CN214990635U

CN214990635U - 正极材料废水处理系统

Info

Publication number: CN214990635U
Application number: CN202023349508.2U
Authority: CN
Inventors: 何志; 何劲松; 肖松林
Original assignee: Sichuan Sidaneng Environmental Protection Technology Co ltd
Current assignee: Sichuan Sidaneng Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-31
Filing date: 2020-12-31
Publication date: 2021-12-03
Anticipated expiration: 2030-12-31

Abstract

本实用新型公开了一种正极材料废水的处理系统，包括第一预处理段、第一沉淀段、第二预处理段、第二沉淀段、精密过滤段、超滤段、膜浓缩段、蒸发段，其中：第一预处理段，包括第一板框过滤装置、进水口与第一板框过滤装置滤液出口相连的第一滤液沉降罐；第一沉淀段，包括与第一滤液沉降罐的上层清液出口相连的第一沉淀池；第二预处理段，包括第二板框过滤装置、进水口与第二板框过滤装置滤液出口相连的第二滤液沉降罐；第二沉淀段，包括与第二滤液沉降罐的上层清液出口相连的第二沉淀池；所述第一沉淀池与第二沉淀池通过泵送装置连接。本实用新型所得产品可直接利用，并且大大降低了生产成本。

Description

正极材料废水处理系统

技术领域

本实用新型涉及正极材料废水处理技术领域，具体涉及一种正极材料废水处理系统。

背景技术

现有正极材料废水处理过程中的采用MVR蒸发结晶系统，直接将碳酸锂和氢氧化锂进行浓缩，最后得到的锂盐，其缺点在于：所得锂盐外售给锂盐厂后还不能直接利用，需要进行酸溶解进行进一步预处理；蒸发器容易造成碳酸锂盐结壁，需要定期进行高压冲刷和酸性，降低了设备使用率，从而影响生产效益；MVR蒸发器耗水耗电量高；蒸发冷凝水容易因跑料造成，出水电导率偏高不能回用；第一性设备投资高。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种正极材料废水的处理工艺，以解决现有技术中所得产品无法直接利用，生产过程成本高效益低的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种正极材料废水的处理工艺，包括：

第一生产所得正极材料经过洗涤之后通过板框过滤得到洗涤后的第一正极材料以及第一正极材料废水；

将第一正极材料废水经过沉降之后，将沉降所得第一上层清液经过第一沉淀得到第一沉淀清液；

将第二生产所得正极材料，经过洗涤之后通过板框过滤得到洗涤后的第二正极材料以及第二正极材料废水；

将第二正极材料废水经过沉降之后，将沉降所得第二上层清液经过第二沉淀得到第二沉淀清液；

将第一沉淀清液、第二沉淀清液汇流进行精密过滤得精密过滤清液；

将精密过滤清液先调节pH，之后进行超滤过滤掉悬浮物得到超滤清液以及超滤浓液；

将超滤清液先进行一级反渗透膜浓缩得到一级反渗透浓缩清液与一级反渗透浓缩浓液；

将一级反渗透清液依次经过二级反渗透膜浓缩、EDI浓缩，将EDI浓缩所得产水回用到生产；

将第一反渗透浓缩浓液进行蒸发浓缩产出单水硫酸锂盐。

进一步地，包括二级沉淀清液、二级沉淀清液汇流进行精密过滤的到精密过滤清液先进行板框过滤回收重金属后再进行超滤。

进一步地，蒸发所得冷凝水返回至超滤清液清液中。

进一步地，所述蒸发浓缩为MVR蒸发浓缩。

进一步地，所述精密过滤进水量为9.40m³/h，产水量为9.37m³/h，回收率为99.7％，产水通量为1500L/m²·H。

进一步地，所述超滤进水量为9.37m³/h，产水量为9.00m³/h，回收率为96.05％，产水通量为40L/m²·H。

进一步地，所述一级反渗透膜浓缩的进水量为10.86m³/h，产水量为10.10m³/h，回收率为93.00％，产水通量为18L/m²·H。

进一步地，，所述二级反渗透膜浓缩的进水量为11.10m³/h，产水量为9.99m³/h，回收率为90.00％，产水通量为20L/m²·H。

进一步地，所述EDI膜浓缩回收率≥90％，最大电压为DC400V，最大电流为DC5.2A。

进一步地，所述精密过滤为多孔钛膜过滤，所述超滤为PVDF膜过滤，所述一级反渗透膜浓缩、二级反渗透膜浓缩均为芳香簇聚酰胺反渗透膜过滤。

为了实现上述目的，根据本实用新型的另一个方面，还提供了一种正极材料废水处理系统，包括第一预处理段、第一沉淀段、第二预处理段、第二沉淀段、精密过滤段、超滤段、膜浓缩段、蒸发段，其中：

第一预处理段，包括第一板框过滤装置、进水口与第一板框过滤装置滤液出口相连的第一滤液沉降罐；

第一沉淀段，包括与第一滤液沉降罐的上层清液出口相连的第一沉淀池；

第二预处理段，包括第二板框过滤装置、进水口与第二板框过滤装置滤液出口相连的第二滤液沉降罐；

第二沉淀段，包括与第二滤液沉降罐的上层清液出口相连的第二沉淀池；

所述第一沉淀池与第二沉淀池通过泵送装置连接；

精密过滤段，包括与第二沉淀池相连的精密过滤原水罐、与精密过滤原水罐相连的精密过滤装置；

超滤段，包括与精密过滤装置清液出口相连的超滤原水罐、与超滤原水罐相连的超滤装置、与超滤装置清液出口相连的超滤产水罐；

膜浓缩段，包括与超滤产水罐相连的一级反渗透膜浓缩装置，二级反渗透膜浓缩装置的清液出口相连的二级反渗透产水罐、与二级反渗透产水罐相连的EDI系统；

蒸发段，包括与一级反渗透膜浓缩装置浓液出口连接的蒸发结晶系统；

反渗透膜浓缩装置的浓液出口均与膜浓缩储存池相连，所述膜浓缩储存池与蒸发结晶系统相连。

进一步地，所述精密过滤装置浓液出口相连的精密过滤浓液罐、浓液板框过滤装置，所述浓液板框过滤装置的清液口与第二沉淀池相连。通过浓液板框过滤装置得到含水率较低的镍钴锰，减少重金属对污水处理的负担。

进一步地，所述二级反渗透膜浓缩装置的浓液出口与超滤产水罐相连。

进一步地，所述蒸发结晶系统连有蒸发冷凝水中转罐，所述蒸发冷凝水中转罐与超滤产水罐相连。

进一步地，所述精密过滤装置、超滤装置、一级反渗透膜浓缩装置均连有过滤装置化学清洗系统相连。

进一步地，所述精密过滤装置的过滤元件为多孔钛膜过滤元件。

进一步地，所述超滤装置的过滤元件为PVDF膜过滤元件。

进一步地，所述一级反渗透膜浓缩装置的膜元件、二级反渗透膜浓缩装置的膜元件均为芳香簇聚酰胺反渗透膜元件。

进一步地，所述精密过滤装置的进水量为9.40m³/h，产水量为9.37m³/h，回收率为99.7％，产水通量为1500L/m2·H；所述超滤装置进水量为9.37m³/h，产水量为9.00m³/h，回收率为96.05％，产水通量为40L/m2·H。

进一步地，所述一级反渗透膜浓缩装置的进水量为10.86m³/h，产水量为10.10m³/h，回收率为93.00％，产水通量为18L/m2·H；所述二级反渗透膜浓缩装置的进水量为11.10m³/h，产水量为9.99m³/h，回收率为90.00％，产水通量为20L/m2·H。

可见，本实用新型正极材料废水的处理工艺与现有技术相比优势在于：考虑了实际生产过程中正极材料第一生产废水与第二生产废水的结合处理，可以通过精密过滤回收NCM浆料，可达到10-100g/；，可以通过两级反渗透膜浓缩回收水，可使硫酸盐浓度达到8-10％，并且产水电导率达到10us/cm以下，另外可以使进入蒸发结晶系统的水进行减量，最高可减量90％；通过减量后的水进入MVR可使MVR投资降低；通过反渗透膜浓缩与蒸发结晶系统结合使用，大大降低成本；由于碳酸锂变成了硫酸锂，蒸发结晶的时候，MVR蒸发器不会发生结壁，故此工艺更安全、稳定；耗电耗水量减少，极大减少了废水治理成本。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来辅助对本实用新型的理解，附图中所提供的内容及其在本实用新型中有关的说明可用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型正极材料废水处理系统的设备流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。在结合附图对本实用新型进行说明前，需要特别指出的是：

本实用新型中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。

此外，下述说明中涉及到的本实用新型的实施例通常仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

关于本实用新型中术语和单位。本实用新型的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。图1中术语“RO”反渗透膜浓缩，RO1即一级反渗透膜浓缩装置，RO2即二级反渗透膜浓缩装置；“MF”表示精密过滤；“UF”表示超滤；“EDI”系统表示电渗析系统。第一正极材料、第二正极材料均为NCM811、523、622正极材料中的一种。

正极材料废水的处理工艺，包括：

将第二生产所得正极材料经过洗涤之后通过板框过滤得到洗涤后的第二正极材料以及第二正极材料废水；

将第一反渗透浓缩浓液进行蒸发浓缩产出单水硫酸锂盐。

包括二级沉淀清液、二级沉淀清液汇流进行精密过滤的到精密过滤清液先进行板框过滤回收重金属后再进行超滤。

蒸发所得冷凝水返回至超滤清液清液中。

所述蒸发浓缩为MVR蒸发浓缩。

所述精密过滤进水量为9.40m³/h，产水量为9.37m³/h，回收率为99.7％，产水通量为1500L/m2·H。

所述超滤进水量为9.37m³/h，产水量为9.00m³/h，回收率为96.05％，产水通量为40L/m2·H。

所述一级反渗透膜浓缩的进水量为10.86m³/h，产水量为10.10m³/h，回收率为93.00％，产水通量为18L/m2·H。

所述二级反渗透膜浓缩的进水量为11.10m³/h，产水量为9.99m³/h，回收率为90.00％，产水通量为20L/m2·H。

所述EDI膜浓缩回收率≥90％，最大电压为DC400V，最大电流为DC5.2A。

所述精密过滤为多孔钛膜过滤，所述超滤为PVDF膜过滤，所述一级反渗透膜浓缩、二级反渗透膜浓缩均为芳香簇聚酰胺反渗透膜过滤。

正极材料废水处理系统，包括第一预处理段、第一沉淀段、第二预处理段、第二沉淀段、精密过滤段、超滤段、膜浓缩段、蒸发段，其中：

第一预处理段，包括第一板框过滤装置11、进水口与第一板框过滤装置11滤液出口相连的第一滤液沉降罐13；

第一沉淀段，包括与第一滤液沉降罐13的上清液出口相连的第一沉淀池21；

第二预处理段，包括第二板框过滤装置12、进水口与第二板框过滤装置12滤液出口相连的第二滤液沉降罐14；

第二沉淀段，包括与第二滤液沉降罐14的上清液出口相连的第二沉淀池22；

所述第一沉淀池21与第二沉淀池22通过泵送装置连接；

精密过滤段，包括与第二沉淀池22相连的精密过滤原水罐31、与精密过滤原水罐31相连的精密过滤装置32；

超滤段，包括与精密过滤装置32清液出口相连的超滤原水罐41、与超滤原水罐41相连的超滤装置42、与超滤装置42清液出口相连的超滤产水罐43；

膜浓缩段，包括与超滤产水罐43相连的一级反渗透膜浓缩装置51，与一级反渗透膜浓缩装置51清液出口连接一级反渗透产水罐52、与一级反渗透产水罐52相连的二级反渗透膜浓缩装置53、二级反渗透膜浓缩装置53的清液出口相连的二级反渗透产水罐54、与二级反渗透产水罐54相连的EDI系统55；

蒸发段，包括与一级反渗透膜浓缩装置51浓液出口连接的蒸发结晶系统61；

一级反渗透膜浓缩装置51的浓液出口与膜浓缩储存池58相连，所述膜浓缩储存池58与蒸发结晶系统61相连。

所述精密过滤装置32浓液出口相连的精密过滤浓液罐33、浓液板框过滤装置34，所述浓液板框过滤装置34的清液口与第二沉淀池22相连。

所述二级反渗透膜浓缩装置53的浓液出口与超滤产水罐43相连。

所述蒸发结晶系统61连有蒸发冷凝水中转罐62，所述蒸发冷凝水中转罐与超滤产水罐43相连。

所述精密过滤装置32、超滤装置42、一级反渗透膜浓缩装置51均连有过滤装置化学清洗系统相连。

所述精密过滤装置32的过滤元件为多孔钛膜过滤元件。

所述超滤装置42的过滤元件为PVDF膜过滤元件。

所述一级反渗透膜浓缩装置51的膜元件、二级反渗透膜浓缩装置53的膜元件均为芳香簇聚酰胺反渗透膜元件。

所述精密过滤装置32的进水量为9.40m³/h，产水量为9.37m³/h，回收率为99.7％，产水通量为1500L/m2·H；所述超滤装置42的进水量为9.37m³/h，产水量为9.00m³/h，回收率为96.05％，产水通量为40L/m2·H。

所述一级反渗透膜浓缩装置51的进水量为10.86m³/h，产水量为10.10m³/h，回收率为93.00％，产水通量为18L/m2·H；所述二级反渗透膜浓缩装置53的进水量为11.10m³/h，产水量为9.99m³/h，回收率为90.00％，产水通量为20L/m2·H。

如图1所示，

正极材料废水处理系统，包括第一预处理段、第一沉淀段、第二预处理段、第二沉淀段、精密过滤段、超滤段、膜浓缩段、蒸发段，其中：第一预处理段，包括第一板框过滤装置11、进水口与第一板框过滤装置11滤液出口相连的第一滤液沉降罐13；第一沉淀段，包括与第一滤液沉降罐13的上清液出口相连的第一沉淀池21；第二预处理段，包括第二板框过滤装置12、进水口与第二板框过滤装置12滤液出口相连的第二滤液沉降罐14；第二沉淀段，包括与第二滤液沉降罐14的上清液出口相连的第二沉淀池22；所述第一沉淀池21与第二沉淀池22通过泵送装置连接；

精密过滤段，包括与第二沉淀池22相连的精密过滤原水罐31、与精密过滤原水罐31相连的精密过滤装置32；超滤段，包括与精密过滤装置32清液出口相连的超滤原水罐41、与超滤原水罐41相连的超滤装置42、与超滤装置42清液出口相连的超滤产水罐43，；膜浓缩段，包括与超滤产水罐43相连的一级反渗透膜浓缩装置51，与一级反渗透膜浓缩装置51清液出口连接一级反渗透产水罐52、与一级反渗透产水罐52相连的二级反渗透膜浓缩装置53、二级反渗透膜浓缩装置53的清液出口相连的二级反渗透产水罐54、与二级反渗透产水罐54相连的EDI系统55；蒸发段，包括与一级反渗透膜浓缩装置51浓液出口连接的蒸发结晶系统61；所述一级反渗透膜浓缩装置51的浓液出口与膜浓缩储存池58相连，所述膜浓缩储存池58与蒸发结晶系统61相连。

所述精密过滤装置32浓液出口相连的精密过滤浓液罐33、浓液板框过滤装置34，所述浓液板框过滤装置34的清液口与第二沉淀池22相连。所述二级反渗透膜浓缩装置53的浓液出口与超滤产水罐43相连。所述蒸发结晶系统61连有蒸发冷凝水中转罐62，所述蒸发冷凝水中转罐与超滤产水罐43相连。所述精密过滤装置32、超滤装置42、一级反渗透膜浓缩装置51均连有过滤装置化学清洗系统相连。精密过滤装置32和超滤装置42通过MF、UF化学清洗系统44清洗，一级反渗透膜浓缩装置51通过RO化学清洗系统57清洗。

所述精密过滤装置32的过滤元件为多孔钛膜过滤元件。所述超滤装置42的过滤元件为PVDF膜过滤元件。所述一级反渗透膜浓缩装置51的膜元件、二级反渗透膜浓缩装置53的膜元件均为芳香簇聚酰胺反渗透膜元件。所述精密过滤装置32的进水量为9.40m³/h，产水量为9.37m³/h，回收率为99.7％，产水通量为1500L/m2·H；所述超滤装置42的进水量为9.37m³/h，产水量为9.00m³/h，回收率为96.05％，产水通量为40L/m2·H。所述一级反渗透膜浓缩装置51的进水量为10.86m³/h，产水量为10.10m³/h，回收率为93.00％，产水通量为18L/m2·H；所述二级反渗透膜浓缩装置53的进水量为11.10m³/h，产水量为9.99m³/h，回收率为90.00％，产水通量为20L/m2·H。

一般正极材料金钩洗涤后通过板框过滤装置，得到含水率较高的正极材料以及过滤洗水；第一生产所得过滤洗水为第一正极材料废水；第二生产所得过滤洗水为第二正极材料废水。

过滤洗水中一般含悬浮物5000-10000mg/L各厂家存在差异，pH值一般为10-12，第一正极材料废水与第二正极材料废水分别在玻璃钢滤液沉降罐中沉降8h后，第一上层清液排入第一沉淀池21中、第二上层清液排到第二沉淀池中，而第一沉淀池21和第二沉淀池22中的沉淀浆料与下一批次产品一起过滤；将第一沉淀池21中的池水通过泵输送到第二沉淀池22。

首先，通过泵从第二沉淀池22抽出泵入精密过滤装置32中进行过滤，过滤所得浓液进入到小型的浓液板框过滤装置34，回收重金属，精密过滤所得的滤清液再去下一级处理；

MF滤清液通过加入硫酸调节pH后进入超滤装置42中，进一步过滤悬浮物，UF滤液进入下一级处理；

UF滤液进入RO1+RO2+EDI膜系统，进一步浓缩硫酸锂盐，RO1浓液进入膜浓缩液罐；EDI产水直接回用到生产；将膜浓缩液罐中高盐废水送入MVR蒸发浓缩结晶系统，产出单水硫酸锂盐，得到的蒸发冷凝水再返回到UF产水罐；盐通过外售给锂盐厂。

可见，本实用新型正极材料废水的处理工艺优点在于：1.考虑了实际生产过程中正极材料第一生产废水与第二生产废水的结合处理，可以通过精密过滤回收NCM浆料，达到10-100g/L，然后再通过板框过滤得到含水率较低的镍钴锰，减少重金属对污水处理的负担。2.可以通过两级RO回收水，可使硫酸盐浓度达到8-10％，并且产水电导率达到10us/cm以下，另外可以使进入蒸发器的水进行减量，最高可减量90％。3.通过减量后的水进入MVR可使MVR投资降低。4.通过RO+MVR的方式，运行成本降低50％。5.由于碳酸锂变成了硫酸锂，蒸发结晶的时候，MVR蒸发器不会发生结壁，故此工艺更安全、稳定。6.此工艺的电耗：15-20KW.h/吨废水，蒸汽消耗：2-3kg/h，98％硫酸消耗：2-5kg/m³，极大减少了废水治理成本。

以上对本实用新型的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。基于本实用新型的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

Claims

1.正极材料废水处理系统，其特征在于，包括第一预处理段、第一沉淀段、第二预处理段、第二沉淀段、精密过滤段、超滤段、膜浓缩段、蒸发段，其中：

第一预处理段，包括第一板框过滤装置(11)、进水口与第一板框过滤装置(11)滤液出口相连的第一滤液沉降罐(13)；

第一沉淀段，包括与第一滤液沉降罐(13)的上清液出口相连的第一沉淀池(21)；

第二预处理段，包括第二板框过滤装置(12)、进水口与第二板框过滤装置(12)滤液出口相连的第二滤液沉降罐(14)；

第二沉淀段，包括与第二滤液沉降罐(14)的上清液出口相连的第二沉淀池(22)；

所述第一沉淀池(21)与第二沉淀池(22)通过泵送装置连接；

精密过滤段，包括与第二沉淀池(22)相连的精密过滤原水罐(31)、与精密过滤原水罐(31)相连的精密过滤装置(32)；

超滤段，包括与精密过滤装置(32)清液出口相连的超滤原水罐(41)、与超滤原水罐(41)相连的超滤装置(42)、与超滤装置(42)清液出口相连的超滤产水罐(43)；

膜浓缩段，包括与超滤产水罐(43)相连的一级反渗透膜浓缩装置(51)，与一级反渗透膜浓缩装置(51)清液出口连接一级反渗透产水罐(52)、与一级反渗透产水罐(52)相连的二级反渗透膜浓缩装置(53)、二级反渗透膜浓缩装置(53)的清液出口相连的二级反渗透产水罐(54)、与二级反渗透产水罐(54)相连的EDI系统(55)；

蒸发段，包括与一级反渗透膜浓缩装置(51)浓液出口连接的蒸发结晶系统(61)；

一级反渗透膜浓缩装置(51)的浓液出口与膜浓缩储存池(58)相连，所述膜浓缩储存池(58)与蒸发结晶系统(61)相连。

2.如权利要求1所述的正极材料废水处理系统，其特征在于，所述精密过滤装置(32)浓液出口相连的精密过滤浓液罐(33)、浓液板框过滤装置(34)，所述浓液板框过滤装置(34)的清液口与第二沉淀池(22)相连。

3.如权利要求1所述的正极材料废水处理系统，其特征在于，所述二级反渗透膜浓缩装置(53)的浓液出口与超滤产水罐(43)相连。

4.如权利要求1所述的正极材料废水处理系统，其特征在于，所述蒸发结晶系统(61)连有蒸发冷凝水中转罐(62)，所述蒸发冷凝水中转罐与超滤产水罐(43)相连。

5.如权利要求1所述的正极材料废水处理系统，其特征在于，所述精密过滤装置(32)、超滤装置(42)、一级反渗透膜浓缩装置(51)均连有过滤装置化学清洗系统相连。

6.如权利要求1所述的正极材料废水处理系统，其特征在于，所述精密过滤装置(32)的过滤元件为多孔钛膜过滤元件。

7.如权利要求1所述的正极材料废水处理系统，其特征在于，所述超滤装置(42)的过滤元件为PVDF膜过滤元件。

8.如权利要求1所述的正极材料废水处理系统，其特征在于，所述一级反渗透膜浓缩装置(51)的膜元件、二级反渗透膜浓缩装置(53)的膜元件均为芳香簇聚酰胺反渗透膜元件。

9.如权利要求1所述的正极材料废水处理系统，其特征在于，所述精密过滤装置(32)的进水量为9.40m³/h，产水量为9.37m³/h，回收率为99.7％，产水通量为1500L/m²·H；所述超滤装置(42)的进水量为9.37m³/h，产水量为9.00m³/h，回收率为96.05％，产水通量为40L/m²·H。

10.如权利要求1所述的正极材料废水处理系统，其特征在于，所述一级反渗透膜浓缩装置(51)的进水量为10.86m³/h，产水量为10.10m³/h，回收率为93.00％，产水通量为18L/m²·H；所述二级反渗透膜浓缩装置(53)的进水量为11.10m³/h，产水量为9.99m³/h，回收率为90.00％，产水通量为20L/m²·H。