申请日2018.07.13
公开(公告)日2018.10.19
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明涉及一种锂电池工业废水净化方法，包括废水分类储存、酸碱废水中和、混凝絮凝沉淀以及兼氧膜生物反应去污。采用酸碱中和、混凝絮凝沉淀、兼氧膜生物反应器技术联用的处理方法，提高锂电池废水的可生化性，工艺简单，成本低;同时实现了锂电池生产企业三种废水处理的有机结合，能同时处理三类废水，简化了工艺，减少的设备、药剂的重复投入，节省了运行成本。另外本方法对酸性和碱性废水仅仅进行简单的中和，并不添加额外的药剂。之后利用中和过的废水还残存的酸碱性先与锂电池生产废水进行酸碱调节，再视情况加入酸碱调节剂。这样节省了设备和药剂的投入，也减少了生产的工序。
权利要求书
1.一种锂电池工业废水净化方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)废水分类储存
将锂电池生产废水、酸性废水、碱性废水、生活废水分别储存于不同的储罐;
(2)酸碱废水中和
所述酸性废水、碱性废水分别进入中和反应槽，搅拌，发生中和反应，反应过后的水体进入清水槽，检测水质;
检测达标的酸碱中和废水，由排放部排出;
检测不合格的酸碱中和废水，进入第一反应槽;
(3)混凝絮凝沉淀
锂电池生产废水进入第一反应槽;所述检测不合格的酸碱中和废水和锂电池生产废水搅拌混合，检测pH值;通入酸碱调节剂，控制废水pH值在7.5-8;
废水进入第二反应槽，在加热并搅拌的状态下加入聚合氯化铝处理，监控pH值;反应温度控制在30-50℃，pH值控制在7.5-8;
废水进入第三反应槽，在加热并搅拌的状态下加入聚丙烯酰胺处理，监控pH值;反应温度控制在40-60℃，pH值控制在6.5-7;
废水进入沉淀池进行固液分离，沉淀池上清液进入中间槽;沉淀池底物质流入污泥浓缩槽浓缩后，进入污泥压滤装置压滤成泥饼;
(4)兼氧膜生物反应去污
生活废水进入中间槽与所述沉淀池上清液充分混合后进入兼氧膜生物反应器处理;
处理后的废水进入净水槽，检测合格后排出系统。
2.根据权利要求1所述的锂电池工业废水净化方法，其特征在于：所述步骤(1)中不添加额外酸碱调节试剂。
3.根据权利要求2所述的锂电池工业废水净化方法，其特征在于：所述步骤(1)中和反应为0.5-1.0h。
4.根据权利要求1所述的锂电池工业废水净化方法，其特征在于：所述步骤(2)中聚合氯化铝处理时间0.2-0.5h;搅拌速度控制在400-800rpm。
5.根据权利要求4所述的锂电池工业废水净化方法，其特征在于：所述步骤(2)中聚丙烯酰胺处理时，搅拌速度先控制在300-700rpm，搅拌时间0.2-0.5h;之后降速至100-300rpm，搅拌时间为1.5-2h。
6.根据权利要求1所述的锂电池工业废水净化方法，其特征在于：所述步骤(3)中沉淀池为斜板沉淀池。
7.根据权利要求6所述的锂电池工业废水净化方法，其特征在于：所述步骤(3)中固液分离时间控制在2-4h。
8.根据权利要求7所述的锂电池工业废水净化方法，其特征在于：所述步骤(3)中压滤后的污泥做外运填埋处理;污泥压滤装置压滤液进入中间槽。
9.根据权利要求1所述的锂电池工业废水净化方法，其特征在于：所述步骤(4)中兼氧膜生物反应器处理时间为1-10h。
10.根据权利要求1-9任一所述的锂电池工业废水净化方法，其特征在于：所述检测合格的废水pH值控制在6.5-8;COD含量控制在70 mg/L以下;BOD含量控制在70 mg/L以下;氨氮含量控制在10 mg/L以下;固体悬浮物含量控制在50 mg/L以下。
说明书
一种锂电池工业废水净化方法
技术领域
本发明涉及废水处理领域，尤其涉及一种锂电池工业废水的净化方法。
背景技术
日常生活中锂电池越来越广泛的应用。作为一种相对清洁的能源，它已经成为一个重要的产品电池工业发展。目前锂电池生产工厂所产生的废水主要有3类。第一类是阴阳离子树脂再生处理时产生的含酸、碱的废水，污染物主要以pH为主;第二类是锂电池生产以及周转罐、管道清洗等产生的废水，该类废水含有N-甲基吡咯烷酮(NMP)、聚偏氟乙烯(PVDF)、碳粉等难降解有机物，也存在磷酸铁锂等无机物质，废水排放为间歇性，水质波动较大，可生化学差。第三类是生活污水，主要为企业食堂及职工生活中产生，主要污染物为COD、BOD、SS及氨氮。水质较为稳定，可生化性好，可提升锂电池废水可生化学。
这三类废水中锂电池生产废水水质波动较大，可生化学差，最为难以处理。这类废液主要的处理方法有：物化法：如化学氧化分解、药剂电解、活性炭吸附及反渗透等技术。生化法：如活性污泥法、厌氧生物处理法、生物膜法等技术。每种方法均各有利弊，目前比较常见的方法是将几种方法联用，相互取长补短，发挥最好的效率。如采用芬顿氧化法、混凝沉淀、活性炭吸附过滤联用，该方法该仅针对锂电池生产废水，工艺较为简单，效果好，但处理成本高，每吨废水药剂费用约100元;采用中和沉淀、混凝沉淀、IC厌氧塔、水解酸化、A/O生物脱氮工艺、接触氧化法联用，该方法采取物理化学与生化相结合的方式，处理效果好，系统出水较为稳定，但是处理工艺复杂，每吨废水运行成本约为20元。故工艺简单、处理效果好、成本低是锂电池生产废水的研究方向。
另外，对于锂电池工厂所产生的三类废水，目前的处理方式往往是独立处理。每类废水一套处理系统，没有有机的结合，造成设备的浪费，成本的提高。尤其是酸碱废水的处理，目前常规方法是独立处理，将酸碱废水混合发生中和反应，再视酸碱情况加入酸液或者碱液进行调节至中性排出。该处理方法存在的缺点在于：尽管该类废水主要是pH污染，但也包含一定的无机或有机污染物，不做处理排出容易产生污染并且该系统需要酸碱调节剂进行调节，而在其他废水处理工艺中往往也需要在开始阶段采用酸碱调节剂进行调节。因此产生了重复的投入和重复的工艺，增加了成本。
因此提供一种工艺简单、处理效果好、成本低且能同时去除锂电池工业所产生的三类废水的锂电池工业废水净化方法是本发明所要解决的问题。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种工艺简单、处理效果好、成本低且能同时去除锂电池工业所产生的三类废水的锂电池工业废水净化方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：提供了一种锂电池工业废水净化方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)废水分类储存
将锂电池生产废水、酸性废水、碱性废水、生活废水分别储存于不同的储罐;
(2)酸碱废水中和
所述酸性废水、碱性废水分别进入中和反应槽，搅拌，发生中和反应，反应过后的水体进入清水槽，检测水质;
检测达标的酸碱中和废水，由排放部排出;
检测不合格的酸碱中和废水，进入第一反应槽;
(3)混凝絮凝沉淀
锂电池生产废水进入第一反应槽;所述检测不合格的酸碱中和废水和锂电池生产废水搅拌混合，检测pH值;通入酸碱调节剂，控制废水pH值在7.5-8;
废水进入第二反应槽，在加热并搅拌的状态下加入聚合氯化铝处理，监控pH值;反应温度控制在30-50℃，pH值控制在7.5-8;
废水进入第三反应槽，在加热并搅拌的状态下加入聚丙烯酰胺处理，监控pH值;反应温度控制在40-60℃，pH值控制在6.5-7;
废水进入沉淀池进行固液分离，沉淀池上清液进入中间槽;沉淀池底物质流入污泥浓缩槽浓缩后，进入污泥压滤装置压滤成泥饼;
(4)兼氧膜生物反应去污
生活废水进入中间槽与所述沉淀池上清液充分混合后进入兼氧膜生物反应器处理;
处理后的废水进入净水槽，检测合格后排出系统。
作为一种优选方案，所述步骤(1)中不添加额外酸碱调节试剂。
作为一种更优选方案，所述步骤(1)中和反应为0.5-1.0h。
作为一种优选方案，所述步骤(2)中聚合氯化铝处理时间0.2-0.5h;搅拌速度控制在400-800rpm。
作为一种更优选方案，所述步骤(2)中聚丙烯酰胺处理时，搅拌速度先控制在300-700rpm，搅拌时间0.2-0.5h;之后降速至100-300rpm，搅拌时间为1.5-2h。
作为一种优选方案，所述步骤(3)中沉淀池为斜板沉淀池。
作为一种更优选方案，所述步骤(3)中固液分离时间控制在2-4h。
作为一种更优选方案，所述步骤(3)中压滤后的污泥做外运填埋处理;污泥压滤装置压滤液进入中间槽。
作为一种优选方案，所述步骤(4)中兼氧膜生物反应器处理时间为1-10h。
作为一种优选方案，所述检测合格的废水pH值控制在6.5-8;COD含量控制在70mg/L以下;BOD含量控制在70 mg/L以下;氨氮含量控制在10 mg/L以下;固体悬浮物含量控制在50 mg/L以下。
本方法采用酸碱中和、混凝絮凝沉淀、兼氧膜生物反应器技术(XM-MBR)联用的处理方法。
其中混凝絮凝沉淀处理在三级反应槽以及沉淀池进行。混凝絮凝过程是工业用水和生活污水处理中最基本也是极为重要的处理过程，通过向水中投加一些药剂，使水中难以沉淀的颗粒能互相聚合而形成胶体，然后与水体中的杂质结合形成更大的凝聚体。凝聚体具有强大吸附力，不仅能吸附悬浮物，还能吸附部分细菌和溶解性物质。凝聚体通过吸附，体积增大而下沉。混凝絮凝沉淀工艺具有出水水质好、工艺运行稳定可靠、经济实用、操作简便等优点。该方法非常适合对锂电池生产废水进行预处理，提高了兼氧膜生物反应器技术单元对锂电池生产废水的处理效果。
兼氧膜生物反应器技术(XM-MBR)的关键是通过建立兼氧环境，利用微生物共生原理，培育出厌氧菌、兼氧菌和好氧菌等多种菌落共存的复合菌群，利用膜截留富集形成高浓度的微生物菌群，而污水中碳(C)、氮(N)、磷(P)等污染物就成为了复合菌群的“食物”，利用复合菌群代谢将污染物去除，同时复合物菌群间形成食物链，系统中有机生物残体可全部被食物链中其它生物消化分解，实现污水处理过程中不外排有机污泥。该方法具有处理效果好(出水可达到回用水平)、污泥产生量小、能同步脱氮除磷、运行能耗较低、运行成本低等优点。同时相比于目前流行的好氧膜生物反应器技术(MBR)该方法降低了污泥产率系数，减少了处置费用。不仅适用于处理锂电池生产废水，而且适用于生活废水的处理。该处理也是整个方法十分重要的一个环节。
本方法中的酸碱中和处理，仅仅将酸性废水和碱性废水进行简单的中和，并不添加额外的药剂。之后将中和过的废水与锂电池生产废水一起通入混凝絮凝沉淀单元搅拌，利用中和过的废水还残存的酸碱性先与锂电池生产废水进行酸碱调节，再视情况加入酸碱调节剂。这样节省了设备和药剂的投入，也减少了生产的工序。同时在中和反应后本方法设计了检测步骤，目的在于若酸碱性废水通过检测已达到了排放标准，则不需要经过下面两个步骤而直接排放，增加了处理废水的灵活性。
在混凝絮凝沉淀处理过程中，本方法采用混凝剂聚合氯化铝(PAC)、絮凝剂聚丙烯酰胺(PAM)两类助剂联用来对废水进行混凝絮凝处理。由于PAC可以中和电荷/胶体脱稳形成细小絮体，PAM作为有机高分子聚合物，强化了对水中油粒的吸附架桥作用，PAM对水中胶粒具有席卷、包裹作用。因而相比于其他助剂，无机的PAC以及有机的PAM联用可以达到更好的混凝絮凝效果。同时PAC与PAM的加入顺序也有讲究，PAC与PAM联合使用就是让PAC先完成中和电荷/胶体脱稳形成细小絮体之后，进一步加大絮体体积有利于充分沉淀。因此为了保证混凝絮凝的效果，应严格加入的次序，先加入PAC，再加入PAM。同时PAC在pH值为7.5-8时混凝效果最好，PAM在pH值为6.5-7时效果相对比较好，本方法对反应过程中pH值进行严格的控制和要求，以提高混凝絮凝的效果。另外加热有利于提高分子间的运动，促进了混凝或絮凝的进行，因此本系统在加入PAC和PAM进行反应时均进行了加热处理，以此来提高混凝或絮凝的效果。但是温度过高不仅会造成过多能源的消耗，而且反而会破坏已形成的絮体，不利于反应的进行。故PAC混凝反应加热温度控制在30-50℃，PAM絮凝反应加热温度控制在40-60℃。另外PAC的反应时间较短，所以要强烈搅拌以保证充分反应，搅拌速度控制在400-800rpm。加入PAM进行絮凝处理时搅拌速度应采用先快后慢的模式，先控制搅拌速度在300-700rpm，搅拌一段时间后;之后降速至100-300rpm。先快是为了混合均匀，后慢是为了避免破坏絮体。
本发明的有益技术效果主要在于：提供一种工艺简单、处理效果好、运行成本低且能同时去除锂电池工业所产生的三类废水的锂电池工业废水净化方法。
(1)本方法采用酸碱中和、混凝絮凝沉淀、兼氧膜生物反应器技术联用的处理方法，尤其是兼氧膜生物反应器技术的使用，提高锂电池废水的可生化性，降低锂电池废水预处理的成本;整体工艺简单，投资较低，废水运行成本低;同时处理系统抗冲击负荷强，系统稳定性高。
(2)相比于常规方法，本方法实现了锂电池生产企业三种废水处理的有机结合，能同时处理三类废水，简化了工艺，减少的设备、药剂的重复投入，节省了运行成本。
(3)相比于常规方法，本方法仅仅将酸性废水和碱性废水进行简单的中和，并不添加额外的药剂。之后与锂电池生产废水一起通入混凝絮凝沉淀装置搅拌，利用中和过的废水还残存的酸碱性先与锂电池生产废水进行酸碱调节，再视情况加入酸碱调节剂。这样节省了设备和药剂的投入，也减少了生产的工序。
(4)本方法规定了先加PAC后加PAM的顺序，提高混凝絮凝沉淀的效果，从而提高了废水净化的效果。同时不同于常规方法，本方法在混凝絮凝过程中，进行加热处理并且严格控制体系的pH值以及搅拌速度，为混凝絮凝过程的进行提供了良好的环境条件，有助于提高最终废水的净化效果。
