申请日2014.01.09
公开(公告)日2014.07.02
IPC分类号C02F9/04
摘要
本发明提供一种锂离子电池负极材料球形石墨纯化后的 废水处理方法,其中废水分二级处理,首先,废水进入一级pH调整反应池进行pH调节;经一级处理后的废水进入二级pH调节池。本发明具有处理速度快,净化效果稳定的优点,净化后的废水水质达标,可以循环利用或直接进行排放。操作简便,易于控制,工人劳动强度小,操作条件好,不对工作人员造成人身伤害;由于废水在近中性的条件下进行处理,延长设备使用寿命,经固化处理后的污泥可以回收综合利用于耐火材料、铸造材料等方面。
权利要求书
1.一种锂离子电池负极材料球形石墨纯化后的废水的处理方法,其包括如 下步骤:
(1)将提纯石墨过程中产生的废水送入一级净化处理装置进行净化,净化 方法包括:a)将所述废水送入一级pH调整反应池,搅拌机搅拌,加入氢氧化钙 溶液,使一级pH调整反应池的pH值为5.5~7.5;b)然后,将一级pH调整反 应池的污水送入一级混凝反应池,搅拌机搅拌,向所述一级混凝反应池加入聚 合氯化铝溶液(PAC),然后再加入聚丙烯酰胺溶液(PAM);c)之后,将一 级混凝反应池中的污水送入一级沉淀池,通过重力沉降作用在一级沉淀池中进 行固液分离,上清液排入二级净化处理装置,优选的,将沉淀物排入污泥浓缩 罐进行浓缩、压滤、脱水;
(2)将步骤(1)中净化后的废水送入二级净化处理装置进行净化,净化 方法包括:a)将步骤(1)中净化后的废水送入二级pH调整反应池,搅拌机搅 拌,加入氢氧化钙溶液,使二级pH调整反应池的pH值为6.0~8.0;b)然后, 将污水送入二级混凝反应池,搅拌机搅拌,向所述二级混凝反应池加入CaCl2溶液,之后加入聚合氯化铝溶液(PAC),然后再加入聚丙烯酰胺溶液(PAM); c)再将二级混凝反应池中的污水送入二级沉淀池,通过重力沉降作用在二级沉淀 池中进行固液分离,得到上清液;优选的,将沉淀物排入污泥浓缩罐进行浓缩、 压滤、脱水;
所述步骤(1)和步骤(2)中的氢氧化钙溶液优选按重量百分比为:水75%~ 85%和生石灰15%~25%。
2.如权利要求1所述的处理方法,其中,在步骤1)之前,先将提纯石墨 过程中产生的废水流入pH预调整池,加入所述氢氧化钙溶液,搅拌机搅拌,使 pH预调整池的pH值为4.0~5.0。
3.如权利要求1所述的处理方法,其中,在步骤1)之前,先将提纯石墨 过程中产生的废水送入调节池中贮存,优选的启动空气搅拌器均匀水质。
4.如权利要求1所述的处理方法,其中,在步骤1)之前,先将提纯石墨 过程中产生的废水流入pH预调整池,加入氢氧化钙溶液,搅拌机搅拌,使pH 预调整池的pH值为4.0~5.0,把上述pH预调整池中调整好的废水送入调节池 中贮存,优选的启动空气搅拌器均匀水质。
5.如权利要求1-4任一项所述的处理方法,当检测步骤2)中得到的上清液 中的氟离子超标时,启用氟离子深度处理装置。
6.如权利要求1-4任一项所述的处理方法,其中,所述搅拌机的转速为 100~200转/分钟。
7.如权利要求1-4任一项所述的处理方法,其中,所述步骤(1)b)中,将 污水送入一级混凝反应池,搅拌机搅拌,向一级混凝反应池加入聚合氯化铝溶 液(PAC),混凝反应20~30分钟;然后再向一级混凝反应池加入聚丙烯酰胺 溶液(PAM),搅拌40~60分钟。
8.如权利要求1-4任一项所述的处理方法,其中,所述步骤(2)b)中,将 污水送入二级混凝反应池,搅拌机搅拌,向二级混凝反应池加入CaCl2溶液, 搅拌20~30分钟;然后向二级混凝反应池加入聚合氯化铝溶液(PAC),混凝 反应40~60分钟;最后再向二级混凝反应池加入聚丙烯酰胺溶液(PAM),反 应20~30分钟。
9.如权利要求1-4任一项所述的处理方法,其中,所述pH预调整池、调 节池、所述步骤1)或2)中的絮凝反应池内均设有内衬,内衬优选为防腐、防 酸的聚四氟乙烯材料。
10.如权利要求1-4任一项所述的处理方法,其中,所述一级净化处理装置 或二级净化处理装置中PAM溶液配比浓度为0.2%,PAC溶液配比浓度为5%, 所述二级净化处理装置中CaCl2溶液配比浓度为6%-7%。
说明书
锂离子电池负极材料球形石墨纯化后的废水处理方法
技术领域
本发明涉及一种污水处理方法,具体的说是锂离子电池负极材料球形石墨 纯化后的废水处理方法
背景技术
锂离子电池因其工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电小、无记 忆效应等优点,成为上世纪九十年代以来继镍氢电池之后的新一代二次电池。 在锂离子电池技术开发过程中,电池品质不断得到提高,生产成本不断下降。 在对锂离子电池技术进步的贡献中负极材料起了很大作用。目前商品化锂离子 电池的负极材料仍然是石墨类材料占主导地位,其中天然石墨因其高的充放电 容量、良好的充放电平台、来源广泛、成本低而得到广泛应用。但天然石墨首 次不可逆容量损失大和循环过程中容量衰减快是其致命缺点。为了改善天然石 墨的电化学性能,需要对天然石墨材料进行整形球化和纯化两大过程。目前在 提纯石墨的生产工艺中往往会产生大量的酸性废水,如果这些废水直接排放, 对人类健康和整个社会的可持续发展造成严重威胁,因此,应加大石墨纯化后 废水的治理力度,开展石墨纯化后废水处理和回用无论从节约淡水资源角度还 是从环保角度而言都是十分必要的,具有重要的现实意义和战略意义。
石墨纯化过程产生的酸性废水中F-浓度很高,并含有的一些重金属离子 Zn2+、Pb2+、Mn2+、Al3+、Cu2+、Hg2+、Ni2+等。传统的含F-酸性废水处理方法 一般采用钙盐沉淀法,即向废水中投加石灰,使氟离子与钙离子生成CaF2沉淀 而除去。该工艺具有方法简单、处理方便、费用低等优点,但是传统的处理方 法存在一些不足,处理后的废水中氟离子浓度仍然在15mg/L左右,且水中悬 浮物含量很高,很难达到国标一级标准。如果继续添加石灰水,很难形成沉淀 物,因此该方法一般适合于高浓度含氟废水的一级处理反应。中国专利 CN102153219A通过pH调整、多级净化沉淀、絮凝沉淀、分离得到净化水。但 这种工序处理过程中每个污泥处理池都产生污泥,多级净化沉淀过程中CaF2泥 渣沉降缓慢。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题,提供一种投资小,生产成本低,操作简 单方便,安全有效的锂离子电池负极材料球形石墨纯化后的废水处理工艺。通 过pH调整、混凝沉淀将废水中的氟离子以及重金属离子去除,使处理后的污水 符合国家污水综合排放标准。
本发明提供一种锂离子电池负极材料球形石墨纯化后的废水的处理方法, 其包括如下步骤:
(1)将提纯石墨过程中产生的废水送入一级净化处理装置进行净化,净化 方法包括:a)将所述废水送入一级pH调整反应池,搅拌机搅拌,加入氢氧化钙 溶液,使一级pH调整反应池的pH值为5.5~7.5;b)然后,将一级pH调整反 应池的污水送入一级混凝反应池,搅拌机搅拌,向所述一级混凝反应池加入聚 合氯化铝溶液(PAC),然后再加入聚丙烯酰胺溶液(PAM);c)之后,将一 级混凝反应池中的污水送入一级沉淀池,通过重力沉降作用在一级沉淀池中进 行固液分离,上清液排入二级净化处理装置,优选的,将沉淀物排入污泥浓缩 罐进行浓缩、压滤、脱水;
(2)将步骤(1)中净化后的废水送入二级净化处理装置进行净化,净化 方法包括:a)将步骤(1)中净化后的废水送入二级pH调整反应池,搅拌机搅 拌,加入氢氧化钙溶液,使二级pH调整反应池的pH值为6.0~8.0;b)然后, 将污水送入二级混凝反应池,搅拌机搅拌,向所述二级混凝反应池加入CaCl2溶液,之后加入聚合氯化铝溶液(PAC),然后再加入聚丙烯酰胺溶液(PAM); c)再将二级混凝反应池中的污水送入二级沉淀池,通过重力沉降作用在二级沉淀 池中进行固液分离,得到上清液;优选的,将沉淀物排入污泥浓缩罐进行浓缩、 压滤、脱水。
根据本发明,所述步骤(1)和步骤(2)中的氢氧化钙溶液按重量百分比 为:水75%~85%和生石灰15%~25%。优选的,配制氢氧化钙溶液先加水再 加入生石灰;优选的,配药时先开搅拌,边加生石灰边搅拌。
根据本发明,所述搅拌机的转速优选为100~200转/分钟。
根据本发明,所述步骤(1)b)中,将污水送入一级混凝反应池,搅拌机搅 拌,向一级混凝反应池加入聚合氯化铝溶液(PAC),优选混凝反应20~30分 钟;然后再向一级混凝反应池加入聚丙烯酰胺溶液(PAM),优选搅拌40~60 分钟。
根据本发明,所述步骤(2)b)中,将污水送入二级混凝反应池,搅拌机搅 拌,向二级混凝反应池加入CaCl2溶液,优选搅拌20~30分钟;然后向二级混 凝反应池加入聚合氯化铝溶液(PAC),优选混凝反应40~60分钟;最后再向 二级混凝反应池加入聚丙烯酰胺溶液(PAM),优选反应20~30分钟。
根据本发明,所述一级净化处理装置或二级净化处理装置中PAM溶液配比 浓度为0.2%,PAM溶液配比时需缓慢投加聚合氯化铝,防止结团。PAM溶液 最佳状态是用手捞起再放下能成直线刚好。所述PAC溶液配比浓度为5%。
根据本发明,所述二级净化处理装置中CaCl2溶液配比浓度为6%-7%。
根据本发明,在所述一级净化处理装置或二级净化处理装置中,所述一(或 二)级pH调整反应池高于一(或二)级混凝反应池,所述一(或二)级混凝反 应池高于一(或二)级沉淀池,所述废水可以自然从所述一(或二)级pH调整 反应池流入一(或二)级混凝反应池,再自然流入一(或二)级沉淀池。
根据本发明,在步骤1)之前,先将提纯石墨过程中产生的废水流入pH预 调整池,加入所述氢氧化钙溶液,搅拌机搅拌,使pH预调整池的pH值为4.0~ 5.0。
根据本发明,在步骤1)之前,先将提纯石墨过程中产生的废水送入调节池 中贮存,优选的启动空气搅拌器均匀水质。
根据本发明,在步骤1)之前,先将提纯石墨过程中产生的废水流入pH预 调整池,加入所述氢氧化钙溶液,搅拌机搅拌,使pH预调整池的PH值为4.0~ 5.0。把上述pH预调整池中调整好的废水送入调节池中贮存,优选的启动空气 搅拌器均匀水质。
根据本发明,所述调节池主要用于对含氟废水的存储及水量的调节,优选 由污水提升泵将废水提升至一级反应池。若由于意外原因暂停生产,可将部分 生产废水储存于调节池中,调节池仍能对后继反应沉淀池输入污水,保证系统 的正常运行,此时调节池为事故池使用。
根据本发明,所述pH预调整池、调节池、所述步骤1)或2)中的絮凝反 应池内均设有内衬,内衬优选为防腐、防酸的聚四氟乙烯材料。
根据本发明,所述步骤2)中得到的上清液排入清水池或放流池达标排放或 回用;
根据本发明,当检测步骤2)中得到的上清液的氟离子超标时,启用氟离子 深度处理装置。
根据本发明,所述氟离子深度处理装置包括吸附剂。当废水经过所述处理 装置,氟离子在装置内吸附剂的作用下被去除。所述氟离子深度处理装置一般 情况下不启动,属于备用工艺设备。
根据本发明,所述污水处理过程采用自控系统,由中控室实现手动和自动 控制,所有现场设备电源都由中控室给出,电源线由电缆沟接至现场设备,中 控室中备配PLC和触摸屏,放置操作台,操作台主要用来触摸屏和PLC控制 元器件并提供所有用电设备电源,外电源三相五线制接至现场,为在中控室中 实现手动模拟控制,从现场模拟真实的信号,方便操作和操作的可靠性。其中 每个单元回路采用远程本地控制,当本地控制有效时,远程自动无效。
本发明采用二级絮凝反应与二级沉淀去除废水中的氟离子。一级净化处理 装置主要去除废水中的大部分的氟离子和部分重金属元素,一级pH调整反应池 和一级混凝反应池中设有搅拌机,含氟废水在搅拌机作用形成涡流,先与石灰 乳结合形成难溶物质CaF2。由于反应池涡流作用,反应后悬浮物、小固体颗粒 随废液等直接入一级混凝反应池,然后在一级沉淀池进行快速沉淀,使废水中 绝大部分的F-以CaF2沉淀快速去除。二级净化处理装置主要去除经一级净化处 理装置出来的含低浓度氟离子废水,通过在其中加入氢氧化钙溶液和CaCl2溶 液,使废水中的总氟含量可降到5mg/L左右,达到国家排放标准。
本发明的处理方法具有处理速度快,净化效果稳定的优点,净化后的废水 水质达到中华人民共和国国家标准的《城镇污水处理厂污染物排放标准》中规 定城镇污水处理厂出水的标准,可以循环利用或直接进行排放。操作简便,易 于控制,工人劳动强度小,操作条件好,不对工作人员造成人身伤害;由于废 水在近中性的条件下进行处理,延长设备使用寿命,经固化处理后的污泥可以 回收综合利用于耐火材料、铸造材料等方面。
本发明中所使用的pH预调整池、絮凝反应池和调节池内均设有内衬,内衬 为防腐、防酸的聚四氟乙烯材料,避免在污水处理过程中,由于酸性和碱性物 质对各个反应池进行腐蚀,延长设备的使用寿命,降低生产成本。