CN220502862U - 一种三元前驱体生产高盐废水处理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三元前驱体生产高盐废水处理设备，属于三元前驱体废水处理设备技术领域。本实用新型包括臭氧发生系统、臭氧高级氧化系统、密闭旋流气浮系统、板框过滤系统以及PH调节系统。PH调节系统接入生产废水进水阀前端并通过管道接入原料液与臭氧水高效混合装置，臭氧发生系统的臭氧发生装置通过臭氧进气阀依次接入臭氧高效投加装置、原料液与臭氧水高效混合装置，原料液与臭氧水高效混合装置与臭氧高级氧化系统的臭氧高级氧化反应器连接，密闭旋流溶气气浮罐依次接入板框过滤系统的压滤机原料罐、板框压滤机。本实用新型可以大幅降低系统结垢、起泡、板框堵塞等风险，改善元明粉晶体成核和生长条件，提升蒸发冷凝液水质的指标。

Description

一种三元前驱体生产高盐废水处理设备

技术领域

本实用新型属于三元前驱体废水处理设备技术领域，尤其涉及一种三元前驱体生产高盐废水处理设备。

背景技术

三元前驱体是锂离子电池三元正极材料的主要生产原料。目前三元前驱体生产废水主要来自萃取系统和合成系统，其中合成系统产生的硫酸钠废水碱度较高，几乎不含重金属及有机物；萃取系统的废水成分较为复杂，含有杂质离子和有机成分。原料液中的杂质、有机成分以及pH值对蒸发结晶过程产生较大影响。目前大多数采用蒸发结晶工艺进行处理，原料液预处理工艺存在处理效果差导致蒸发结晶器结垢、影响结晶生长、影响产品纯度、料液起泡影响压缩机的安全使用等问题。本发明针对蒸发结晶前处理工艺运行存在的问题设计开发出一种三元前驱体生产高盐废水预处理成套设备，通过蒸发结晶前处理工艺对溶液的有效净化，可以大幅降低系统结垢、起泡等风险，改善元明粉(硫酸钠)晶体成核和生长条件，对于产品粒径和纯度等有一定的保障，通过预处理去除有机物并提升蒸发冷凝液水质的指标。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种三元前驱体生产高盐废水处理设备，旨在解决所述背景技术中现有三元前驱体预处理工艺存在处理效果差导致蒸发结晶器结垢、影响结晶生长、影响产品纯度、料液起泡影响压缩机的安全使用等问题。为实现所述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种三元前驱体生产高盐废水处理设备，包括臭氧发生系统、臭氧高级氧化系统、密闭旋流气浮系统、板框过滤系统以及PH调节系统。PH调节系统接入生产废水进水阀前端并通过管道接入原料液与臭氧水高效混合装置，将原料液的PH调节至7～9以利于结晶；臭氧发生系统的臭氧发生装置通过臭氧进气阀依次接入臭氧高效投加装置、原料液与臭氧水高效混合装置，原料液与臭氧水高效混合装置与臭氧高级氧化系统的臭氧高级氧化反应器连接，使得溶解臭氧的污水在反应器可以和固体催化剂进行充分接触提高污染物去除率。臭氧高级氧化反应器接入密闭旋流气浮系统的密闭旋流溶气气浮罐对液体进行排油处理。密闭旋流溶气气浮罐依次接入板框过滤系统的压滤机原料罐、板框压滤机，板框压滤机分别通过板框压滤机排泥口、板框压滤机出水口排泥排水，臭氧高级氧化反应器、密闭旋流溶气气浮罐、压滤机原料罐的排污阀与污水管道连接。该技术方案通过蒸发结晶前处理工艺对溶液的有效净化，可以大幅降低系统结垢、起泡等风险，改善元明粉(硫酸钠)晶体成核和生长条件，对于产品粒径和纯度等有一定的保障；通过预处理去除有机物还可以提升蒸发冷凝液水质的指标。

对前述方案的进一步描述，PH调节系统包括水质改性剂投药装置与液体催化剂投药装置，生产废水进水阀依次与臭氧高级氧化进料泵、臭氧高级氧化进水流量计、臭氧高级氧化进料泵出口调节阀、原料液与臭氧水高效混合装置连接。采用双氧水与氢氧化钠对原液水进行PH调节，并通入臭氧实现臭氧与原料液进行高效混合反应。

对前述方案的进一步描述，臭氧高级氧化系统的臭氧高级氧化反应器内部设有若干臭氧催化剂及填料，臭氧高级氧化反应器的顶部通过臭氧高级氧化反应器压力变送器、臭氧高级氧化反应器排气调节阀与尾气处理系统连接。臭氧高级氧化反应器的侧边设有臭氧高级氧化反应器液位变送器，臭氧高级氧化反应器液位变送器通过臭氧高级氧化反应器排水调节阀接入密闭旋流溶气气浮罐。臭氧高级氧化反应器下方设有臭氧投加泵进口阀，臭氧投加泵进口阀依次与流量计、臭氧投加泵、臭氧高效投加装置、原料液与臭氧水高效混合装置连接；臭氧高级氧化反应器底部的臭氧反应器排污阀与污水管道连接。臭氧高级氧化反应器采用耐臭氧的316L材料，臭氧高级氧化反应器的操作压力可以达到200-600Kpa，可以加快传质速率，提高臭氧催化氧化效率。臭氧高级氧化反应器使得溶解臭氧的污水在反应器可以和固体催化剂进行充分接触提高污染物去除率。

更优的是，臭氧高级氧化反应器底部的还设有臭氧反应器反洗气入口阀，臭氧反应器反洗气入口阀与压缩空气阀门连接，压缩空气进入气体反洗装置不断地曝气，松动填料层，使填料层膨胀，再通过清水将吹散的悬浮状态污垢冲洗出去。

更优的是，臭氧反应催化剂为金属离子负载型臭氧催化剂，该催化剂催化效率稳定，能在该种高含盐、含油废水中保持良好的催化活性，催化剂使用寿命长，溶出率低且抗磨性能好，使用寿命在≥5年。

对前述方案的进一步描述，密闭旋流溶气气浮罐的侧边排水口依次与高效溶气泵、密闭旋流溶气气浮稳定罐、微气泡释放阀、密闭旋流溶气气浮罐进水口连接，压缩空气通过调压阀、溶气泵进气阀接入高效溶气泵，密闭旋流溶气气浮稳定罐通过稳定罐排气阀接入排污系统。密闭旋流溶气气浮罐的顶部通过密闭旋流溶气气浮罐压力变送器、密闭旋流溶气气浮排气调节阀接入尾气处理系统。密闭旋流溶气气浮罐的密闭旋流溶气气浮排污阀接入排污系统，密闭旋流溶气气浮罐通过密闭旋流溶气气浮罐液位变送器、密闭旋流溶气气浮出水调节阀接入压滤机原料罐的进水口。通过高效溶气泵将压缩空气混合，溶气水通过微气泡释放装置释放出大量微气泡与投加混凝剂的原水充分混合，混合后进入密闭旋流溶气气浮罐中进行浮选，脱稳后的污染物形成絮体后与溶气水中的微气泡发生接触润湿与吸附等作用。在密闭旋流溶气气浮罐中完成固液分离过程，比重小于水的气浮体在浮力作用下上浮到界面并进入排污管排出罐体，处理后的水通过罐体下方出水管排出进入缓冲池。气浮工艺可以释放出污水中的大量气体包括残余臭氧，设置气浮工艺还可以起到消除泡沫的问题，防止出水混带泡沫进入后系统。采用气液多相流泵，液体和气体在泵的入口处同时被吸入随后在泵内增压过程中完成气液两相的溶解性混合，气体饱和度可达100％。

对前述方案的进一步描述，压滤机原料罐通过压滤机原料罐液位变送器与板框压滤机进料泵、板框压滤机进水口依次连接；板框压滤机的板框压滤机排泥口与排泥车间连接，板框压滤机的板框压滤机出水口与MVR管道连接。

臭氧高级氧化进水流量计前端接入反洗水泵，便于对臭氧高级氧化反应器进行反洗。

进一步的，臭氧发生系统、臭氧高级氧化系统、密闭旋流气浮系统、板框过滤系统以及PH调节系统的阀门、传感器、水泵、电机均通过PLC可编程逻辑控制器控制，实现整个设备的自动化运行。

与现有技术相比，本实用新型有以下有益效果：

三元前驱体原料液通过本设备通过进行预处理，可以脱出原料液中的有机物，大幅降低有机物在循环系统内的累积速度，改善蒸发和结晶条件。具体表现为以下几个方面：

1.预处理去除杂质后，减小杂质对硫酸钠结晶的影响，提升产品纯度；

2.去除有机物后减小料液的气泡程度。泡沫是气体分散在液相中形成的分散体系，是由于表面作用形成的。蒸发产生的二次蒸汽上升至料液表面，被连续液膜分开形成气泡。通常情况下，这些气泡并不稳定，会扩大并破裂，但当料液中存在有机物等成分时，循环浓缩后的溶液黏度增大，使得气泡的液膜强度提高，稳定性增大，气泡的形成剧增。此外有机成分还降低了液膜表面张力，增加了气泡稳定性。这将带来严重的影响，一方面，物料进入二次蒸汽冷凝水中，导致料液流失、冷凝水水质变差。另一方面对于MVR蒸发而言，二次蒸汽中夹带的盐分会附着在蒸汽压缩机叶片上，影响压缩机的安全使用。所以在进入蒸发系统前处理掉有机物将会大大降低以上影响。

3.硫酸钠结晶质量与溶液PH值相关。研究表明，当PH＞10时，硫酸钠在蒸发中的结晶困难，结晶的颗粒细小。在预处理后端将PH调节至7～9，更有利于结晶。

4.本预处理工艺采用密闭旋流溶气气浮进行除油，相较于传统气浮具有除油效率高、密闭微正压运行、能实现自动排水排油等优点。原料液在臭氧高级氧化工段可去除60％～80％COD。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的流程示意图；

图2为本实用新型实施例提供的原理框图；

图3为本实用新型实施例提供的各系统去除率表格。

其中，图中各附图标记：

1.臭氧发生系统；2.臭氧高级氧化系统；3.密闭旋流气浮系统；4.板框过滤系统；5.PH调节系统；

201.生产废水进水阀；202.臭氧高级氧化进料泵；203.臭氧高级氧化进水流量计；204.臭氧高级氧化进料泵出口调节阀；205.原料液与臭氧水高效混合装置；206.反洗水泵207.水质改性剂投药装置；208.液体催化剂投药装置；209.臭氧发生装置；210.臭氧进气阀；211.臭氧投加泵进口阀；212.流量计；213.臭氧投加泵；214.臭氧高效投加装置；215.臭氧催化剂及填料；218.臭氧高级氧化反应器压力变送器；219.臭氧高级氧化反应器排气调节阀；220.臭氧高级氧化反应器；221.臭氧高级氧化反应器液位变送器；222.臭氧高级氧化反应器排水调节阀；223.臭氧反应器反洗气入口阀；224.臭氧反应器排污阀；225.臭氧反应器排污阀；

300.密闭旋流溶气气浮罐；301.高效溶气泵；302.稳定罐排气阀；303.密闭旋流溶气气浮稳定罐；304.微气泡释放阀；305.密闭旋流溶气气浮罐压力变送器；306.密闭旋流溶气气浮排气调节阀；307.密闭旋流溶气气浮罐液位变送器；308.密闭旋流溶气气浮出水调节阀；309.密闭旋流溶气气浮排污阀；310.密闭旋流溶气气浮排污阀；311.调压阀；312.溶气泵进气阀；

400.压滤机原料罐；401.压滤机原料罐液位变送器；402.板框压滤机进料泵；403.板框压滤机进水口；404.板框压滤机；405.板框压滤机排泥口；406.板框压滤机出水口；407.压滤机原料罐排污阀。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解得更加透彻全面。

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案做进一步详细地说明。

请参阅图1、2，本实用新型的PH调节系统5接入生产废水进水阀201前端并通过管道接入原料液与臭氧水高效混合装置205，PH调节系统5包括水质改性剂投药装置207与液体催化剂投药装置208，水质改性剂投药装置207中为氢氧化钠，液体催化剂投药装置208中为双氧水，生产废水进水阀201依次与臭氧高级氧化进料泵202、臭氧高级氧化进水流量计203、臭氧高级氧化进料泵出口调节阀204、原料液与臭氧水高效混合装置205连接。采用双氧水与氢氧化钠对原液水进行PH调节，并通入臭氧实现臭氧与原料液进行高效混合反应，将原料液的PH调节至7～9以利于结晶。臭氧发生系统1的臭氧发生装置209通过臭氧进气阀210依次接入臭氧高效投加装置214、原料液与臭氧水高效混合装置205，原料液与臭氧水高效混合装置205与臭氧高级氧化系统2的臭氧高级氧化反应器220连接，使得溶解臭氧的污水在反应器可以和固体催化剂进行充分接触提高污染物去除率。臭氧发生系统1、臭氧高级氧化系统2、密闭旋流气浮系统3、板框过滤系统4以及PH调节系统5的阀门、传感器、水泵、电机均通过PLC可编程逻辑控制器控制，实现整个设备的自动化运行。

如图1所示，臭氧高级氧化系统2的臭氧高级氧化反应器220内部设有若干臭氧催化剂及填料215，臭氧高级氧化反应器220的顶部通过臭氧高级氧化反应器压力变送器218、臭氧高级氧化反应器排气调节阀219与尾气处理系统连接。臭氧高级氧化反应器220的侧边设有臭氧高级氧化反应器液位变送器221，臭氧高级氧化反应器液位变送器221通过臭氧高级氧化反应器排水调节阀222接入密闭旋流溶气气浮罐300。臭氧高级氧化反应器220下方设有臭氧投加泵进口阀211，臭氧投加泵进口阀211依次与流量计212、臭氧投加泵213、臭氧高效投加装置214、原料液与臭氧水高效混合装置205连接。臭氧高级氧化反应器220底部的臭氧反应器排污阀224与污水管道连接。臭氧高级氧化反应器220采用耐臭氧的316L材料，臭氧高级氧化反应器220的操作压力可以达到200-600Kpa，可以加快传质速率，提高臭氧催化氧化效率。臭氧高级氧化反应器220使得溶解臭氧的污水在反应器可以和固体催化剂进行充分接触提高污染物去除率。臭氧反应催化剂为金属离子负载型臭氧催化剂，该催化剂催化效率稳定，能在该种高含盐、含油废水中保持良好的催化活性，催化剂使用寿命长，溶出率低且抗磨性能好，使用寿命在≥5年。臭氧高级氧化反应器220底部的臭氧反应器反洗气入口阀223与压缩空气阀门连接，压缩空气进入气体反洗装置不断地曝气，松动填料层，使填料层膨胀，再通过清水将吹散的悬浮状态污垢冲洗出去。臭氧高级氧化反应器220接入密闭旋流气浮系统3的密闭旋流溶气气浮罐300对液体进行排油处理。

密闭旋流溶气气浮罐300依次接入板框过滤系统4的压滤机原料罐400、板框压滤机404，板框压滤机404分别通过板框压滤机排泥口405、板框压滤机出水口406排泥排水，臭氧高级氧化反应器220、密闭旋流溶气气浮罐300、压滤机原料罐400的排污阀与污水管道连接。密闭旋流溶气气浮罐300的侧边排水口依次与高效溶气泵301、密闭旋流溶气气浮稳定罐303、微气泡释放阀304、密闭旋流溶气气浮罐300进水口连接，压缩空气通过调压阀311、溶气泵进气阀312接入高效溶气泵301，密闭旋流溶气气浮稳定罐303通过稳定罐排气阀302接入排污系统。密闭旋流溶气气浮罐300的顶部通过密闭旋流溶气气浮罐压力变送器305、密闭旋流溶气气浮排气调节阀306接入尾气处理系统。密闭旋流溶气气浮罐300的密闭旋流溶气气浮排污阀309接入排污系统，密闭旋流溶气气浮罐300通过密闭旋流溶气气浮罐液位变送器307、密闭旋流溶气气浮出水调节阀308接入压滤机原料罐400的进水口。通过高效溶气泵301将压缩空气混合，溶气水通过微气泡释放装置释放出大量微气泡与投加混凝剂的原水充分混合，混合后进入密闭旋流溶气气浮罐300中进行浮选，脱稳后的污染物形成絮体后与溶气水中的微气泡发生接触润湿与吸附等作用。在密闭旋流溶气气浮罐300中完成固液分离过程，比重小于水的气浮体在浮力作用下上浮到界面并进入排污管排出罐体，处理后的水通过罐体下方出水管排出进入缓冲池。气浮工艺可以释放出污水中的大量气体包括残余臭氧，设置气浮工艺还可以起到消除泡沫的问题，防止出水混带泡沫进入后系统。采用气液多相流泵，液体和气体在泵的入口处同时被吸入随后在泵内增压过程中完成气液两相的溶解性混合，气体饱和度可达100％。

如图1所示，压滤机原料罐400通过压滤机原料罐液位变送器401与板框压滤机进料泵402、板框压滤机进水口403依次连接；板框压滤机404的板框压滤机排泥口405与排泥车间连接，板框压滤机404的板框压滤机出水口406与MVR管道连接。

请参阅图3，在实际生产过程中，本设备的平均数值如下：原料液的进水水质：COD含量2200mg/L、SS含量50mg/L、氨氮含量30mg/L、石油类含量60mg/L、PH值8-9，经过臭氧高级氧化系统2处理之后，COD的去除率达75％，氨氮的去除率达50％，石油类的去除率达83％；经过密闭旋流气浮系统3处理之后，COD的再次去除率达30％，SS的去除率达75％，氨氮的再次去除率达46％，石油类的再次去除率达99％；最后经过板框过滤系统4处理之后，SS的再次去除率达80％，原料液从进水到出水，COD、SS、氨氮、石油类处理均满足相应要求。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (9)

1.一种三元前驱体生产高盐废水处理设备，其特征在于：包括臭氧发生系统(1)、臭氧高级氧化系统(2)、密闭旋流气浮系统(3)、板框过滤系统(4)以及PH调节系统(5)，所述PH调节系统(5)接入生产废水进水阀(201)前端并通过管道接入原料液与臭氧水高效混合装置(205)，所述臭氧发生系统(1)的臭氧发生装置(209)通过臭氧进气阀(210)依次接入臭氧高效投加装置(214)、原料液与臭氧水高效混合装置(205)，所述原料液与臭氧水高效混合装置(205)与臭氧高级氧化系统(2)的臭氧高级氧化反应器(220)连接；所述臭氧高级氧化反应器(220)接入密闭旋流气浮系统(3)的密闭旋流溶气气浮罐(300)，所述密闭旋流溶气气浮罐(300)依次接入板框过滤系统(4)的压滤机原料罐(400)、板框压滤机(404)，所述板框压滤机(404)分别通过板框压滤机排泥口(405)、板框压滤机出水口(406)排泥排水；所述臭氧高级氧化反应器(220)、密闭旋流溶气气浮罐(300)、压滤机原料罐(400)的排污阀与污水管道连接。

2.根据权利要求1所述的一种三元前驱体生产高盐废水处理设备，其特征在于：所述PH调节系统(5)包括水质改性剂投药装置(207)与液体催化剂投药装置(208)，所述生产废水进水阀(201)依次与臭氧高级氧化进料泵(202)、臭氧高级氧化进水流量计(203)、臭氧高级氧化进料泵出口调节阀(204)、原料液与臭氧水高效混合装置(205)连接。

3.根据权利要求1所述的一种三元前驱体生产高盐废水处理设备，其特征在于：所述臭氧高级氧化系统(2)的臭氧高级氧化反应器(220)内部设有若干臭氧催化剂及填料(215)，所述臭氧高级氧化反应器(220)的顶部通过臭氧高级氧化反应器压力变送器(218)、臭氧高级氧化反应器排气调节阀(219)与尾气处理系统连接；所述臭氧高级氧化反应器(220)的侧边设有臭氧高级氧化反应器液位变送器(221)，所述臭氧高级氧化反应器液位变送器(221)通过臭氧高级氧化反应器排水调节阀(222)接入密闭旋流溶气气浮罐(300)；所述臭氧高级氧化反应器(220)下方设有臭氧投加泵进口阀(211)，所述臭氧投加泵进口阀(211)依次与流量计(212)、臭氧投加泵(213)、臭氧高效投加装置(214)、原料液与臭氧水高效混合装置(205)连接；所述臭氧高级氧化反应器(220)底部的臭氧反应器排污阀(224)与污水管道连接。

4.根据权利要求3所述的一种三元前驱体生产高盐废水处理设备，其特征在于：所述臭氧高级氧化反应器(220)底部的还设有臭氧反应器反洗气入口阀(223)，所述臭氧反应器反洗气入口阀(223)与压缩空气阀门连接。

5.根据权利要求1所述的一种三元前驱体生产高盐废水处理设备，其特征在于：所述密闭旋流溶气气浮罐(300)的侧边排水口依次与高效溶气泵(301)、密闭旋流溶气气浮稳定罐(303)、微气泡释放阀(304)、密闭旋流溶气气浮罐(300)进水口连接，压缩空气通过调压阀(311)、溶气泵进气阀(312)接入高效溶气泵(301)，所述密闭旋流溶气气浮稳定罐(303)通过稳定罐排气阀(302)接入排污系统；所述密闭旋流溶气气浮罐(300)的顶部通过密闭旋流溶气气浮罐压力变送器(305)、密闭旋流溶气气浮排气调节阀(306)接入尾气处理系统；所述密闭旋流溶气气浮罐(300)的密闭旋流溶气气浮排污阀(309)接入排污系统，所述密闭旋流溶气气浮罐(300)通过密闭旋流溶气气浮罐液位变送器(307)、密闭旋流溶气气浮出水调节阀(308)接入压滤机原料罐(400)的进水口。

6.根据权利要求1所述的一种三元前驱体生产高盐废水处理设备，其特征在于：所述压滤机原料罐(400)通过压滤机原料罐液位变送器(401)与板框压滤机进料泵(402)、板框压滤机进水口(403)依次连接；所述板框压滤机(404)的板框压滤机排泥口(405)与排泥车间连接，所述板框压滤机(404)的板框压滤机出水口(406)与MVR管道连接。

7.根据权利要求2所述的一种三元前驱体生产高盐废水处理设备，其特征在于：所述臭氧高级氧化进水流量计(203)前端接入反洗水泵(206)。

8.根据权利要求3所述的一种三元前驱体生产高盐废水处理设备，其特征在于：所述臭氧反应催化剂为金属离子负载型臭氧催化剂，所述臭氧高级氧化反应器(220)采用耐臭氧的316L材料。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种三元前驱体生产高盐废水处理设备，其特征在于：所述臭氧发生系统(1)、臭氧高级氧化系统(2)、密闭旋流气浮系统(3)、板框过滤系统(4)以及PH调节系统(5)的阀门、传感器、水泵、电机均通过PLC可编程逻辑控制器控制。