CN218372046U - 一种三元前驱体母液浓缩、脱除重金属的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三元前驱体母液浓缩、脱除重金属的系统，包括：母液调节池；除重单元，与母液调节池连通，用于除去母液调节液中大颗粒杂质、悬浮物、胶体这些杂质；调酸池，与除重单元连通，用于对除重单元产水进行pH调节；蒸发系统，与调酸池连通，用于对调酸池的产液进行蒸发；板框压滤机，设于除重单元下方，用于对除重单元产生的固形物进行压滤。该系统处理三元前驱体母液时工艺链短，且所需构筑物少，将膜浓缩、混凝和斜管沉淀集成一体化装置系统内，占地面积较小，过滤精度高，且能够缩短液体的停留时间，从而提高处理效率。

Description

一种三元前驱体母液浓缩、脱除重金属的系统

技术领域

本实用新型属于技术领域，尤其涉及一种三元前驱体母液浓缩、脱除重金属的系统。

背景技术

三元前驱体废水中悬浮物（SS）含量较高，主要是重金属沉淀，废水处理过程中，有一个非常重要的工艺段就是去除重金属，一般在母液脱氨处理后去除重金属，目前最常用的方法就是母液经过混凝沉淀后，微孔过滤器浓缩后进入板框压滤机。

专利CN108275819B和专利CN 104261526 B采用传统工艺，加碱调节PH，形成重金属沉淀，板框压滤机回收重金属。该方法最简单、最常用，结构和设施较多。

专利CN213738911U、CN200910105943.X和CN102583632.A均公开了采用超滤浓缩含重金属的料液，超滤前的预处理工艺大多是采用调节pH和混凝沉淀，这三项专利仅仅公开了超滤系统的过滤浓缩过程，长期碱性环境下运行，超滤系统存在结垢的风险，未对如何预防结垢做出说明。且单独的混凝池、沉淀池和膜池增大了占地面积。另外在三元前驱体废水除重工艺中尚未见到采用膜技术浓缩料液并截留金属沉淀物。

三元前驱体的废水包括洗水和母液，主要是镍、钴、锰等重金属含量高，目前常用的处理技术是高密度沉淀池+微孔过滤+板框过滤，该方法工艺链长，且所需构筑物多，占地面积大，过滤精度低。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种三元前驱体母液浓缩、脱除重金属的系统。

为实现上述目的，本实用新型提供如下的技术方案：

一种三元前驱体母液浓缩、脱除重金属的系统，包括：

母液调节池；

除重单元，与母液调节池连通，用于除去母液调节液中大颗粒杂质、悬浮物、胶体这些杂质；

调酸池，与除重单元连通，用于对除重单元产水进行pH调节；

蒸发系统，与调酸池连通，用于对调酸池的产液进行蒸发；

板框压滤机，设于除重单元下方，用于对除重单元产生的固形物进行压滤。

作为优选，所述除重单元包括池体、用于超滤过滤的膜系统、穿孔曝气管和斜管沉淀组件，所述膜系统、穿孔曝气管和斜管沉淀组件从上而下设于所述池体内。

作为优选，所述池体包括上池体和下池体，且所述上池体与下池体连通，所述膜系统和穿孔曝气管设于所述上池体内，所述斜管沉淀组件设于下池体内，所述膜系统包括中空纤维帘式膜组件、膜架、上产水管和下产水管，所述上产水管连通各中空纤维帘式膜组件上端的集水管以收集滤液，所述下产水管连通各中空纤维帘式膜组件下端的集水管以收集滤液，所述中空纤维帘式膜组件、上产水管和下产水管固定于膜架上，所述穿孔曝气管设于下产水管下方，且所述穿孔曝气管的曝气孔朝上设置。

作为优选，所述下产水管和穿孔曝气管之间存在曝气区域。

作为优选，所述上池体设有用于投入混凝剂的混凝剂进口和用于进母液调节液的进水口；所述混凝剂进口对应曝气区域；所述进水口设于所述穿孔曝气管下方。

作为优选，所述下池体为锥体，所述下池体的底部设有排空阀，所述板框压滤机设于所述排空阀下方。

作为优选，膜系统还包括产水总管，所述产水总管与上产水管、下产水管连通，所述池体设有产水出口，所述产水总管的出水口与产水出口通过法兰连接，所述产水出口通过送液管路连通调酸池；所述送液管路上设有产水泵和产水阀。更具体地，所述送液管路一端通过法兰与产水出口连接，另一端与调酸池连通。

作为优选，所述产水出口还通过反洗管路与调酸池连通，所述反洗管路上设有反洗泵和反洗阀。更具体地，反洗管路一端与送液管路连通，另一端与调酸池连通。

作为优选，还包括可移动的用于对除重单元进行清洗的离线清洗单元。

作为优选，所述中空纤维帘式膜组件所用的过滤膜为超滤膜；所述超滤膜为PTFE中空纤维超滤膜或者平板陶瓷膜。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本系统处理三元前驱体母液时工艺链短，且所需构筑物少，将膜浓缩、混凝和斜管沉淀集成一体化装置系统内，占地面积较小，过滤精度高，且能够缩短液体的停留时间，从而提高处理效率。

2、本系统中，除重单元中采用穿孔曝气，并通过合理设置穿孔曝气管、膜系统、进水口和混凝剂进口的位置，巧妙的实现双重功能，一方面冲刷膜表面减缓污染物在膜表面沉积，进一步减缓膜污染，另一方面促进絮凝、混凝过程，并且孔向上，不对斜管沉淀区产生影响。且混凝剂进口设在穿孔曝气管以上，进入系统在曝气作用下就迅速与原水混合，不会下沉到斜管沉淀区。

3、膜系统长期在碱性环境下运行，会存在结垢风险，本系统可采用调酸池调酸后的水进行定期反洗，不影响pH的波动的情况下，最大程度延缓了膜结垢。同时，本系统设置离线清洗单元，当膜组件存在深度污染或结垢时，可将膜架吊出放进清洗单元内部进行化学清洗和浸泡，清洗干净后，将膜架吊入原系统继续进行过滤和浓缩。由于膜组件离线清洗时间长，需使用到高浓度的酸，设置离线清洗单元，不会对原有工艺系统的pH产生影响，可将膜架逐一清洗，不影响系统的正常运行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为三元前驱体母液浓缩、脱除重金属的系统的连接示意图；

图2为除重单元的结构示意图。

附图标记：

1、母液调节池；2、除重单元；21、超滤膜；22、上产水管；23、吊杆；24、产水口；25、产水阀；26、产水泵；27、下产水管； 28、反洗阀；29、反洗泵；210、穿孔曝气管；211、曝气管路阀门；212、风机；213、曝气管进气口；214、斜管沉淀组件；215、排空阀；216、进水口；217、混凝剂进口；218、池体；3、调酸池；4、MVR蒸发系统；5、板框压滤机；6、离线清洗单元。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本文实用新型做更全面、细致地描述，但本实用新型的保护范围并不限于以下具体实施例。

本发明提供一种三元前驱体母液浓缩、脱除重金属的系统，如图1-2所示，包括：

母液调节池1；

除重单元2，与母液调节池1连通，用于除去母液调节液中大颗粒杂质、悬浮物、胶体这些杂质；

调酸池3，与除重单元2连通，用于对除重单元2产水进行pH调节；

蒸发系统4，与调酸池3连通，用于对调酸池3的产液进行蒸发；

板框压滤机5，设于除重单元2下方，用于对除重单元2产生的固形物进行压滤。

所述除重单元2包括池体218、用于超滤过滤的膜组件、穿孔曝气管210和斜管沉淀组件214，所述膜组件、穿孔曝气管210和斜管沉淀组件214从上而下设于所述池体218内。

所述池体218包括上池体和下池体，且所述上池体与下池体连通，所述膜系统和穿孔曝气管210设于所述上池体内，所述斜管沉淀组件214设于下池体内，所述膜系统包括中空纤维帘式膜组件、膜架、上产水管22和下产水管27，所述上产水管22连通各中空纤维帘式膜组件上端的集水管，所述下产水管27连通各中空纤维帘式膜组件下端的集水管，且所述穿孔曝气管210设于下产水管27下方，且所述穿孔曝气管210的曝气孔朝上设置。

所述膜架为膜系统的骨架，用于固定膜系统的各部件，例如可以用于固定中空纤维帘式膜组件、上产水管22和下产水管27。

其中中空纤维帘式膜组件为本领域常规组件，其通过超滤膜21起到过滤作用。

所述下产水管27和穿孔曝气管210之间存在曝气区域。

所述上池体上设有用于投入混凝剂的混凝剂进口217和用于进母液调节液的进水口216；且所述混凝剂进口217对应曝气区域；所述进水口216设于所述穿孔曝气管210下方。

所述上池体上设有曝气管进气口213，穿孔曝气管210通过曝气管进气口213的法兰连通送气管路的一端，送气管路的另一端连接风机212，且送气管路上设有曝气管路阀门211。

所述下池体为锥体，所述下池体的底部设有排空阀215，所述板框压滤机5设于所述排空阀215下方。

所述膜系统还包括产水总管，所述产水总管与上产水管22、下产水管27连通，用于收集上产水管22和下产水管27中的产水，所述上池体设有产水口24，所述产水总管的出水口24通过产水口24的法兰连通送液管路的一端，送液管路的另一端与调酸池3连通，具体为送液管路一端通过法兰与产水口24连接，另一端与调酸池3连通；所述送液管路上设有产水泵26和产水阀25。所述产水总管也通过膜架固定。

所述产水口24还通过反洗管路与调酸池3连通，所述反洗管路上设有反洗泵29和反洗阀28。更具体地，反洗管路一端与送液管路连通，另一端与调酸池3连通。

还包括可移动的用于对除重单元2进行清洗的离线清洗单元6。所述离线清洗单元6为可移动的池体，具有进气口、进水口和产水口，与膜系统进行连接。

实施例1

一种三元前驱体母液浓缩、脱除重金属的装置，包括：

用于对母液进行调节的调节池1；

除重单元2，与调节池1连通，用于除去调节后的母液中的大颗粒杂质、悬浮物、胶体这些杂质；

调酸池3，与除重单元2连通，用于对除重单元2的产水进行pH调节；

蒸发系统4，与调酸池3连通，用于对调酸池3的产液进行蒸发；

板框压滤机5，设于除重单元2下方，用于对除重单元2产生的固形物进行压滤。

所述板框压滤机5的出液与母液调节池1，板框压滤机5的进料为除重单元2的固形物，在压滤过程中，会产生滤液和滤渣，滤渣回收重金属，滤液通过管道输送回母液调节池1。

所述除重单元2为膜系统、混凝、斜管沉淀耦合的一体化装置，包括池体218、用于超滤过滤的膜系统、穿孔曝气管210和斜管沉淀组件214，所述膜系统、穿孔曝气管210和斜管沉淀组件214从上而下设于所述池体218内。

所述池体218包括上池体和下池体，且所述上池体与下池体连通，所述膜系统和穿孔曝气管210设于所述上池体内，所述斜管沉淀组件214设于下池体内，所述膜系统包括中空纤维帘式膜组件、膜架、上产水管22和下产水管27，所述上产水管22连通各中空纤维帘式膜组件上端的集水管以收集超滤滤液，所述下产水管27连通各中空纤维帘式膜组件下端的集水管以收集超滤滤液，且所述穿孔曝气管210设于下产水管27下方，且所述穿孔曝气管210的曝气孔朝上设置。膜架顶部设有导杆23，用于膜架的吊装，其中导杆23与膜架可通过焊接连接。

其中中空纤维帘式膜组件为本领域常规组件，其通过超滤膜21起到过滤作用。超滤膜21为PTFE中空纤维超滤膜或者平板陶瓷膜，耐酸碱，化学稳定性好，为浸没式膜过滤方式，膜组件、产水管路（包括上产水管、下产水管和总产水管）和曝气管路及吊杆23集成为膜系统撬块装置。

膜系统停机产水期间，除重单元2进混凝剂，膜系统开机产水后，混凝剂停止进入。母液进入到除重单元2的池体218内，进水过程中，大颗粒物直接下沉，进入斜管沉淀组件214，悬浮物和胶体在上部进行混凝，与此同时，膜单元不断产水，穿孔曝气不仅既促进混凝剂与悬浮物和胶体的结合，提高混凝效果，还在不断冲刷膜表面，减缓膜污染。通过在膜系统停机产水间歇进混凝剂，迅速进入混凝状态，避免了混凝剂短路直接进入膜系统，影响后续工艺。

穿孔曝气管210的曝气方式为脉冲曝气，曝气孔朝上，开1-2min、停1min；脉冲曝气有三方面的效果，促进混凝，减缓膜污染，给大颗粒沉淀预留时间，且由于曝气孔朝上，不会对斜管沉淀区产生影响。

所述下产水管27和穿孔曝气管210之间存在曝气区域。

所述上池体上设有用于投入混凝剂的混凝剂口217和用于进母液调节液的进水口216，且所述凝剂进口217对应曝气区域；所述进水口216设于所述穿孔曝气管210下方。

所述下池体为锥体，所述下池体的底部设有排空阀215，所述板框压滤机5设于所述排空阀215下方。

所述膜系统还包括产水总管，所述产水总管与上产水管22、下产水管27连通，用于收集上产水管22和下产水管27中的产水，所述上池体设有产水口24，所述产水总管的出水口通过法兰与产水口24连接，所述产水口24通过送液管路与调酸池3连通；所述送液管路上设有产水泵26和产水阀25。

所述产水口24还通过反洗管路与调酸池3连通，所述反洗管路上设有反洗泵29和反洗阀28。

还包括用于对除重单元2进行清洗的离线清洗单元6，所述离线清洗单元6为可移动的池体，具有进气口、进水口和产水口。

混凝-浓缩-沉淀工艺：

母液调节池1的废水通过提升泵进入除重单元2，在除重单元2内，大颗粒物质直接下沉进入斜管沉淀组件，水中的悬浮物和胶体等在除重单元2的上部进行混凝浓缩，通过混凝剂入口218添加少量的混凝剂，通过穿孔曝气促进混凝剂与水中颗粒物胶体的混凝絮凝反应，与此同时，超滤不断产水，颗粒物不断聚集浓缩，水中的沉淀物源源不断的进入到斜管沉淀214，进一步的浓缩后进入到板框压滤机5。滤饼用于回收重金属，滤液返回母液调节池1。除重单元2的滤过液进入调酸池3，加入30%硫酸调节pH后，进入MVR蒸发系统4进行分盐。

超滤的运行方式为工作泵产水3-6min，停机1-3min，产水量15-30L/m²*h；每间隔20-24h，膜系统进行一次反洗，反洗水采用调酸池3的已经调酸后的水，反洗时间30-60s，反洗流量30-100L/m²*h。

除重单元2的池体218分上、下池体两部分，上池体为方形结构，膜系统撬块装置安装在池体218的上池体，下池体为锥形结构，斜管沉淀组件214安装在锥形结构的下池体内。膜架和斜管沉淀组件214中间具有20-50cm高度间距。

除重单元2的池体218的进水口216在穿孔曝气管210下10-30cm，且在膜系统和斜管沉淀组件214中间，除重单元的池体218设置混凝剂入口217，在穿孔曝气管210上方10cm处。

除重单元2的池体218为316不锈钢材质，并在上池体预留进水口216、混凝剂进口217、产水口24和曝气管进气口213，均是法兰接口。

除重单元2设置液位计与进水提升泵联动，池体低液位提升泵进水，高液位提升泵停机；流量计、压力表与产水泵26联动，产水量无法满足设计要求或者抽吸压力达到-70kPa时，进行离线清洗。离线清洗时将膜系统吊装进入到离线清洗单元6，采用2000-6000ppm硫酸溶液通过反洗加药方式进入到膜丝内部，浸泡1-2h，曝气冲刷5-10min，循环30min，曝气5-10min，清水循环冲洗2次至中性，将膜系统吊装回除重单元2。离线清洗的废水进入到母液调节池均质后，重新进入除重单元2。

实施方案：

母液pH调节到12情况下，废水中大部分重金属离子可生成氢氧化物沉淀。同时加入FeSO₄、H₂O₂，对水中的络合物进行破络，进一步促进沉淀生成。调节池调节后的料液提升泵进入到除重单元；

调节后的母液通过管路与除重单元，向其中加入微量的混凝剂和助凝剂，反应时间30～60min，将金属转化为沉淀，上清液进入到膜系统中进行过滤，去除 0.1um 以上的微粒和细菌，底部斜管沉淀区浓液通过浓液管输送至板框压滤机，生成的氢氧化物沉淀滤饼回用，压滤液返回至微孔过滤器。膜系统产水进入到调酸池，调酸池系统需要进行pH调节，系统采用自动加酸pH装置，通过对加药泵设计变频控制，同时与pH在线监测仪表关联，采用系统PLC进行pid调节，满足系统自动调节pH需求。最后废水进入蒸发工艺进行处理。

本项目对于出水水质中重金属含量要求较高，并且实现最终的固液分离。出水标准中对重金属的含量做了严格地要求（<0.5ppm）。最终选择快混沉淀池+微孔过滤+板框过滤组合工艺去除水中SS及重金属沉淀物。该组合工艺能够实现水中重金属沉淀可以得到有效回收，同时可以满足重金属排放要求。

沉淀及重金属去除装置设计进水流量75m³/h，经过加氢氧化钠调节pH至12，出水进入高密度沉降池进行初步沉淀预处理，出水再需要通过精密过滤去除，采用高过滤精度微孔过滤器工艺，工艺具有过滤效果好，出渣方便，自动化程度高等特点。

后续系统配种药洗气洗等措施，定时对系统进行自动气洗，反洗，药洗等操作。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种三元前驱体母液浓缩、脱除重金属的系统，其特征在于，包括：

母液调节池（1）；

除重单元（2），与母液调节池（1）连通，用于除去母液调节液中大颗粒杂质、悬浮物、胶体这些杂质；

调酸池（3），与除重单元（2）连通，用于对除重单元（2）产水进行pH调节；

蒸发系统（4），与调酸池（3）连通，用于对调酸池（3）的产液进行蒸发；

板框压滤机（5），设于除重单元（2）下方，用于对除重单元（2）产生的固形物进行压滤。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述除重单元（2）包括池体（218）、用于超滤过滤的膜系统、穿孔曝气管（210）和斜管沉淀组件（214），所述膜系统、穿孔曝气管（210）和斜管沉淀组件（214）从上而下设于所述池体（218）内。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述池体（218）包括上池体和下池体，且所述上池体与下池体连通，所述膜系统和穿孔曝气管（210）设于所述上池体内，所述斜管沉淀组件（214）设于下池体内，所述膜系统包括中空纤维帘式膜组件、膜架、上产水管（22）和下产水管（27），所述上产水管（22）连通各中空纤维帘式膜组件上端的集水管，所述下产水管（27）连通各中空纤维帘式膜组件下端的集水管，所述中空纤维帘式膜组件、上产水管（22）和下产水管（27）固定于膜架上，所述穿孔曝气管（210）设于下产水管（27）下方，且所述穿孔曝气管（210）的曝气孔朝上设置。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述下产水管（27）和穿孔曝气管（210）之间存在曝气区域。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述上池体设有用于投入混凝剂的混凝剂进口（217）和用于进母液调节液的进水口（216）；所述混凝剂进口（217）对应曝气区域；所述进水口（216）设于所述穿孔曝气管（210）下方。

6.如权利要求3或4所述的系统，其特征在于，所述下池体为锥体，所述下池体的底部设有排空阀（215），所述板框压滤机（5）设于所述排空阀（215）下方。

7.如权利要求3或4所述的系统，其特征在于，膜系统还包括产水总管，所述产水总管与上产水管（22）、下产水管（27）连通，所述池体（218）设有产水口（24），所述产水总管的出水口通过产水口（24）的法兰连通送液管路的一端，送液管路的另一端连通调酸池（3）；所述送液管路上设有产水泵（26）和产水阀（25）。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述产水口（24）还通过反洗管路与调酸池（3）连通，所述反洗管路上设有反洗泵（29）和反洗阀（28）。

9.如权利要求1-5任意一项所述的系统，其特征在于，还包括可移动的用于对除重单元（2）进行清洗的离线清洗单元（6）。

10.如权利要求3-5任意一项所述的系统，其特征在于，所述中空纤维帘式膜组件所用的过滤膜为超滤膜；所述超滤膜为PTFE中空纤维超滤膜或者平板陶瓷膜。

Images