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系统，包括酸碱中和单元、混凝絮凝沉淀单元、兼氧膜生物反应单元以及锂电池生产废水储罐、碱性废水储罐、酸性废水储罐、生活废水储罐。本系统采用酸碱中和单元、混凝絮凝沉淀单元、兼氧膜生物反应单元联用的模式，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。另外本系统中的酸碱中和单元，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系统，其特征在于：包括酸碱中和单元、混凝絮凝沉淀单元、兼氧膜生物反应单元以及锂电池生产废水储罐、碱性废水储罐、酸性废水储罐、生活废水储罐;
所述酸碱中和单元包括中和反应槽、第一清水槽;所述碱性废水储罐、酸性废水储罐分别通过管道和中和反应槽相应进液口相连接;所述第一清水槽通过管道与中和反应槽出液口相连接;
所述混凝絮凝沉淀单元包括第一反应槽、第二反应槽、第三反应槽、沉淀池、中间槽;所述第一反应槽、第二反应槽、第三反应槽、沉淀池、中间槽通过管道依次连接;所述第一反应槽通过管道和锂电池生产废水储罐相连接，中间槽通过管道和生活废水储罐相连接;所述第一反应槽通过管道和第一加药装置相连接;所述第二反应槽通过管道和第二加药装置相连接;所述第三反应槽通过管道和第三加药装置相连接;所述沉淀池还通过管道和污泥压滤装置相连接;
所述兼氧膜生物反应单元包括兼氧膜生物反应器、第二净水槽;所述兼氧膜生物反应器、第二净水槽通过管道相连接;所述第二净水槽连接第二净水排出管;
所述酸碱中和单元中的第一清水槽通过管道与混凝絮凝沉淀单元中的第一反应槽相连接;所述混凝絮凝沉淀单元中的中间槽通过管道与兼氧膜生物反应单元中的兼氧膜生物反应器相连接。
2.根据权利要求1所述的锂电池工业废水净化系统，其特征在于：第二反应槽、第三反应槽分别设置加热器。
3.根据权利要求2所述的锂电池工业废水净化系统，其特征在于：所述第一反应槽、第二反应槽、第三反应槽分别为酸碱反应槽、聚合氯化铝反应槽、聚丙烯酰胺反应槽。
4.根据权利要求3所述的锂电池工业废水净化系统，其特征在于：第一反应槽、第二反应槽、第三反应槽分别设置搅拌装置以及pH检测装置。
5.根据权利要求4所述的锂电池工业废水净化系统，其特征在于：所述第三反应槽还通过管道和第四加药装置相连接。
6. 根据权利要求1-5任一所述的锂电池工业废水净化系统，其特征在于： 所述锂电池生产废水储罐与第一反应槽之间的管道上设置有第一液泵;所述生活废水储罐与中间槽之间的管道上设置有第二液泵;所述兼氧膜生物反应器与第二净水槽之间的管道上设置有第三液泵;所述第一清水槽通过与第一反应槽之间的管道上设置有第四液泵;所述中间槽与兼氧膜生物反应器之间的管道上设置有第五液泵。
7.根据权利要求6所述的锂电池工业废水净化系统，其特征在于：所述中和反应槽设置有搅拌装置以及pH检测装置;所述中间槽设置有搅拌装置以及pH检测装置。
8.根据权利要求7所述的锂电池工业废水净化系统，其特征在于：所述第一清水槽还连接第一净水排出管，第一净水排出管设置有污水检测装置;所述第二净水槽设置有污水检测装置。
9.根据权利要求6所述的锂电池工业废水净化系统，其特征在于：沉淀池为斜板沉淀池。
10.根据权利要求9所述的锂电池工业废水净化系统，其特征在于：所述沉淀池和污泥压滤装置之间的管道依次设置有污泥浓缩槽、污泥泵。
说明书
一种锂电池工业废水净化系统
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系统。
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。故操作简单、处理效果好、运行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采用独立的系统进行处理。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。尤其是酸碱废水处理系统，在目前常规设计中往往会作为一套独立的处理系统。常规的处理系统中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、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系统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、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系统。
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系统，其特征在于：包括酸碱中和单元、混凝絮凝沉淀单元、兼氧膜生物反应单元以及锂电池生产废水储罐、碱性废水储罐、酸性废水储罐、生活废水储罐;
所述酸碱中和单元包括中和反应槽、第一清水槽;所述碱性废水储罐、酸性废水储罐分别通过管道和中和反应槽相应的进液口相连接;所述第一清水槽通过管道与中和反应槽出液口相连接;
所述混凝絮凝沉淀单元包括第一反应槽、第二反应槽、第三反应槽、沉淀池、中间槽;所述第一反应槽、第二反应槽、第三反应槽、沉淀池、中间槽通过管道依次连接;所述第一反应槽通过管道和锂电池生产废水储罐相连接，中间槽通过管道和生活废水储罐相连接;所述第一反应槽通过管道和第一加药装置相连接;所述第二反应槽通过管道和第二加药装置相连接;所述第三反应槽通过管道和第三加药装置相连接;所述沉淀池还通过管道和污泥压滤装置相连接;
所述兼氧膜生物反应单元包括兼氧膜生物反应器、第二净水槽;所述兼氧膜生物反应器、第二净水槽通过管道相连接;所述第二净水槽连接第二净水排出管;
所述酸碱中和单元中的第一清水槽通过管道与混凝絮凝沉淀单元中的第一反应槽相连接;所述混凝絮凝沉淀单元中的中间槽通过管道与兼氧膜生物反应单元中的兼氧膜生物反应器相连接。
作为一种优选方案，第二反应槽、第三反应槽分别设置加热器。
作为一种更优选方案，所述第一反应槽、第二反应槽、第三反应槽分别为酸碱反应槽、聚合氯化铝反应槽、聚丙烯酰胺反应槽。
作为一种更优选方案，第一反应槽、第二反应槽、第三反应槽分别设置搅拌装置以及pH检测装置。
作为一种更优选方案，所述第三反应槽还通过管道和第四加药装置相连接。
作为一种优选方案， 所述锂电池生产废水储罐与第一反应槽之间的管道上设置有第一液泵;所述生活废水储罐与中间槽之间的管道上设置有第二液泵;所述兼氧膜生物反应器与第二净水槽之间的管道上设置有第三液泵;所述第一清水槽通过与第一反应槽之间的管道上设置有第四液泵;所述中间槽与兼氧膜生物反应器之间的管道上设置有第五液泵。
作为一种更优选方案，所述中和反应槽设置有搅拌装置以及pH检测装置;所述中间槽设置有搅拌装置以及pH检测装置。
作为一种更优选方案，所述第一清水槽还连接第一净水排出管，第一净水排出管53设置有污水检测装置;所述第二净水槽设置有污水检测装置。
作为一种更优选方案，沉淀池为斜板沉淀池。
作为一种更优选方案，所述沉淀池和污泥压滤装置之间的管道依次设置有污泥浓缩槽、污泥泵。
本系统采用酸碱中和、混凝絮凝沉淀、兼氧膜生物反应器技术(XM-MBR)联用技术。包括酸碱中和单元、混凝絮凝沉淀单元、兼氧膜生物反应单元。
其中混凝絮凝沉淀单元包括三级反应槽以及沉淀池。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。该单元是本系统中十分重要的一个单元。
本系统中的酸碱中和单元，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。同时本单元也设置了净水排出管道，通过检测若酸碱性废水进行简单的中和已经呈中性且达到了排放标准，则不需要经过下面两个废水处理单元而直接排放，增加了系统处理废水的灵活性。
同时在混凝絮凝沉淀单元本系统设置了三级反应槽，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，应先加入PAC，再加入PAM。故本系统通过先设置PAC反应槽，后设置PAM反应槽的设计来提高混凝絮凝的效果。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，本系统通过设置pH检测装置来对反应进行严格的监控，并设置盛有酸碱调节剂的第一加药装置、第四加药装置来调节体系的酸碱度，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PAC反应槽和PAM反应槽加装加热器，以此来提高混凝絮凝的效果。另外在沉淀池和污泥压滤装置之间设置的污泥浓缩槽可以提高压滤的效率。
另外系统各部分均为封闭设备，废液从进入系统到最后排出均在密闭的环境下进行，防止了废液的泄露对环境的污染。
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系统。
(1)本系统采用酸碱中和单元、混凝絮凝沉淀单元、兼氧膜生物反应单元联用的模式，尤其是兼氧膜生物反应单元的使用，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)相比于常规设计，本系统布局合理，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)相比于常规设计，本系统中的酸碱中和单元，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。
(4)本系统通过先设置PAC反应槽，后设置PAM反应槽的设计提高混凝絮凝的效果，从而提高了废水净化的效果。同时不同于常规设计，本系统注重在反应槽设置pH检测装置、加热器以及盛装酸碱调节剂的加药装置，对混凝絮凝过程的酸碱度和温度进行有效的控制，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。
