CN211688666U - 基于化学沉淀法和膜蒸馏的磷矿废水回用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及基于化学沉淀法和膜蒸馏的磷矿废水回用系统，包括废水固液分离器、废水储存罐、流体泵、磷元素沉淀池、第一过滤器、真空膜蒸馏装置、钙镁沉淀池、第二过滤器、水回收罐，本实用新型结合化学沉淀法和膜蒸馏技术，对磷矿浮选废水中的矿物无机离子进行了回收利用，实现了废水的循环回用。将磷矿废水中的矿物离子加以回收富集，可以得到鸟粪石、氨水以及碳酸钙碳酸镁等多种重要的化工原料，将废水转化为了可再次应用于磷矿浮选的工业用水。在实现无机矿物物质回收的同时，可以将回收到的产品进行集中处理，实现了磷矿浮选废水的循环回用，既达到了有效回用磷矿浮选废水的目的，也可实现资源化充分利用的目的。

Description

基于化学沉淀法和膜蒸馏的磷矿废水回用系统

技术领域

本实用新型涉及磷矿废水处理技术领域，具体涉及一种基于化学沉淀法和膜蒸馏的磷矿废水回用系统。

背景技术

我国磷矿资源丰富，但大部分属于沉积磷块岩矿床，矿石品位低，杂质多，且80％磷矿含镁量偏高，因此在选矿过程中要求磨矿细度高、药耗量大，需要消耗大量的工业清水，同时产生大量的磷矿废水。一般而言，由于磷矿反浮选会加入硫酸作为pH调整剂和抑制剂，废水的pH值通常小于6.0，会抑制细菌和微生物的生长，妨碍水体自净，破坏正常水环境，甚至会腐蚀船舶和水工建筑物。而在矿石浮选过程中溶解的Ca²⁺、Mg²⁺、CO₃ ^2-的大量积累会使水体硬化。此外浮选废水中含有大量的元素P，会导致水体富营养化，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，恶化水质。高效地处理富含矿物无机离子的磷矿废水，变成了亟需解决的关键问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述技术问题，提供一种基于化学沉淀法和膜蒸馏的磷矿废水回用系统，本方法可采用添加化学试剂的方式实现磷矿废水中矿物无机离子的沉淀回收，通过膜蒸馏技术达到回收并再利用磷矿废水的目的。该系统对废水进行化学沉淀处理，可以实现溶液中各元素的离子态向沉淀物的转化，从而实现了矿物离子被回收再利用的目的。

为解决以上技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

基于化学沉淀法和膜蒸馏的磷矿废水回用系统，包括废水固液分离器、废水储存罐、流体泵、磷元素沉淀池、第一过滤器、真空膜蒸馏装置、钙镁沉淀池、第二过滤器、水回收罐，所述废水固液分离器上设有磷矿废水进口和粗滤磷矿废水出口，废水储存罐的废水进口连接固液分离器的粗滤磷矿废水出口，所述废水固液分离器用于将废水中的固体分离出之后将废水输送到废水储存罐，流体泵的输入端连接废水储存罐的废水出口，流体泵的输出端连接磷元素沉淀池的废水入口，磷元素沉淀池上还设有氨水进口和氯化镁进口，磷元素沉淀池的废水出口连接第一过滤器的废水进口，第一过滤器上还设有鸟粪石沉淀物出口，第一过滤器的废水出口连接真空膜蒸馏装置的液体进口，真空膜蒸馏装置的液体出口连接钙镁沉淀池的液体进口，所述真空膜蒸馏装置的氨水出口连接磷元素沉淀池的氨水进口；钙镁沉淀池设有CO₂气体入口，钙镁沉淀池的液体出口连接第二过滤器的液体进口，第二过滤器上设有钙镁沉淀物出口，第二过滤器液体出口连接水回收罐的液体进口。

进一步的，所述真空膜蒸馏装置包括废水罐、废水泵、加热器、膜装置、真空泵、氨水储存罐，所述废水罐上设有液体出口、废水出口、流体入口和液体进口，所述液体进口连接第一过滤器的废水出口，废水罐的液体出口连接废水泵的流体入口，废水泵的流体出口连接加热器的液体进口，加热器的液体出口连接膜装置进料侧的液体入口，膜装置进料侧的液体出口连接废水罐的流体入口，膜装置渗透侧通过真空泵与氨水储存罐入口连接，所述膜装置用于对废水进行脱氨处理，将脱下的氨水输送至氨水储存罐，将脱氨后的废水回送至废水罐；氨水储存罐上还设有氨水出口，所述氨水出口连接磷元素沉淀池的氨水进口。

进一步的，所述废水罐的废水出口处设置有第二阀门，膜装置渗透侧与真空泵之间的连通管路上设置有第一阀门，真空膜蒸馏装置的液体出口与钙镁沉淀池的液体进口之间的连通管路上设置有第三阀门。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型实现了磷矿浮选废水中磷元素的沉淀回收，形成的鸟粪石沉淀是优良的氮磷肥料，可用于农业生产。

2、本实用新型得到的氨水可再次用于磷元素沉淀，过程中不存在过量的氨水排放，避免了环境污染和资源浪费的问题。

3、本实用新型可有效用于废水中钙镁的沉淀回收，经过过滤器可以得到碳酸钙和碳酸镁等化工原料，同时也可得到呈弱酸性的可再次用作磷矿浮选的工业用水。

4、本实用新型不涉及蒸汽潜热损失的问题，膜蒸馏过程中的热量需求较小，反应温度较低，可联合工业生产采用废热作为热源，可进一步降低系统能耗。

附图说明

图1为本实用新型总体示意图；

图2为真空膜蒸馏装置结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、废水固液分离器；2、废水储存罐；3、流体泵；4、磷元素沉淀池；5、过滤器；6、真空膜蒸馏装置；7、钙镁沉淀池；8、过滤器；9、水回收罐；10、废水罐；11、废水泵；12、加热器；13、膜装置；14-1、第一阀门；14-2、第二阀门；14-3、第三阀门；15、真空泵；16、氨水储存罐；17、氨水进口；18、氯化镁进口；19、鸟粪石沉淀出口；20、CO₂入口；21、碳酸钙和碳酸镁沉淀出口。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”“顺时针”“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，基于化学沉淀法和膜蒸馏的磷矿废水回用系统，包括废水固液分离器1、废水储存罐2、流体泵3、磷元素沉淀池4、第一过滤器5、真空膜蒸馏装置6、钙镁沉淀池7、第二过滤器8、水回收罐9，所述废水固液分离器设有磷矿废水进口和粗滤磷矿废水出口，废水储存罐2的废水进口连接固液分离器的粗滤磷矿废水出口，所述废水固液分离器用于将废水中的固体分离出之后将废水输送到废水储存罐2，流体泵3的输入端连接废水储存罐2的废水出口，流体泵3的输出端连接磷元素沉淀池4的废水入口，磷元素沉淀池4上还设有氨水进口17和氯化镁进口18，磷元素沉淀池4的废水出口连接第一过滤器5的废水进口，第一过滤器5上还设有鸟粪石沉淀物出口19，第一过滤器5的废水出口连接真空膜蒸馏装置6的液体进口，真空膜蒸馏装置6的液体出口连接钙镁沉淀池7的液体进口，所述真空膜蒸馏装置6的氨水出口连接磷元素沉淀池4的氨水进口17；钙镁沉淀池7设有CO₂气体入口20，钙镁沉淀池7的液体出口连接第二过滤器8的液体进口，第二过滤器8上设有钙镁沉淀物出口21，第二过滤器8的液体出口连接水回收罐9的液体进口。

作为一种实施方式，如图2所示，所述真空膜蒸馏装置6包括废水罐10、废水泵11、加热器12、膜装置13、真空泵15、氨水储存罐16，所述废水罐10上设有液体出口、废水出口、流体入口和液体进口，所述液体进口连接第一过滤器5的废水出口，废水罐10的液体出口连接废水泵11的流体入口，废水泵11的流体出口连接加热器12的液体进口，加热器12的液体出口连接膜装置13进料侧的液体入口，膜装置13进料侧的液体出口连接废水罐10的流体入口，膜装置13渗透侧通过真空泵15与氨水储存罐16入口连接，所述膜装置13用于对废水进行脱氨处理，将脱下的氨水输送至氨水储存罐16，将脱氨后的废水回送至废水罐10；氨水储存罐16上还设有氨水出口，所述氨水出口连接磷元素沉淀池4的氨水进口17。

作为一种实施方式，所述废水罐10的废水出口处设置有第二阀门14-2，膜装置13渗透侧与真空泵之间的连通管路上设置有第一阀门14-1，真空膜蒸馏装置6的液体出口与钙镁沉淀池的液体进口之间的连通管路上设置有第三阀门14-3。

本实用新型的使用方法如下：

步骤1：磷矿浮选废水在在固液分离器中进行固液分离，从而将获得的粗滤废水收集在废水储存罐中，沉淀物质由固液分离器中的沉淀物出口排出；

步骤2：用流体泵抽取废水储存罐中的粗滤废水，并送入磷元素沉淀池中，通过磷元素沉淀池设置的氨水进口和氯化镁进口加入过量的氨水和氯化镁，在调节废水至碱性的条件下发生化学沉淀反应，形成鸟粪石沉淀，此时废水经由第一过滤器过滤后的液体部分进入膜蒸馏装置，形成的鸟粪石固体沉淀由第一过滤器的鸟粪石沉淀出口排出进行收集后加以利用；

步骤3：对经过磷元素沉淀池处理后的废水进行真空膜蒸馏处理，废水中过量的氨水在真空膜蒸馏处理后富集在真空膜蒸馏装置渗透侧的氨水储存罐中，去除氨水之后的磷矿废水进入钙镁沉淀池中。具体真空膜蒸馏装置的运行情况说明如下：用废水泵将废水罐中的磷矿废水抽入加热器，经加热器加热至65℃后由废水入口进入膜装置的进料侧液体入口，流经膜表面后至进料侧液体出口流回废水罐，膜装置的渗透侧在真空泵作用下保持在10kPa的压力，从而含有大量氨水的废水在真空膜蒸馏作用下，废水中的氨转化为自由氨后可与水蒸气一起透过疏水性中空纤维膜的膜孔至渗透侧，后冷凝富集在氨水储存罐中，此时得到的氨水可以用于磷元素沉淀池中加入氨水的补充原料。上述循环处理过程中检测废水罐中废水排出口流出液的pH值，当该pH值低于8.0时，打开膜蒸馏装置与钙镁沉淀池管路上的第三阀门，将废水送入钙镁沉淀池。

步骤4：在经由真空膜蒸馏装置处理过后的磷矿废水进入到钙镁沉淀池后，由CO₂入口通入CO₂调节废水pH至酸性，在酸性条件下可以将钙离子和镁离子以沉淀的形式分离出来，经由第二过滤器后分离回收后加以收集利用。最终得到的磷矿废水中钙离子、镁离子以及磷元素含量大大降低，此时的废水呈弱酸性，可富集回收用于磷矿浮选。

本实用新型结合化学沉淀法和膜蒸馏技术，对磷矿浮选废水中的矿物无机离子进行了回收利用，实现了废水的循环回用。将磷矿废水中的矿物离子加以回收富集，可以得到鸟粪石、氨水以及碳酸钙碳酸镁等多种重要的化工原料，将废水转化为了可再次应用于磷矿浮选的工业用水。因此利用化学沉淀法和膜蒸馏技术对磷矿废水回用的这一工艺，在实现无机矿物物质回收的同时，可以将回收到的产品进行集中处理，实现了磷矿浮选废水的循环回用，既达到了有效回用磷矿浮选废水的目的，也可实现资源化充分利用的目的。

以上所述为本实用新型最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本实用新型的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本实用新型的技术启示而进行的等效变换，也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.基于化学沉淀法和膜蒸馏的磷矿废水回用系统，其特征在于，包括废水固液分离器(1)、废水储存罐(2)、流体泵(3)、磷元素沉淀池(4)、第一过滤器(5)、真空膜蒸馏装置(6)、钙镁沉淀池(7)、第二过滤器(8)、水回收罐(9)，所述废水固液分离器上设有磷矿废水进口和粗滤磷矿废水出口，废水储存罐(2)的废水进口连接固液分离器的粗滤磷矿废水出口，所述废水固液分离器用于将废水中的固体分离出之后将废水输送到废水储存罐(2)，流体泵(3)的输入端连接废水储存罐(2)的废水出口，流体泵(3)的输出端连接磷元素沉淀池(4)的废水入口，磷元素沉淀池(4)上还设有氨水进口(17)和氯化镁进口(18)，磷元素沉淀池(4)的废水出口连接第一过滤器(5)的废水进口，第一过滤器(5)上还设有鸟粪石沉淀物出口(19)，第一过滤器(5)的废水出口连接真空膜蒸馏装置(6)的液体进口，真空膜蒸馏装置(6)的液体出口连接钙镁沉淀池(7)的液体进口，所述真空膜蒸馏装置(6)的氨水出口连接磷元素沉淀池(4)的氨水进口(17)；钙镁沉淀池(7)设有CO₂气体入口(20)，钙镁沉淀池(7)的液体出口连接第二过滤器(8)的液体进口，第二过滤器(8)上设有钙镁沉淀物出口(21)，第二过滤器(8)的液体出口连接水回收罐(9)的液体进口。

2.根据权利要求1所述的基于化学沉淀法和膜蒸馏的磷矿废水回用系统，其特征在于，所述真空膜蒸馏装置(6)包括废水罐(10)、废水泵(11)、加热器(12)、膜装置(13)、真空泵(15)、氨水储存罐(16)，所述废水罐(10)上设有液体出口、废水出口、流体入口和液体进口，所述液体进口连接第一过滤器(5)的废水出口，废水罐(10)的液体出口连接废水泵(11)的流体入口，废水泵(11)的流体出口连接加热器(12)的液体进口，加热器(12)的液体出口连接膜装置(13)进料侧的液体入口，膜装置(13)进料侧的液体出口连接废水罐(10)的流体入口，膜装置(13)渗透侧通过真空泵(15)与氨水储存罐(16)入口连接，所述膜装置(13)用于对废水进行脱氨处理，将脱下的氨水输送至氨水储存罐(16)，将脱氨后的废水回送至废水罐(10)；氨水储存罐(16)上还设有氨水出口，所述氨水出口连接磷元素沉淀池(4)的氨水进口(17)。

3.根据权利要求2所述的基于化学沉淀法和膜蒸馏的磷矿废水回用系统，其特征在于，所述废水罐(10)的废水出口处设置有第二阀门(14-2)，膜装置(13)渗透侧与真空泵之间的连通管路上设置有第一阀门(14-1)，真空膜蒸馏装置(6)的液体出口与钙镁沉淀池的液体进口之间的连通管路上设置有第三阀门(14-3)。

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