CN219449506U - 一种磷酸铁废水中金属离子的高效去除系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种磷酸铁废水中金属离子的高效去除系统，属于磷酸铁废水技术领域。本实用新型采用氨水加药+离子交换器(螯合树脂)吸附对废水中的金属离子进行双重去除，保证金属离子不会进入到后端膜浓缩系统，同时，树脂产生的再生废液不会排向系统外部，造成对环境污染，而是回流至母液调节池，即系统前端，再次进入母液混合反应池对金属离子进行高效去除，同时氨水加药+螯合树脂的组合可以大大降低氨水的加药量，从总体上来讲，可以有效降低系统的药剂成本，最终实现回用水TDS≤10mg/L，浓液TDS≥250000mg/L。
Description
技术领域
本实用新型涉及磷酸铁废水技术领域，尤其涉及一种磷酸铁废水中金属离子的高效去除系统。
背景技术
随着市场的变化，电池级磷酸铁在锂电池行业应用越来越多，因此企业也在加大投产电池级磷酸铁的生产。
在电池级磷酸铁的生产中，会使用大量的水对物料进行清洗，废水量与产品量的质量比大概为50:1。其它的废水还来源于日常设备、设施和车间的清洗过程、员工日常生活带来的污水以及废气处理的废水。
磷酸铁废水量不仅多，而且废水中主要含有盐类污染物，如：硫酸根、铵根、钠离子、铁离子、锌离子、铝离子等。在处理这些废水可以考虑循环利用和零排放，或者是说采用以废治废的方式进行沉淀去除污染物。
目前磷酸铁废水常用的主流工艺路线是预处理+多级膜浓缩+蒸发结晶，对于废水中的多种金属离子，常常仅在预处理阶段采用加药的方式，使金属离子生成沉淀去除，但若不能完全去除进入后端的膜系统，将会使膜元件出现污染、结垢，长时间运行下去将会产生不可逆的影响，造成整套磷酸铁废水处理系统瘫痪，同时上述传统的工艺需要添加大量的氨水，造成药剂成本较高，因此需要一种处理工艺可以对金属离子进行高效去除且可以有效降低药剂成本，最终实现结晶盐的回收和产品水的回用，使整个电池级磷酸铁行业能够持续发展。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种磷酸铁废水中金属离子的高效去除系统。本实用新型提供的去除系统对金属离子的去除率高。
为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供以下技术方案:
本实用新型提供了一种磷酸铁废水中金属离子的高效去除系统，包括：
母液调节池1；
母液冷却塔2，所述母液调节池1的出水口与所述母液冷却塔2的进水口连通；
母液混合反应池3，所述母液冷却塔2的出水口与所述母液混合反应池3的进水口连通；
板框压滤机4，所述母液混合反应池3的出水口与所述板框压滤机4的进水口连通；
板框产水池5，所述板框压滤机4的出水口与所述板框产水池5的进水口连通；
母液锰砂过滤器6，所述板框产水池5的出水口与所述母液锰砂过滤器6的进水口连通；
母液超滤系统7，所述母液锰砂过滤器6的出水口与所述母液超滤系统7的进水口连通；
母液超滤产水池8，所述母液超滤系统7的出水口与所述母液超滤产水池8的进水口连通；
洗水调节池9；
洗水冷却塔10，所述洗水调节池9的出水口与所述洗水冷却塔10的进水口连通；
洗水混凝沉淀池11，所述洗水冷却塔10的出水口与所述洗水混凝沉淀池11的进水口连通；
洗水沉淀产水池12，所述洗水混凝沉淀池11的出水口与所述洗水沉淀产水池12的进水口连通；
洗水锰砂过滤器13，所述洗水沉淀产水池12的出水口与所述洗水锰砂过滤器13的进水口连通；
洗水超滤系统14，所述洗水锰砂过滤器13的出水口与所述洗水超滤系统14的进水口连通；
洗水超滤产水池15，所述洗水超滤系统14的出水口与所述洗水超滤产水池15的进水口连通；
一级RO系统16，所述洗水超滤产水池15的出水口与所述一级RO系统16的进水口连通，所述一级RO系统16的出水口分别与一级RO产水池17的进水口和母液超滤产水池8的进水口连通；
淡水反渗透系统18，所述一级RO产水池17的出水口所述淡水反渗透系统18的进水口连通；
离子交换器19，所述母液超滤产水池8的出水口与所述离子交换器19的进水口连通；
中间水池20，所述离子交换器19的出水口与所述中间水池20的进水口连通；
膜浓缩系统21，所述中间水池20的出水口与所述膜浓缩系统21的进水口连通；
蒸发系统22，所述膜浓缩系统21的出水口与所述蒸发系统22的进水口连通。
优选地，所述母液超滤系统7和洗水超滤系统14均采用外压式中空纤维超滤膜。
优选地，所述外压式中空纤维超滤膜的材质为聚偏二氟乙烯。
优选地，所述洗水混凝沉淀池11的进水端设置管道混合器，通过所述管道混合器的加药口添加氨水。
优选地，所述母液混合反应池3的进水端设置管道混合器，通过所述管道混合器的加药口添加氨水。
优选地，所述离子交换器19内填充螯合性树脂。
优选地，以螯合钙计，所述离子交换器19的体积交换容量为0.5mmol/mL，湿视密度为0.72～0.78g/mL，湿真密度为1.15～1.25g/mL。
优选地，所述膜浓缩系统21采用两级高压和超高压膜系统。
优选地，所述淡水反渗透系统18采用两级膜脱盐。
优选地，所述淡水反渗透系统18包括二级反渗透系统和三级反渗透系统。
本实用新型提供了一种磷酸铁废水中金属离子的高效去除系统，包括母液调节池1；母液冷却塔2，所述母液调节池1的出水口与所述母液冷却塔2的进水口连通；母液混合反应池3，所述母液冷却塔2的出水口与所述母液混合反应池3的进水口连通；板框压滤机4，所述母液混合反应池3的出水口与所述板框压滤机4的进水口连通；板框产水池5，所述板框压滤机4的出水口与所述板框产水池5的进水口连通；母液锰砂过滤器6，所述板框产水池5的出水口与所述母液锰砂过滤器6的进水口连通；母液超滤系统7，所述母液锰砂过滤器6的出水口与所述母液超滤系统7的进水口连通；母液超滤产水池8，所述母液超滤系统7的出水口与所述母液超滤产水池8的进水口连通；洗水调节池9；洗水冷却塔10，所述洗水调节池9的出水口与所述洗水冷却塔10的进水口连通；洗水混凝沉淀池11，所述洗水冷却塔10的出水口与所述洗水混凝沉淀池11的进水口连通；洗水沉淀产水池12，所述洗水混凝沉淀池11的出水口与所述洗水沉淀产水池12的进水口连通；洗水锰砂过滤器13，所述洗水沉淀产水池12的出水口与所述洗水锰砂过滤器13的进水口连通；洗水超滤系统14，所述洗水锰砂过滤器13的出水口与所述洗水超滤系统14的进水口连通；洗水超滤产水池15，所述洗水超滤系统14的出水口与所述洗水超滤产水池15的进水口连通；一级RO系统16，所述洗水超滤产水池15的出水口与所述一级RO系统16的进水口连通，所述一级RO系统16的出水口分别与一级RO产水池17的进水口和母液超滤产水池8的进水口连通；淡水反渗透系统18，所述一级RO产水池17的出水口所述淡水反渗透系统18的进水口连通；离子交换器19，所述母液超滤产水池8的出水口与所述离子交换器19的进水口连通；中间水池20，所述离子交换器19的出水口与所述中间水池20的进水口连通；膜浓缩系统21，所述中间水池20的出水口与所述膜浓缩系统21的进水口连通；蒸发系统22，所述膜浓缩系统21的出水口与所述蒸发系统22的进水口连通。
本实用新型采用洗水混凝沉淀池、洗水混凝沉淀池(氨水加药)+离子交换器(螯合树脂)吸附对废水中的金属离子进行双重去除，保证金属离子不会进入到后端膜浓缩系统，同时，树脂产生的再生废液不会排向系统外部，造成对环境污染，而是回流至母液调节池，即系统前端，再次进入母液混合反应池对金属离子进行高效去除，同时氨水加药+螯合树脂的组合可以大大降低氨水的加药量，从总体上来讲，可以有效降低系统的药剂成本，最终实现回用水TDS≤10mg/L，浓液TDS≥250000mg/L。
本实用新型适用于磷酸铁废水的处理，同时也适用原磷酸铁废水工艺改造，适用范围广。
附图说明
图1为本实用新型提供的磷酸铁废水中金属离子的高效去除系统的结构示意图，其中1为母液调节池，2为母液冷却塔，3为母液混合反应池，4为板框压滤机，5为板框产水池，6为母液锰砂过滤器，7为母液超滤系统，8为母液超滤产水池，9为洗水调节池，10为洗水冷却塔，11为洗水混凝沉淀池，12为洗水沉淀产水池，13为洗水锰砂过滤器，14为洗水超滤系统，15为洗水超滤产水池，16为一级RO系统，17为一级RO产水池，18为淡水反渗透系统，19为离子交换器，20为中间水池，21为膜浓缩系统，22为蒸发系统。
具体实施方式
本实用新型提供了一种磷酸铁废水中金属离子的高效去除系统，包括：
母液调节池1；
母液冷却塔2，所述母液调节池1的出水口与所述母液冷却塔2的进水口连通；
母液混合反应池3，所述母液冷却塔2的出水口与所述母液混合反应池3的进水口连通；
板框压滤机4，所述母液混合反应池3的出水口与所述板框压滤机4的进水口连通；
板框产水池5，所述板框压滤机4的出水口与所述板框产水池5的进水口连通；
母液锰砂过滤器6，所述板框产水池5的出水口与所述母液锰砂过滤器6的进水口连通；
母液超滤系统7，所述母液锰砂过滤器6的出水口与所述母液超滤系统7的进水口连通；
母液超滤产水池8，所述母液超滤系统7的出水口与所述母液超滤产水池8的进水口连通；
洗水调节池9；
洗水冷却塔10，所述洗水调节池9的出水口与所述洗水冷却塔10的进水口连通；
洗水混凝沉淀池11，所述洗水冷却塔10的出水口与所述洗水混凝沉淀池11的进水口连通；
洗水沉淀产水池12，所述洗水混凝沉淀池11的出水口与所述洗水沉淀产水池12的进水口连通；
洗水锰砂过滤器13，所述洗水沉淀产水池12的出水口与所述洗水锰砂过滤器13的进水口连通；
洗水超滤系统14，所述洗水锰砂过滤器13的出水口与所述洗水超滤系统14的进水口连通；
洗水超滤产水池15，所述洗水超滤系统14的出水口与所述洗水超滤产水池15的进水口连通；
一级RO系统16，所述洗水超滤产水池15的出水口与所述一级RO系统16的进水口连通，所述一级RO系统16的出水口分别与一级RO产水池17的进水口和母液超滤产水池8的进水口连通；
淡水反渗透系统18，所述一级RO产水池17的出水口所述淡水反渗透系统18的进水口连通；
离子交换器19，所述母液超滤产水池8的出水口与所述离子交换器19的进水口连通；
中间水池20，所述离子交换器19的出水口与所述中间水池20的进水口连通；
膜浓缩系统21，所述中间水池20的出水口与所述膜浓缩系统21的进水口连通；
蒸发系统22，所述膜浓缩系统21的出水口与所述蒸发系统22的进水口连通。
图1为本实用新型提供的磷酸铁废水中金属离子的高效去除系统的结构示意图，其中1为母液调节池，2为母液冷却塔，3-母液混合反应池，4为板框压滤机，5为板框产水池，6为母液锰砂过滤器，7为母液超滤系统，8为母液超滤产水池，9为洗水调节池，10为洗水冷却塔，11为洗水混凝沉淀池，12为洗水沉淀产水池，13为洗水锰砂过滤器，14为洗水超滤系统，15为洗水超滤产水池，16为一级RO系统，17为一级RO产水池，18为淡水反渗透系统，19为离子交换器，20为中间水池，21为膜浓缩系统，22为蒸发系统。
下面结合图1，对本实用新型进行说明。
本实用新型提供的高效去除系统包括母液调节池1，磷酸铁母液来水优选通过来水管道进入母液调节池1，进水温度优选为60～75℃。
本实用新型提供的高效去除系统包括母液冷却塔2，所述母液冷却塔2的出水温度优选为30～35℃，所述母液调节池1的出水优选在水泵的提升下进入母液冷却塔2，对来水进行降温。
本实用新型提供的高效去除系统包括母液混合反应池3。
在本实用新型中，所述磷酸铁母液来水水质较差，去除金属离子需要采用分级调节pH值，保证可以高效的去除金属离子。
在本实用新型中，所述母液混合反应池3的进水端优选设置管道混合器，通过所述管道混合器的加药口添加氨水，所述氨水的质量浓度优选为20％，优选调节pH值至5.5～5.6，因Fe(OH)3沉淀完全时的pH值为4.1，Al(OH)3沉淀完全时的pH值为5.2，Zn(OH)2开始沉淀时的pH值为5.4，所以母液中金属离子铁、铝可以与氨水反应完全生成氢氧化物沉淀，锌部分开始与氨水反应生成氢氧化物沉淀。
本实用新型提供的高效去除系统包括板框压滤机4，所述混合反应池3的出水通过板框压滤机4进行压滤，出水自流至板框产水池5。
本实用新型提供的高效去除系统包括母液锰砂过滤器6，所述板框产水池5的出水优选在水泵的提升下进入母液锰砂过滤器6，在吸附悬浮物、有机物、降低浑浊度、余氯的同时，可以对母液中剩余的铁离子进行吸附，对后端膜系统起到保护作用。
在本实用新型中，所述母液锰砂过滤器6的罐体内部优选锰砂和石英砂，所述锰砂的粒径优选为2～4mm和1～2mm，所述石英砂的粒径优选为0.65～1mm。
本实用新型提供的高效去除系统包括母液超滤系统7，所述母液锰砂过滤器6的出水进入母液超滤系统7，优选利用超滤膜0.03μm的孔径对细菌、病毒以及胶体颗粒等杂质进行拦截，有效地保障后续的水处理工艺的安全、洁净运行，所述母液超滤系统7的出水进入母液超滤产水池8。
在本实用新型中，所述母液超滤系统7优选采用外压式中空纤维超滤膜。
在本实用新型中，所述外压式中空纤维超滤膜的材质优选为聚偏二氟乙烯(PVDF)。
本实用新型提供的高效去除系统包括洗水调节池9，磷酸铁洗水来水水质较好，去除金属离子可以不分级调节pH值，即可高效的去除金属离子，所述磷酸铁洗水的进水温度优选为50～65℃。
本实用新型提供的高效去除系统包括洗水冷却塔10，所述洗水调节池9的出水优选在水泵的提升下进入洗水冷却塔10，所述洗水冷却塔10的出水温度优选为30～35℃。
本实用新型提供的高效去除系统包括洗水混凝沉淀池11。
在本实用新型中，所述洗水混凝沉淀池11的进水端设置管道混合器，通过所述管道混合器的加药口添加氨水，所述氨水的质量浓度优选为20％，优选调节pH值至8.5～8.6，磷酸铁洗水中金属离子锌、铁、铝与氨水反应完全生成氢氧化物沉淀。
本实用新型提供的高效去除系统包括洗水沉淀产水池12，所述洗水混凝沉淀池11的出水进入所述洗水沉淀产水池12。
本实用新型提供的高效去除系统包括洗水锰砂过滤器13，所述洗水沉淀产水池12的出水优选在水泵的提升下进入洗水锰砂过滤器13，去除来水中的悬浮物、胶体及部分铁、锰。
在本实用新型中，所述洗水锰砂过滤器13的罐体内部优选锰砂和石英砂，所述锰砂的粒径优选为2～4mm和1～2mm，所述石英砂的粒径优选为0.65～1mm。
本实用新型提供的高效去除系统包括洗水超滤系统14，优选利用超滤膜0.03μm的孔径对细菌、病毒以及胶体颗粒等杂质进行拦截，有效地保障后续的水处理工艺的安全、洁净运行，所述洗水超滤系统14的出水进入洗水超滤产水池15，所述洗水超滤系统14的设计通量优选为35～40LMH。
在本实用新型中，所述洗水超滤系统14优选采用外压式中空纤维超滤膜。
在本实用新型中，所述外压式中空纤维超滤膜的材质优选为聚偏二氟乙烯(PVDF)。
在本实用新型中，所述洗水超滤产水池15的出水优选在水泵的提升下进入所述一级RO系统16进行浓缩脱盐。
本实用新型提供的高效去除系统包括一级RO产水池17，所述一级RO产水池17的出水进入淡水反渗透系统18，浓水进入母液超滤产水池8。
在本实用新型中，所述淡水反渗透系统18采用两级膜脱盐。
在本实用新型中，所述淡水反渗透系统18包括二级反渗透系统和三级反渗透系统。
在本实用新型中，所述淡水反渗透系统18优选使回用水TDS≤10mg/L，所述淡水反渗透系统18的浓水优选进入母液超滤产水池8，在增压泵的提升下进入离子交换器19，实现对来水中二价金属离子的去除，二级反渗透系统最终实现出水TDS≤10mg/L。
在本实用新型中，所述离子交换器19内优选填充螯合性树脂，针对性去除二价阳离子，高效去除来水中的正二价金属离子，保证金属离子不进入后端的膜系统，延长膜元件的使用寿命。
在本实用新型中，以螯合钙计，所述离子交换器19的体积交换容量优选为0.5mmol/mL，湿视密度优选为0.72～0.78g/mL，湿真密度优选为1.15～1.25g/mL。
在本实用新型中，所述螯合性树脂的功能基团优选为亚胺基二乙酸。
在本实用新型中，所述螯合性树脂优选采用KOH和H2SO4对螯合性树脂进行再生，优选依次利用树脂体积2～3倍的3～4wt％H2SO4溶液和4～5wt％KOH溶液，实现酸再生，碱转型，即利用H2SO4中的H+对树脂吸附的金属离子进行再生替换，再利用KOH中的OH-与吸附下来的金属离子结合，再生产生的废液回流至母液调节池1中，利用母液混合反应池3中添加氨水对金属离子再次去除，整个系统实现高度的稳定。
在本实用新型中，所述离子交换器19的反洗流速优选为10～15m/h，时间优选为10～20min。
本实用新型提供的高效去除系统包括中间水池20。
本实用新型提供的高效去除系统包括膜浓缩系统21。
在本实用新型中，所述膜浓缩系统21采用两级高压和超高压膜系统，实现TDS≥250000mg/L。
本实用新型提供的高效去除系统包括蒸发系统22。
在本实用新型中优选还包括系统自动监测系统，所述系统自动监测系统优选利用各种检测仪表对主要工艺参数进行测量、指示或记录，主要包含氨水加药量监测、pH监测、ORP监测、电导率监测、压力监测和各个系统进出水流量监测。
为了进一步说明本实用新型，下面结合实例对本实用新型提供的磷酸铁废水中金属离子的高效去除系统进行详细地描述，但不能将它们理解为对本实用新型保护范围的限定。
实施例1
在图1所示的磷酸铁废水中金属离子的高效去除系统中进行磷酸铁废水中金属离子的高效去除，步骤如下：
(1)母液调节池1，磷酸铁母液来水首先进入母液调节池1，进水温度为75℃，进水Fe2+为490mg/L，Al3+为28mg/L，Zn2+为8mg/L，K+为90mg/L，Mg2+为800mg/L，TDS为66000mg/L，进水量为295m3/h，在水泵的提升下进入母液冷却塔2，对来水进行降温，保证出水温度为35℃；
(2)母液混合反应池3，母液冷却塔2出水自流进入母液混合反应池3，池体内添加氨水，调节pH值至5.5，氨水浓度为20wt％，氨水的加药量为2020ppm；
(3)板框压滤机4，母液混合反应池3出水通过板框压滤机4进行压滤，出水自流至板框产水池5，板框压滤机4的压滤面积为500m2，数量为3台，板框产水池5出水进入母液锰砂过滤器6；
(4)母液锰砂过滤器6，板框产水池5出水在水泵的提升下进入母液锰砂过滤器6，去除来水中的悬浮物、胶体及部分铁、锰，罐体内部装填锰砂2～4mm，46400Kg，锰砂1～2mm，46400Kg，石英砂0.65～1mm，46400Kg，流速为8m/h，数量为8台；
(5)母液超滤系统7，母液锰砂过滤器6出水进入母液超滤系统7，利用超滤膜0.03μm的孔径对细菌、病毒以及胶体颗粒等杂质进行拦截可以有效地保障后续的水处理工艺的安全、洁净运行，出水进入母液超滤产水池8，超滤膜材质为PVDF，单支膜面积为77m2；
(6)离子交换器19，母液超滤产水池8的出水在水泵的提升下进入离子交换器19，罐体内装填螯合树脂，可针对性去除二价阳离子，出水进入膜浓缩系统，再生利用树脂体积2倍的3wt％H2SO4溶液和4wt％KOH溶液，树脂装填量为121m3，6台；
(7)膜浓缩系统21：离子交换器19出水先进入中间水池20，中间水池20出水再进入膜浓缩系统21，利用两级膜浓缩，最终实现TDS：251600mg/L，最终浓水进入蒸发系统22；
(8)洗水调节池9，磷酸铁洗水来水首先进入调节池，进水温度为65℃，进水Fe2+为45mg/L，Al3+为5mg/L，Zn2+为4mg/L，K+为15mg/L，Mg2+为50mg/L，TDS为15000mg/L，进水量为1100m3/h，在水泵的提升下进入洗水冷却塔10，保证出水温度为35℃，对来水进行降温；
(9)洗水混凝沉淀池11，洗水冷却塔10出水进入洗水混凝沉淀池11，池体内添加氨水调节pH值至8.5，氨水浓度为20wt％，出水进入洗水沉淀产水池12，加药量为1500ppm；
(10)洗水锰砂过滤器13，洗水沉淀池产水池12出水在水泵的提升下进入洗水锰砂过滤器13，去除来水中的悬浮物、胶体及部分铁、锰，罐体内部装填锰砂2～4mm，104400Kg，锰砂1～2mm，104400Kg，石英砂0.65～1mm，104400Kg，设计滤速为8m/h；
(11)洗水超滤系统14，洗水锰砂过滤器13出水进入洗水超滤系统14，利用超滤膜0.03μm的孔径对细菌、病毒以及胶体颗粒等杂质进行拦截可以有效地保障后续的水处理工艺的安全、洁净运行，出水进入洗水超滤产水池15，超滤膜材质为PVDF，单支膜面积为77m2；
(12)一级RO系统16，洗水超滤产水池15出水在水泵的提升下进入一级RO系统16进行浓缩脱盐，出水先进入一级RO产水池17后，再进入淡水反渗透系统18，浓水进入母液超滤产水池8；
(13)淡水反渗透系统18，利用两级膜脱盐，使最终回用水TDS为6mg/L，淡水反渗透产生的浓水进入母液超滤产水池，在增压泵的提升下进入离子交换器19，实现对来水中二价金属离子的去除，最终实现出水TDS为6mg/L。
实施例2
在图1所示的磷酸铁废水中金属离子的高效去除系统中进行磷酸铁废水中金属离子的高效去除，步骤如下：
(1)母液调节池1，磷酸铁母液来水首先进入母液调节池1，进水温度为75℃，进水Fe2+为450mg/L，Al3+为25mg/L，Zn2+为7mg/L，K+为80mg/L，Mg2+为790mg/L，TDS为65000mg/L，进水量为295m3/h，在水泵的提升下进入母液冷却塔2，对来水进行降温，保证出水温度为35℃；
(2)母液混合反应池3，母液冷却塔2出水自流进入母液混合反应池3，池体内添加氨水，调节pH值至5.5，氨水浓度为20wt％，氨水的加药量为1980ppm；
(3)板框压滤机4，母液混合反应池3出水通过板框压滤机4进行压滤，出水自流至板框产水池5，板框压滤机4的压滤面积为500m2，数量为3台，板框产水池5出水进入母液锰砂过滤器6；
(4)母液锰砂过滤器6，板框产水池5出水在水泵的提升下进入母液锰砂过滤器6，去除来水中的悬浮物、胶体及部分铁、锰，罐体内部装填锰砂2～4mm，46400Kg，锰砂1～2mm，46400Kg，石英砂0.65～1mm，46400Kg，流速为8m/h，数量为8台；
(5)母液超滤系统7，母液锰砂过滤器6出水进入母液超滤系统7，利用超滤膜0.03μm的孔径对细菌、病毒以及胶体颗粒等杂质进行拦截可以有效地保障后续的水处理工艺的安全、洁净运行，出水进入母液超滤产水池8，超滤膜材质为PVDF，单支膜面积为77m2；
(6)离子交换器19，母液超滤产水池8的出水在水泵的提升下进入离子交换器19，罐体内装填螯合树脂，可针对性去除二价阳离子，出水进入膜浓缩系统，再生利用树脂体积3倍的4wt％H2SO4溶液和5wt％KOH溶液，树脂装填量为121m3，6台；
(7)膜浓缩系统21：离子交换器19出水先进入中间水池20，中间水池20出水再进入膜浓缩系统21，利用两级膜浓缩，最终实现TDS：251527mg/L，最终浓水进入蒸发系统22；
(8)洗水调节池9，磷酸铁洗水来水首先进入调节池，进水温度为65℃，进水Fe2+为43mg/L，Al3+为6mg/L，Zn2+为2mg/L，K+为20mg/L，Mg2+为60mg/L，TDS为14900mg/L，进水量为1100m3/h，在水泵的提升下进入洗水冷却塔10，保证出水温度为35℃，对来水进行降温；
(9)洗水混凝沉淀池11，洗水冷却塔10出水进入洗水混凝沉淀池11，池体内添加氨水调节pH值至8.5，氨水浓度为20wt％，出水进入洗水沉淀产水池12，加药量为1480ppm；
(10)洗水锰砂过滤器13，洗水沉淀池产水池12出水在水泵的提升下进入洗水锰砂过滤器13，去除来水中的悬浮物、胶体及部分铁、锰，罐体内部装填锰砂2～4mm，104400Kg，锰砂1～2mm，104400Kg，石英砂0.65～1mm，104400Kg，设计滤速为8m/h；
(11)洗水超滤系统14，洗水锰砂过滤器13出水进入洗水超滤系统14，利用超滤膜0.03μm的孔径对细菌、病毒以及胶体颗粒等杂质进行拦截可以有效地保障后续的水处理工艺的安全、洁净运行，出水进入洗水超滤产水池15，超滤膜材质为PVDF，单支膜面积为77m2；
(12)一级RO系统16，洗水超滤产水池15出水在水泵的提升下进入一级RO系统16进行浓缩脱盐，出水先进入一级RO产水池17后，再进入淡水反渗透系统18，浓水进入母液超滤产水池8；
(13)淡水反渗透系统18，利用两级膜脱盐，使最终回用水TDS为5.5mg/L，淡水反渗透产生的浓水进入母液超滤产水池，在增压泵的提升下进入离子交换器19，实现对来水中二价金属离子的去除，最终实现出水TDS为5.5mg/L。
对比例(实施例1的对比案例，只添加氨水，不使用树脂)：
(1)母液调节池1，磷酸铁母液来水首先进入母液调节池1，进水温度为75℃，进水Fe2+为490mg/L，Al3+为28mg/L，Zn2+为8mg/L，K+为90mg/L，Mg2+为800mg/L，TDS为66000mg/L，进水量为295m3/h，在水泵的提升下进入母液冷却塔2，对来水进行降温，保证出水温度为35℃；
(2)母液混合反应池3，母液冷却塔2出水自流进入母液混合反应池3，池体内添加氨水，调节pH值至5.5，氨水浓度为20wt％，氨水的加药量为2020ppm，再次加入氨水调节pH至8.5，氨水的加药量为4990ppm；
(3)板框压滤机4，母液混合反应池3出水通过板框压滤机4进行压滤，出水自流至板框产水池5，板框压滤机4的压滤面积为500m2，数量为3台，板框产水池5出水进入母液锰砂过滤器6；
(4)母液锰砂过滤器6，板框产水池5出水在水泵的提升下进入母液锰砂过滤器6，去除来水中的悬浮物、胶体及部分铁、锰，罐体内部装填锰砂2～4mm，46400Kg，锰砂1～2mm，46400Kg，石英砂0.65～1mm，46400Kg，流速为8m/h，数量为8台；
(5)母液超滤系统7，母液锰砂过滤器6出水进入母液超滤系统7，利用超滤膜0.03μm的孔径对细菌、病毒以及胶体颗粒等杂质进行拦截可以有效地保障后续的水处理工艺的安全、洁净运行，出水进入母液超滤产水池8，超滤膜材质为PVDF，单支膜面积为77m2；不含有离子交换器19；
(6)膜浓缩系统21：母液超滤产水池8出水先进入中间水池20，中间水池20出水再进入膜浓缩系统21，利用两级膜浓缩，最终实现TDS：151600mg/L，最终浓水进入蒸发系统22；
(7)洗水调节池9，磷酸铁洗水来水首先进入调节池，进水温度为65℃，进水Fe2+为45mg/L，Al3+为5mg/L，Zn2+为4mg/L，K+为15mg/L，Mg2+为50mg/L，TDS为15000mg/L，进水量为1100m3/h，在水泵的提升下进入洗水冷却塔10，保证出水温度为35℃，对来水进行降温；
(8)洗水混凝沉淀池11，洗水冷却塔10出水进入洗水混凝沉淀池11，池体内添加氨水调节pH值至8.5，氨水浓度为20wt％，出水进入洗水沉淀产水池12，加药量为1500ppm；
(9)洗水锰砂过滤器13，洗水沉淀池产水池12出水在水泵的提升下进入洗水锰砂过滤器13，去除来水中的悬浮物、胶体及部分铁、锰，罐体内部装填锰砂2～4mm，104400Kg，锰砂1～2mm，104400Kg，石英砂0.65～1mm，104400Kg，设计滤速为8m/h；
(10)洗水超滤系统14，洗水锰砂过滤器13出水进入洗水超滤系统14，利用超滤膜0.03μm的孔径对细菌、病毒以及胶体颗粒等杂质进行拦截可以有效地保障后续的水处理工艺的安全、洁净运行，出水进入洗水超滤产水池15，超滤膜材质为PVDF，单支膜面积为77m2，数量为380支；
(11)一级RO系统16，洗水超滤产水池15出水在水泵的提升下进入一级RO系统16进行浓缩脱盐，出水先进入一级RO产水池17后，再进入淡水反渗透系统18，浓水进入母液超滤产水池8；
(12)淡水反渗透系统18，利用两级膜脱盐，使最终回用水TDS为6mg/L，淡水反渗透产生的浓水进入母液超滤产水池，在增压泵的提升下进入离子交换器19，实现对来水中二价金属离子的去除，最终实现出水TDS为6mg/L。
综上所述：
实施例1中，添加氨水调节pH值至5.5，加药量为2020ppm，树脂的添加量为121m3，对比例中，添加氨水调节pH值至5.5，加药量为2020ppm，再添加氨水调节pH值至8.5，加药量为4990ppm，进水量均为295m3/h。
实施例1中氨水+树脂的吨水药剂成本为：12.7元/吨；对比例中氨水的吨水药剂成本为：42.06元/吨；因此实施例1在保证处理效果的同时，可以很大程度的降低吨水运行成本。
同时实施例1、2可以将最终的TDS浓缩至≥250000mg/L，对比例将最终的TDS浓缩至≥150000mg/L，因此相较于对比例的工艺，实施例1、2可以将浓缩倍率提升1.6倍。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并非对本实用新型作任何形式上的限制。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)
1.一种磷酸铁废水中金属离子的高效去除系统，其特征在于，包括：
母液调节池(1)；
母液冷却塔(2)，所述母液调节池(1)的出水口与所述母液冷却塔(2)的进水口连通；
母液混合反应池(3)，所述母液冷却塔(2)的出水口与所述母液混合反应池(3)的进水口连通；
板框压滤机(4)，所述母液混合反应池(3)的出水口与所述板框压滤机(4)的进水口连通；
板框产水池(5)，所述板框压滤机(4)的出水口与所述板框产水池(5)的进水口连通；
母液锰砂过滤器(6)，所述板框产水池(5)的出水口与所述母液锰砂过滤器(6)的进水口连通；
母液超滤系统(7)，所述母液锰砂过滤器(6)的出水口与所述母液超滤系统(7)的进水口连通；
母液超滤产水池(8)，所述母液超滤系统(7)的出水口与所述母液超滤产水池(8)的进水口连通；
洗水调节池(9)；
洗水冷却塔(10)，所述洗水调节池(9)的出水口与所述洗水冷却塔(10)的进水口连通；
洗水混凝沉淀池(11)，所述洗水冷却塔(10)的出水口与所述洗水混凝沉淀池(11)的进水口连通；
洗水沉淀产水池(12)，所述洗水混凝沉淀池(11)的出水口与所述洗水沉淀产水池(12)的进水口连通；
洗水锰砂过滤器(13)，所述洗水沉淀产水池(12)的出水口与所述洗水锰砂过滤器(13)的进水口连通；
洗水超滤系统(14)，所述洗水锰砂过滤器(13)的出水口与所述洗水超滤系统(14)的进水口连通；
洗水超滤产水池(15)，所述洗水超滤系统(14)的出水口与所述洗水超滤产水池(15)的进水口连通；
一级RO系统(16)，所述洗水超滤产水池(15)的出水口与所述一级RO系统(16)的进水口连通，所述一级RO系统(16)的出水口分别与一级RO产水池(17)的进水口和母液超滤产水池(8)的进水口连通；
淡水反渗透系统(18)，所述一级RO产水池(17)的出水口所述淡水反渗透系统(18)的进水口连通；
离子交换器(19)，所述母液超滤产水池(8)的出水口与所述离子交换器(19)的进水口连通；
中间水池(20)，所述离子交换器(19)的出水口与所述中间水池(20)的进水口连通；
膜浓缩系统(21)，所述中间水池(20)的出水口与所述膜浓缩系统(21)的进水口连通；
蒸发系统(22)，所述膜浓缩系统(21)的出水口与所述蒸发系统(22)的进水口连通。
2.根据权利要求1所述的高效去除系统，其特征在于，所述母液超滤系统(7)和洗水超滤系统(14)均采用外压式中空纤维超滤膜。
3.根据权利要求2所述的高效去除系统，其特征在于，所述外压式中空纤维超滤膜的材质为聚偏二氟乙烯。
4.根据权利要求1所述的高效去除系统，其特征在于，所述洗水混凝沉淀池(11)的进水端设置管道混合器，通过所述管道混合器的加药口添加氨水。
5.根据权利要求1所述的高效去除系统，其特征在于，所述母液混合反应池(3)的进水端设置管道混合器，通过所述管道混合器的加药口添加氨水。
6.根据权利要求1所述的高效去除系统，其特征在于，所述离子交换器(19)内填充螯合性树脂。
7.根据权利要求1或6所述的高效去除系统，其特征在于，以螯合钙计，所述离子交换器(19)的体积交换容量为0.5mmol/mL，湿视密度为0.72～0.78g/mL，湿真密度为1.15～1.25g/mL。
8.根据权利要求1所述的高效去除系统，其特征在于，所述膜浓缩系统(21)采用两级高压和超高压膜系统。
9.根据权利要求1所述的高效去除系统，其特征在于，所述淡水反渗透系统(18)采用两级膜脱盐。
10.根据权利要求1或9所述的高效去除系统，其特征在于，所述淡水反渗透系统(18)包括二级反渗透系统和三级反渗透系统。
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