫酸根以及少量重金属离子的生产废水。
公开号为CN115072920A的中国专利公开了一种磷酸铁生产废水的处理方法及处理系统，能够实现生产废水的无害化和资源化利用，但是处理系统复杂，不适合工业化应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氨法磷酸铁生产废水的处理系统及处理方法，本发明提供的处理系统简单，适合工业化应用。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明提供了一种氨法磷酸铁生产废水的处理系统，包括依次连通的第一沉降单元、第二沉降单元、板框过滤单元、锰砂过滤单元和超滤过滤单元；
连通所述第一沉降单元入口端的第一pH值调节单元、连通所述第二沉降单元入口端的第二pH值调节单元，以及连通所述锰砂过滤单元的第三pH值调节单元。
优选的，所述板框过滤单元的过滤精度为100～200μm。
优选的，所述锰砂过滤单元采用的锰砂的粒径为0.2～5mm。
优选的，所述超滤过滤单元采用的超滤膜孔径为0.02～0.1μm。
优选的，所述板框过滤单元还连通有污泥脱水单元。
本发明还提供了一种氨法磷酸铁生产废水的处理方法，采用上述技术方案所述的处理系统，包括以下步骤：
将氨法磷酸铁生产废水通入第一沉降单元，利用第一pH值调节单元调节所述生产废水的pH值，得到第一料液；
将所述第一料液通入第二沉降单元，利用第二pH值调节单元调节所述第一料液的pH值，得到第二料液；
将所述第二料液通过板框过滤单元进行第一过滤，得到板框过滤液和浓缩污泥；
将所述板框过滤液通入锰砂过滤单元中，利用第三pH值调节单元调节所述板框过滤液的pH值，经第二过滤得到锰砂过滤液；
将所述锰砂过滤液通入超滤过滤单元进行第三过滤，得到超滤过滤液。
优选的，所述第一料液的pH值为5～7；
所述第二料液的pH值为8～9。
优选的，所述第一过滤的条件参数包括：进水悬浮物含量＞500mg/L，运行压力≤8bar。
优选的，进行所述第二过滤时，所述板框过滤液的pH值为4～6；
所述第二过滤的条件参数包括：进水悬浮物含量＜20mg/L，运行压力≤3bar。
优选的，所述第三过滤的条件参数包括：进水悬浮物含量＜10mg/L，运行压力≤3bar。
本发明提供了一种氨法磷酸铁生产废水的处理系统，包括依次连通的第一沉降单元、第二沉降单元、板框过滤单元、锰砂过滤单元和超滤过滤单元；连通所述第一沉降单元入口端的第一pH值调节单元、连通所述第二沉降单元入口端的第二pH值调节单元，以及连通所述锰砂过滤单元的第三pH值调节单元。本发明通过调节沉降单元的pH值，能够将废水的铁离子和镁离子分别以氢氧化铁沉淀和磷酸铵镁沉淀的形式析出，通过后续的过滤系统进行去除；同时后续的过滤系统能够进一步去除废水中剩余的微量铁离子和胶体等杂质，进而实现氨法磷酸铁生产废水的回收处理。本发明提供的处理系统简单，适合工业化应用。
附图说明
图1为实施例2中的氨法磷酸铁生产废水的工艺流程图；
图2为实施例2中反应沉降单元、板框过滤单元和污泥脱水单元的局部示意图；
图3为实施例2中锰砂过滤单元和超滤过滤单元的局部示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种氨法磷酸铁生产废水的处理系统，包括依次连通的第一沉降单元、第二沉降单元、板框过滤单元、锰砂过滤单元和超滤过滤单元；
连通所述第一沉降单元入口端的第一pH值调节单元、连通所述第二沉降单元入口端的第二pH值调节单元，以及连通所述锰砂过滤单元的第三pH值调节单元。
在本发明中，所述板框过滤单元的过滤精度优选为100～200μm，进一步优选为120～180μm，更优选为150～160μm。
在本发明中，所述锰砂过滤单元采用的锰砂的粒径优选为0.2～5mm，进一步优选为0.4～0.8mm。
在本发明中，所述超滤过滤单元采用的超滤膜孔径优选为0.02～0.1μm，进一步优选为0.03～0.08μm。在本发明中，所述超滤膜优选为柱式中空纤维超滤膜。
在本发明中，所述板框过滤单元还优选连通有污泥脱水单元。在本发明中，所述污泥脱水单元优选包括依次连通的污泥槽和高压隔膜板框过滤器。在本发明中，所述高压隔膜板框过滤器的过滤精度优选为150μm。
本发明还提供了一种氨法磷酸铁生产废水的处理方法，采用上述技术方案所述的处理系统，包括以下步骤：
将氨法磷酸铁生产废水通入第一沉降单元，利用第一pH值调节单元调节所述生产废水的pH值，得到第一料液；
将所述第一料液通入第二沉降单元，利用第二pH值调节单元调节所述第一料液的pH值，得到第二料液；
将所述第二料液通过板框过滤单元进行第一过滤，得到板框过滤液和浓缩污泥；
将所述板框过滤液通入锰砂过滤单元中，利用第三pH值调节单元调节所述板框过滤液的pH值，经第二过滤得到锰砂过滤液；
将所述锰砂过滤液通入超滤过滤单元进行第三过滤，得到超滤过滤液。
本发明将氨法磷酸铁生产废水通入第一沉降单元，利用第一pH值调节单元调节所述生产废水的pH值，得到第一料液。
本发明对所述氨法磷酸铁生产废水的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的即可。在本发明的具体实施例中，所述氨法磷酸铁生产废水的理化指标如表1所示：
表1氨法磷酸铁生产废水的理化指标
指标 pH值 Fe3+ Mg2+ NH4 + SO4 2- PO4 3- 浊度
单位 / mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L NTU
数值 0.6～3 2～2000 50～2500 200～20000 2000～100000 400～8000 ＞20
在本发明中，所述第一料液的pH值优选为5～7，进一步优选为6～7。在本发明中，优选采用氨水调节所述生产废水的pH值。本发明对所述调节的过程没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。在本发明中，通过调节生产废水的pH值，能够将废水中的铁离子以氢氧化铁沉淀的形式析出。
得到所述第一料液后，本发明将所述第一料液通入第二沉降单元，利用第二pH值调节单元调节所述第一料液的pH值，得到第二料液。
在本发明中，所述第二料液的pH值优选为8～9。在本发明中，优选采用氨水调节所述第一料液的pH值。本发明对所述调节的过程没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。在本发明中，通过调节第一料液的pH值，能够将料液中的镁离子以磷酸铵镁沉淀的形式析出。
得到第二料液后，本发明将所述第二料液通过板框过滤单元进行第一过滤，得到板框过滤液和浓缩污泥。
在本发明中，所述第一过滤的条件参数优选包括：进水悬浮物含量＞500mg/L，运行压力≤8bar。本发明对所述第一过滤的过程没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
得到所述浓缩污泥后，本发明还优选利用污泥脱水单元对所述浓缩污泥进行脱水处理。在本发明中，所述脱水处理的过程优选包括：将所述浓缩污泥置于污泥槽中，利用高压隔膜板框过滤器进行脱水处理，得到脱水污泥和脱泥废水。
在本发明中，所述高压隔膜板框过滤器的运行压力优选为8bar。本发明对所述高压隔膜板框过滤器的运行过程没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。在本发明中，所述脱水污泥的含水量优选为50％。在本发明中，所述脱泥废水返回所述第一沉降单元进行循环处理。
得到所述板框过滤液后，本发明将所述板框过滤液通入锰砂过滤单元中，利用第三pH值调节单元调节所述板框过滤液的pH值，经第二过滤得到锰砂过滤液。
在本发明中，优选采用硫酸溶液调节所述板框过滤液的pH值。本发明对所述调节的过程没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。在本发明中，进行所述第二过滤时，所述板框过滤液的pH值优选为4～6。在本发明中，通过调节板框过滤液的pH值，能够防止后续过滤单元的磷酸铵镁的持续生成而污染过滤系统，保证后续过滤系统的稳定运行。
在本发明中，所述第二过滤的条件参数优选包括：进水悬浮物含量＜20mg/L，运行压力≤3bar。本发明对所述第二过滤的过程没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。在本发明中，通过锰砂过滤单元能够去除废水中微量铁离子。
所述第二过滤后，本发明还优选包括对所述锰砂进行冲洗；所述冲洗产生的废水返回所述第一沉降单元进行循环处理。
得到所述锰砂过滤液后，本发明将所述锰砂过滤液通入超滤过滤单元进行第三过滤，得到超滤过滤液。
在本发明中，所述第三过滤的条件参数优选包括：进水悬浮物含量＜10mg/L，运行压力≤3bar。本发明对所述第三过滤的过程没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。在本发明中，通过超滤过滤单元能够彻底清除废水中的反应沉淀物、胶体等有害物质。
所述第三过滤后，本发明还优选包括对所述超滤膜进行冲洗；所述冲洗产生的废水返回所述第一沉降单元进行循环处理。
得到所述超滤过滤液后，本发明还优选包括对所述过滤液进行后处理，得到硫酸铵、磷酸一铵和杂盐。
在本发明中，所述硫酸铵优选为Ⅰ型硫酸铵。在本发明中，所述磷酸一铵的纯度优选为≥75％。在本发明中，所述杂盐的质量百分含量优选为≤5％。
本发明对所述后处理的方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的即可。
为了进一步说明本发明，下面结合附图和实施例对本发明提供的一种氨法磷酸铁生产废水的处理系统及处理方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
本实施例中氨法磷酸铁生产废水的理化指标如表2所示：
表2氨法磷酸铁生产废水的理化指标
指标 pH值 Fe3+ Mg2+ NH4 + SO4 2- PO4 3- 浊度
单位 / mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L NTU
数值 2.5 10 80 1000 3250 860 110
将氨法磷酸铁生产废水通入第一沉降单元，采用氨水调节生产废水的pH值为6.5进行沉降，得到第一料液；
将所述第一料液通入第二沉降单元，采用氨水调节废水的pH值为8.0进行沉降得到第二料液；
将所述第二料液通过板框过滤单元进行第一过滤(其中进水悬浮物含量为550mg/L，运行压力为4bar，板框过滤的过滤精度为150μm)，得到板框过滤液和浓缩污泥；
将所述板框过滤液通入锰砂过滤单元中，利用硫酸溶液调节所述板框过滤液的pH值为5.5，经第二过滤(其中进水悬浮物含量为12mg/L，运行压力为2bar，采用的锰砂粒径为0.4～0.8mm)得到锰砂过滤液；
将所述锰砂过滤液通入超滤过滤单元进行第三过滤(其中进水悬浮物含量为4mg/L，运行压力为1.5bar，采用的超滤膜孔径为0.03μm)，得到超滤过滤液；得到的超滤过滤液的理化指标如表3所示：
表3超滤过滤液的理化指标
指标 pH值 Fe3+ Mg2+ NH4 + SO4 2- PO4 3- 浊度
单位 / mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L NTU
数值 5.5 0.1 10 1520 3750 620 0.3
将得到的超滤过滤液进行后处理，得到Ⅰ型硫酸铵、磷酸一铵和杂盐；其中硫酸铵的等级达到Ⅰ型，磷酸一铵的纯度为75％，杂盐的质量百分含量为5％。
实施例2
本实施例的工艺流程图如图1所示，其中反应沉降单元、板框过滤单元和污泥脱水单元的局部示意图如图2所示；锰砂过滤单元和超滤过滤单元的局部示意图如图3所示；
本实施例中氨法磷酸铁生产废水的理化指标如表4所示：
表4氨法磷酸铁生产废水的理化指标
指标 pH值 Fe3+ Mg2+ NH4 + SO4 2- PO4 3- 浊度
单位 / mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L NTU
数值 1.2 200 1000 14980 66915 4684 360
将氨法磷酸铁生产废水通入第一沉降单元，采用氨水调节生产废水的pH值为6.5进行沉降，得到第一料液；
将所述第一料液通入第二沉降单元，采用氨水调节废水的pH值为8.5进行沉降得到第二料液；
将所述第二料液通过板框过滤单元进行第一过滤(其中进水悬浮物含量为2350mg/L，运行压力为4bar，板框过滤的过滤精度为150μm)，得到板框过滤液和浓缩污泥；得到的浓缩污泥置于污泥槽，利用高压隔膜板框过滤器(运行压力为8bar，采用的过滤膜的过滤精度为150μm)进行过滤，得到脱水污泥(含水量为50％)和脱泥废水，脱泥废水返回第一沉降单元进行循环处理；
将所述板框过滤液通入锰砂过滤单元中，利用硫酸溶液调节所述板框过滤液的pH值为5.5，经第二过滤(其中进水悬浮物含量为15mg/L，运行压力为2bar，采用的锰砂粒径为0.4～0.8mm)得到锰砂过滤液；对锰砂过滤单元的锰砂进行冲洗，冲洗产生的冲洗水返回第一沉降单元进行循环处理；
将所述锰砂过滤液通入超滤过滤单元进行第三过滤(其中进水悬浮物含量为6mg/L，运行压力为1.5bar，采用的超滤膜孔径为0.03μm)，得到超滤过滤液；对超滤过滤单元的超滤膜进行冲洗，冲洗产生的冲洗水返回第一沉降单元进行循环处理；
超滤过滤液的理化指标如表5所示：
表5超滤过滤液的理化指标
指标 pH值 Fe3+ Mg2+ NH4 + SO4 2- PO4 3- 浊度
单位 / mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L NTU
数值 5.5 0.1 50 35654 93100 3200 0.3
将得到的超滤过滤液进行后处理，得到Ⅰ型硫酸铵、磷酸一铵和杂盐；其中硫酸铵的等级达到Ⅰ型，磷酸一铵的纯度为80％，杂盐的质量百分含量为4％。
实施例3
本实施例的工艺流程图如图1所示，其中反应沉降单元、板框过滤单元和污泥脱水单元的局部示意图如图2所示；锰砂过滤单元和超滤过滤单元的局部示意图如图3所示；
本实施例中氨法磷酸铁生产废水的理化指标如表6所示：
表6氨法磷酸铁生产废水的理化指标
指标 pH值 Fe3+ Mg2+ NH4 + SO4 2- PO4 3- 浊度
单位 / mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L NTU
数值 1.8 30 169 12400 30600 7800 500
将氨法磷酸铁生产废水通入第一沉降单元，采用氨水调节生产废水的pH值为5.5进行沉降，得到第一料液；
将所述第一料液通入第二沉降单元，采用氨水调节废水的pH值为7.5进行沉降得到第二料液；
将所述第二料液通过板框过滤单元进行第一过滤(其中进水悬浮物含量为1650mg/L，运行压力为4bar，板框过滤的过滤精度为120μm)，得到板框过滤液和浓缩污泥；得到的浓缩污泥置于污泥槽，利用高压隔膜板框过滤器(运行压力为8bar，采用的过滤膜的孔径为150μm)进行过滤，得到脱水污泥(含水量为50％)和脱泥废水，脱泥废水返回第一沉降单元进行循环处理；
将所述板框过滤液通入锰砂过滤单元中，利用硫酸溶液调节所述板框过滤液的pH值为5.5，经第二过滤(其中进水悬浮物含量为11mg/L，运行压力为2bar，采用的锰砂粒径为0.4～0.8mm)得到锰砂过滤液；对锰砂过滤单元的锰砂进行冲洗，冲洗产生的冲洗水返回第一沉降单元进行循环处理；
将所述锰砂过滤液通入超滤过滤单元进行第三过滤(其中进水悬浮物含量为4mg/L，运行压力为1.5bar，采用的超滤膜孔径为0.03μm)，得到超滤过滤液；对超滤过滤单元的超滤膜进行冲洗，冲洗产生的冲洗水返回第一沉降单元进行循环处理；
超滤过滤液的理化指标如表7所示：
表7超滤过滤液的理化指标
指标 pH值 Fe3+ Mg2+ NH4 + SO4 2- PO4 3- 浊度
单位 / mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L NTU
数值 5.5 0.1 30 18750 45850 7200 0.3
将得到的超滤过滤液进行后处理，得到Ⅰ型硫酸铵、磷酸一铵和杂盐；其中硫酸铵的等级达到Ⅰ型，磷酸一铵的纯度为80％，杂盐的质量百分含量为3％。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (10)

1.一种氨法磷酸铁生产废水的处理系统，其特征在于，包括依次连通的第一沉降单元、第二沉降单元、板框过滤单元、锰砂过滤单元和超滤过滤单元；
连通所述第一沉降单元入口端的第一pH值调节单元、连通所述第二沉降单元入口端的第二pH值调节单元，以及连通所述锰砂过滤单元的第三pH值调节单元。
2.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述板框过滤单元的过滤精度为100～200μm。
3.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述锰砂过滤单元采用的锰砂的粒径为0.2～5mm。
4.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述超滤过滤单元采用的超滤膜孔径为0.02～0.1μm。
5.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述板框过滤单元还连通有污泥脱水单元。
6.一种氨法磷酸铁生产废水的处理方法，其特征在于，采用权利要求1～5任一项所述的处理系统，包括以下步骤：
将氨法磷酸铁生产废水通入第一沉降单元，利用第一pH值调节单元调节所述生产废水的pH值，得到第一料液；
将所述第一料液通入第二沉降单元，利用第二pH值调节单元调节所述第一料液的pH值，得到第二料液；
将所述第二料液通过板框过滤单元进行第一过滤，得到板框过滤液和浓缩污泥；
将所述板框过滤液通入锰砂过滤单元中，利用第三pH值调节单元调节所述板框过滤液的pH值，经第二过滤得到锰砂过滤液；
将所述锰砂过滤液通入超滤过滤单元进行第三过滤，得到超滤过滤液。
7.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，所述第一料液的pH值为5～7；
所述第二料液的pH值为8～9。
8.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，所述第一过滤的条件参数包括：进水悬浮物含量＞500mg/L，运行压力≤8bar。
9.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，进行所述第二过滤时，所述板框过滤液的pH值为4～6；
所述第二过滤的条件参数包括：进水悬浮物含量＜20mg/L，运行压力≤3bar。
10.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，所述第三过滤的条件参数包括：进水悬浮物含量＜10mg/L，运行压力≤3bar。
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