CN218025750U - 一种高氨氮石膏副产品资源化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高氨氮石膏副产品资源化系统，其包括洗涤单元、压滤装置以及废液处理单元，洗涤单元包括反应器与搅拌器，反应器内装有稀硫酸溶液，搅拌器转动设置在反应器内，用以搅拌石膏与稀硫酸溶液以形成石膏浆液，压滤装置与洗涤单元相连通，用以将石膏浆液分离成石膏和废液，废液处理单元包括依次连通设置的多级过滤装置以及蒸发结晶装置，多级过滤装置与压滤装置连通设置，蒸发结晶装置用以提取多级过滤装置排出废液中的可利用的盐类物质；解决现有技术中缺乏对高氨氮石膏中氨氮的有效去除手段，导致高氨氮的石膏难以得到综合利用，同时废液中含有的杂质没有得到很好的收集利用，造成了资源的浪费的问题。

Description

一种高氨氮石膏副产品资源化系统

技术领域

本实用新型涉及石膏废液处理技术领域，尤其涉及一种高氨氮石膏副产品资源化系统。

背景技术

动力电池三元正极材料前驱体主要原材料为硫酸镍、硫化钴和硫酸锰，并以氨水做络合剂，前驱体在反应、陈化、洗涤工序后会产生石膏副产品，由于前驱体生产过程中以氨水做络合剂，石膏副产品中的氨氮含量较高，最高可达500mg/L，使石膏副产品有明显的刺激性气味，制约了石膏副产品的综合利用，此外，石膏副产品中还含有大量的三元正极材料生产过程中引入的氯离子，因此，需要对动力电池三元正极材料前驱体生产过程中产生的石膏副产品进行洗涤去除氨氮，才能保证石膏的综合利用，同时，为避免产生二次污染，需要对石膏洗涤过程中产生的废水进行处理。

现有技术中也有许多针对石膏除杂的工艺，然而大多是针对磷石膏中有害杂质的去除，例如专利申请号为CN202021257297.7的中国实用新型专利，提出了一种用于加压过滤机的磷石膏滤饼洗涤装置，包括用于进水的进水管和多个分别与所述进水管连通的用于对加压过滤机内滤盘上的磷石膏滤饼进行喷淋洗涤的喷淋洗涤管，多个喷淋洗涤管与多个滤盘相间设置，所述喷淋洗涤管上设置有多个喷嘴，所述喷嘴与加压过滤机内滤盘的脱水区域相对设置，该装置设置于加压过滤机内，对应滤盘设置，其能够有效降低磷石膏滤饼中存在的有害杂质，使磷石膏达到使用标准，然而上述技术方案中，简单的喷淋洗涤的方式对石膏内部的氨氮杂质无法起到良好的去除效果，同时洗涤废液中含有的杂质没有得到很好的收集利用，造成了资源的浪费。

因此，现有技术中缺乏对高氨氮石膏中氨氮的有效去除手段，导致高氨氮的石膏难以得到有效利用，同时废液中含有的杂质没有得到很好的收集利用，造成了资源的浪费的问题。

实用新型内容

有鉴于此，有必要提供一种高氨氮石膏副产品资源化系统，用以解决现有技术中缺乏对高氨氮石膏中氨氮的有效去除手段，导致高氨氮的石膏难以得到综合利用，同时废液中含有的杂质没有得到很好的收集利用，造成了资源的浪费的问题。

本实用新型提供一种高氨氮石膏副产品资源化系统包括洗涤单元、压滤装置以及废液处理单元，所述洗涤单元包括反应器与搅拌器，所述反应器内装有稀硫酸溶液，所述搅拌器转动设置在所述反应器内，用以搅拌石膏与稀硫酸溶液以形成石膏浆液，所述压滤装置与所述洗涤单元相连通，用以将导入至所述压滤装置内的石膏浆液分离成石膏和废液，所述废液处理单元包括依次连通设置的多级过滤装置以及蒸发结晶装置，所述多级过滤装置与压滤装置连通设置，用以对压滤所产生的废液进行多级过滤，所述蒸发结晶装置用以提取所述多级过滤装置排出废液中的可利用的盐类物质。

进一步的，所述多级过滤装置包括一初级过滤装置，所述初级过滤装置连通与所述压滤装置设置，所述初级过滤装置内投加有碳酸钠，用以除去压滤装置排出废液中的钙离子以及悬浮物。

进一步的，所述多级过滤装置还包括一超滤装置，所述超滤装置的进液端连通所述初级过滤装置的出液端设置，进一步去除过所述初级过滤装置排出废液中的悬浮物，所述超滤装置具有两个出液端，分别用以排出超滤清水与超滤浓水。

进一步的，所述超滤装置排出超滤浓水的出液端与所述初级过滤装置连通设置，用以将超滤浓水回流至初级过滤装置中。

进一步的，所述多级过滤装置还包括一纳滤装置，所述纳滤装置的进液端与所述超滤装置排出超滤清水的出液端连通设置，用以分离出二价离子浓水，所述纳滤装置具有分别用于排出二价离子浓水与纳滤清水的两个出液端。

进一步的，所述纳滤装置排出纳滤浓水的出液端与所述反应器连通设置，用以为所述反应器提供洗涤用水。

进一步的，所述多级过滤装置还包括一反渗透装置，所述反渗透装置的进液端与所述纳滤装置排出纳滤清水的出液端连通设置，用以分离出一价浓水，所述反渗透装置具有分别用于排出一价浓水与反渗透清水的两个出液端。

进一步的，所述反渗透装置用于排出一价浓水的出液端与所述蒸发结晶装置连通设置，所述反渗透装置用于排出反渗透清水的出液端与所述纳滤装置连通设置。

进一步的，所述蒸发结晶装置具有一出液端，所述蒸发结晶装置的出液端与所述反应器连通设置，用以向所述反应器中补充洗涤水。

进一步的，所述反应器经由一旋流器与所述压滤装置连通设置，用以将石膏浆液送入所述压滤装置中。

与现有技术相比，本实用新型所提供的一种高氨氮石膏副产品资源化系统，通过洗涤单元将石膏与稀硫酸溶液进行充分混合搅拌，以形成石膏浆液，并使石膏中的氨氮物质从石膏上脱离，充分溶解在溶液中，再通过压滤装置，实现对石膏浆液的固液分离，使石膏浆液中的氨氮等可溶性杂质随液体从石膏浆液中分离出来，得到合格的含氨氮低的石膏产品，从压滤单元排出的废液，则通过废液处理单元进行废液处理，废液处理单元包括多级过滤装置与蒸发结晶装置，多级过滤装置对废液进行多级过滤处理后通入蒸发结晶装置中，进行蒸发结晶，分离出干净的蒸馏水，并回收废液中的可溶性盐类物质，从而实现对高氨氮石膏的有效利用，同时，通过对废液的回收处理，对高氮石膏中含有杂质进行回收再利用，提高了资源利用效率的同时，也避免了对环境产生污染。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种高氨氮石膏副产品资源化系统一实施例中整体的结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种高氨氮石膏副产品资源化系统一实施例中洗涤单元的结构示意图。

图中：1、洗涤单元；2、压滤装置；3、废液处理单元；11、反应器；12、搅拌器；31、多级过滤装置；311、初级过滤装置；312、超滤装置；313、纳滤装置；314、反渗透装置；32、蒸发结晶装置；4、旋流器。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1-2所示，本实施例中的一种高氨氮石膏副产品资源化系统包括洗涤单元1、压滤装置2以及废液处理单元，洗涤单元1包括反应器11与搅拌器12，反应器11内装有稀硫酸溶液，搅拌器12转动设置在反应器11内，用以搅拌石膏与稀硫酸溶液以形成石膏浆液，压滤装置2与洗涤单元1相连通，用以将导入至压滤装置2内的石膏浆液分离成石膏和废液，废液处理单元包括依次连通设置的多级过滤装置31以及蒸发结晶装置32，多级过滤装置31与反应器11以及压滤装置2连通设置，用以对洗涤与压滤所产生的废液进行多级过滤，蒸发结晶装置32用以提取多级过滤装置31排出废液中的可利用的盐类物质。

其中，洗涤单元1用于对石膏进行洗涤，以去除石膏上附着的杂质，洗涤单元1包括反应器11与搅拌器12，反应器11内装有稀硫酸溶液，稀硫酸溶液可与氨水进行反应，以增大氨氮在溶液中溶解度，使石膏上的氨氮物质能更好的融入洗涤溶液中，从而从石膏上脱离，搅拌器12转动设置在反应器11内，是石膏在反应器11内与洗涤液充分混合与反应，形成石膏浆液；压滤装置2是实现固液分离的装置，其与反应器11连通设置，反应器11排出的石膏浆液进入压滤装置2中进行压滤，将石膏组分从石膏浆液中分离出来，石膏浆液中的氨氮、氯离子等杂质则随液体的挤出与石膏分离，从而得到合格的石膏产品；废液处理单元用于压滤装置2中滤除的废液，废液处理单元3装置包括依次连通设置的多级过滤装置31与蒸发结晶装置32，多级过滤装置31与压滤装置2连通设置，压滤装置2中排出的废液进行分级过滤，剔除部分杂质，蒸发结晶装置32与多级过滤装置31连通设置，用以将多级过滤装置31处理后的废液进行蒸发结晶，以得到干净的蒸馏水与可溶性的盐类物质，通过蒸发结晶装置32得到盐类物质可作为工业产品使用，从而提高了对石膏副产品资源的利用效率，同时减少了对环境的污染。

在本实施例中，废液处理单元是用于处理废液，以及对废液进行回收利用的结构，从而提高对石膏副产品的资源利用率，并减少废液对外界的污染，为了提高资源利用率以及减少污染，在以下实施例中，对废液处理单元做出了改进。

为了去除废液中残留的钙离子以及悬浮物，在一个优选的实施例中，多级过滤装置31包括一初级过滤装置311，初级过滤装置311压滤装置2设置，初级过滤装置311内投加有碳酸钠，用以除去压滤装置2排出废液中的钙离子以及悬浮物。

其中，初级过滤装置311可为机械加速澄清过滤器、高密度过滤器、多介质过滤器中的一种，初级过滤装置311投加的碳酸钠可与废液中惨厉的钙离子反应生成碳酸钙沉淀，碳酸钙沉淀随废液中的悬浮杂质一起被过滤出来，形成固废，以便于集中处理。

在一个优选的实施例中，多级过滤装置31还包括一超滤装置312，超滤装置312的进液端连通初级过滤装置311的出液端设置，进一步去除过初级滤装置311排出废液中的悬浮物，超滤装置312具有两个出液端，分别用以排出超滤清水与超滤浓水。

其中，超滤过滤器中的超滤膜可为有机超滤膜或陶瓷超滤膜，初级过滤装置311排出的废液通入超滤装置312中，超滤装置312具有超滤膜，超滤膜可将废液分离成浓度较低的超滤清水与浓度较高的超滤浓水，以实现对废液的进一步净化。

在一个优选的实施例中，超滤装置312排出超滤浓水的出液端与初级过滤装置311连通设置，用以将超滤浓水回流至初级过滤装置311中。

其中，超滤装置312中排出的超滤浓水回流至初级过滤装置311中再次进行过滤，以分离超滤浓水中的杂质。

在一个优选的实施例中，多级过滤装置31还包括一纳滤装置313，纳滤装置313的进液端与超滤装置312排出超滤清水的出液端连通设置，用以分离出二价离子浓水，纳滤装置313具有分别用于排出二价离子浓水与纳滤清水的两个出液端。

其中，纳滤装置313用于分离出相对分子质量较小的纳滤清水与相对分子质量较大的纳滤浓水，其中纳滤清水主要含有铵根离子、钠离子和氯离子，纳滤浓水主要含有硫酸根离子与碳酸根离子。

为了减少废液的排出，在一个优选的实施例中，纳滤装置313排出纳滤浓水的出液端与反应器11连通设置，用以为反应器11提供洗涤用水。

其中，纳滤装置313排出的纳滤浓水所含杂质较少，可循环至反应器11中作为洗涤用水使用，在节约水资源的同时，避免向外界排出废液，从而减少对环境的污染。

为了便于回收纳滤清水中的铵根离子、钠离子和氯离子，在一个优选的实施例中，多级过滤装置31还包括一反渗透装置314，反渗透装置314的进液端与纳滤装置313排出纳滤清水的出液端连通设置，用以分离出一价浓水，反渗透装置314具有分别用于排出一价浓水与反渗透清水的两个出液端。

其中，反渗透装置314用于浓缩纳滤清水以形成一价浓水，从而提升铵根离子、钠离子和氯离子的浓度，以便于提取铵根离子、钠离子和氯离子。

为了进一步减少废液的排出，在一个优选的实施例中，如图1所示，反渗透装置314用于排出一价浓水的出液端与蒸发结晶装置32连通设置，反渗透装置314用于排出反渗透清水的出液端与纳滤装置313连通设置。

其中，反渗透装置314排出的清水杂质较少，可与超滤装置312排出的超滤浓水进行混合，降低超滤浓水浓度，从而降低超滤装置312纳滤膜两侧压差，减少对纳滤膜的损伤，同时反渗透装置314排出的反渗透清水可避免向外界排出，以减少对环境污染。

可以理解的是，反渗透清水循环至纳滤装置313中使用是为了进行梯次回用，不影响其他装置的工作，若不考虑反渗透清水的循环利用会增加其他装置的工作负荷，也可将其直接循环至反应器11中作为洗涤水使用。

为了实现废液的循环利用，在一个优选的实施例中，蒸发结晶装置32具有一出液端，蒸发结晶装置32的出液端与反应器11连通设置，用以向反应器11中补充洗涤水。

其中，蒸发结晶装置32可采用机械再压缩蒸发结晶器或多效蒸发结晶器，蒸发结晶装置32排出的蒸馏水循环至反应器11中使用，实现了对废液的循环利用，使废液达到零排出的效果，避免对环境造成污染。

需要说明的是，蒸发结晶时，首先升高蒸发结晶装置32内的温度，氯化铵的溶解度增大，氯化钠的几乎不变，当水分蒸发后，氯化钠析出；然后进行降温，随着温度的降低，氯化铵的溶解度急剧减小，氯化铵析出。

为降低压滤装置2的工作压力，在一个优选的实施例中，如图1所示，反应器11经由一旋流器4向压滤装置2输送石膏浆液，旋流器4具有两个出液端，分别用于排出废液和浓缩后的石膏浆液，旋流器4用于排出废液的出液端与初级过滤装置311连通设置，旋流器4用于排出浓缩石膏浆液的出液端与压滤装置2连通设置。

可以理解的是，为了增强洗涤效果，洗涤单元1的反应器11内装有过量的洗涤液，在通过搅拌装置的搅拌，使石膏与洗涤液形成石膏浆液，达到充分混合的目的，混合后的石膏浆液中石膏组分的含量占比较低，若直接进行压滤分离石膏作会增加压滤装置2的工作压力，因此，本实施方式中通过旋流器4对石膏浆液进行初步的浓缩分离操作，浓缩后的石膏浆液通入压滤装置2中进行压滤，旋流器4排出的洗涤废液则通入初级过滤装置311中直接进行过滤处理，以减少压滤装置2的工作压力，其中，旋流器4为市面上可以买到的浓缩旋流器，在此不做过多赘述。

需要说明的是，通过本高氨氮石膏副产品资源化系统生产的石膏品质达到《用于水泥中的工业副产石膏》(GB/T 21371-2019)标准要求；洗涤产生的废水经过过滤、超滤、纳滤、反渗透，蒸发结晶设备后，将废水中的氯化铵和氯化钠资源化，氯化铵品质达到《氯化铵》(GB/T2946-2018)标准要求，氯化钠品质达到《工业盐》(GB/T 5462-2015)标准要求。

在上述实施例中，各结构之间经由常用的输送管道连通设置，为了保证整个系统的稳定运行，可在管道上设置泵，也可设置缓存罐等，上述结构均为本领域技术人员容易想到的结构，在此不做过多赘述。

与现有技术相比：本实用新型所提供的一种高氨氮石膏副产品资源化系统，通过洗涤单元1与压滤装置2，将氨氮含量高、刺激性气味大的动力电池三元正极材料前驱体生产过程产生的副产品石膏进行洗涤和压滤后，降低了氨氮含量和含水率，使石膏品质满足综合利用的标准要求，减少了固废的产生，实现了固废的资源化利用，通过废液处理单元3对洗涤和压滤过程中产生的废水进行处理，对废液中的氯化铵和氯化钠进行分离结晶，实现对石膏中氯离子与铵根离子杂质的回收利用，同时对废液进行循环利用，实现了废液的零排出效果，避免了二次污染的产生，实现了资源的有效利用，具有良好的环境效益和社会效益。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高氨氮石膏副产品资源化系统，其特征在于，包括洗涤单元、压滤装置以及废液处理单元；

所述洗涤单元包括反应器与搅拌器，所述反应器内装有稀硫酸溶液，所述搅拌器转动设置在所述反应器内，用以搅拌石膏与稀硫酸溶液以形成石膏浆液；

所述压滤装置与所述洗涤单元相连通，用以将导入至所述压滤装置内的石膏浆液分离成石膏和废液；

所述废液处理单元包括依次连通设置的多级过滤装置以及蒸发结晶装置，所述多级过滤装置与压滤装置连通设置，用以对压滤所产生的废液进行多级过滤，所述蒸发结晶装置用以提取所述多级过滤装置排出废液中的可利用的盐类物质。

2.根据权利要求1所述的高氨氮石膏副产品资源化系统，其特征在于，所述多级过滤装置包括一初级过滤装置，所述初级过滤装置连通与所述压滤装置设置，所述初级过滤装置内投加有碳酸钠，用以除去压滤装置排出废液中的钙离子以及悬浮物。

3.根据权利要求2所述的高氨氮石膏副产品资源化系统，其特征在于，所述多级过滤装置还包括一超滤装置，所述超滤装置的进液端连通所述初级过滤装置的出液端设置，进一步去除过所述初级过滤装置排出废液中的悬浮物，所述超滤装置具有两个出液端，分别用以排出超滤清水与超滤浓水。

4.根据权利要求3所述的高氨氮石膏副产品资源化系统，其特征在于，所述超滤装置排出超滤浓水的出液端与所述初级过滤装置连通设置，用以将超滤浓水回流至初级过滤装置中。

5.根据权利要求4所述的高氨氮石膏副产品资源化系统，其特征在于，所述多级过滤装置还包括一纳滤装置，所述纳滤装置的进液端与所述超滤装置排出超滤清水的出液端连通设置，用以分离出二价离子浓水，所述纳滤装置具有分别用于排出二价离子浓水与纳滤清水的两个出液端。

6.根据权利要求5所述的高氨氮石膏副产品资源化系统，其特征在于，所述纳滤装置排出纳滤浓水的出液端与所述反应器连通设置，用以为所述反应器提供洗涤用水。

7.根据权利要求6所述的高氨氮石膏副产品资源化系统，其特征在于，所述多级过滤装置还包括一反渗透装置，所述反渗透装置的进液端与所述纳滤装置排出纳滤清水的出液端连通设置，用以分离出一价浓水，所述反渗透装置具有分别用于排出一价浓水与反渗透清水的两个出液端。

8.根据权利要求7所述的高氨氮石膏副产品资源化系统，其特征在于，所述反渗透装置用于排出一价浓水的出液端与所述蒸发结晶装置连通设置，所述反渗透装置用于排出反渗透清水的出液端与所述纳滤装置连通设置。

9.根据权利要求8所述的高氨氮石膏副产品资源化系统，其特征在于，所述蒸发结晶装置具有一出液端，所述蒸发结晶装置的出液端与所述反应器连通设置，用以向所述反应器中补充洗涤水。

10.根据权利要求2-9任一项所述的高氨氮石膏副产品资源化系统，其特征在于，所述反应器经由一旋流器向所述压滤装置输送石膏浆液，所述旋流器具有两个出液端，分别用于排出废液和浓缩后的石膏浆液，所述旋流器用于排出废液的出液端与所述初级过滤装置连通设置，所述旋流器用于排出浓缩石膏浆液的出液端与所述压滤装置连通设置。

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