申请日2018.10.19
公开(公告)日2019.01.22
IPC分类号C02F9/10; C01C1/24; C01B25/37; C01B25/28; C02F101/16; C02F101/10
摘要
本发明公开了一种低成本磷酸铁含氨氮废水处理及资源回收方法。所述方法包括如下步骤：步骤S1，向磷酸铁母液中加入氨水，将pH值调至6‑6.8，过滤得到第一混合液;其中第一混合液主要包含成分(NH4)2SO4和NH4H2PO4;步骤S2，将第一混合液进行膜浓缩，得到第二混合液;步骤S3，将第二混合液进行MVR蒸发，分离得到硫酸铵晶体和磷酸二氢铵晶体;步骤S4，晶体洗涤、干燥，分别得到硫酸铵和磷酸二氢铵成品。本发明提供的低成本磷酸铁含氨氮废水处理及资源回收方法，工艺简单、所用原料氨水的成本低，相较于现有技术，本发明提供的低成本磷酸铁含氨氮废水处理及资源回收方法具有更优的经济价值。
权利要求书
1.一种低成本磷酸铁含氨氮废水处理及资源回收方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，向磷酸铁母液中加入氨水，将pH值调至6-6.8，过滤得到第一混合液;其中第一混合液主要包含成分(NH4)2SO4和NH4H2PO4;
步骤S2，将第一混合液进行第一膜浓缩，得到第二混合液;
步骤S3，将第二混合液进行MVR蒸发，分离得到硫酸铵晶体和磷酸二氢铵晶体;
步骤S4，晶体洗涤、干燥，分别得到硫酸铵和磷酸二氢铵成品。
2.根据权利要求1所述的低成本磷酸铁含氨氮废水处理及资源回收方法，其特征在于，步骤S1中，所用氨水的质量浓度为15%-25%。
3.根据权利要求1所述的低成本磷酸铁含氨氮废水处理及资源回收方法，其特征在于，步骤S1中，第一混合液的质量浓度为6-8%。
4.根据权利要求1所述的低成本磷酸铁含氨氮废水处理及资源回收方法，其特征在于，步骤S2之前还包括将第一混合液进行离子交换树脂除杂步骤。
5.根据权利要求1所述的低成本磷酸铁含氨氮废水处理及资源回收方法，其特征在于，步骤S2中，第二混合液的质量浓度为12-15%。
6.根据权利要求1所述的低成本磷酸铁含氨氮废水处理及资源回收方法，其特征在于，步骤S3具体包括：
步骤S31，将第二混合液进行MVR蒸发，得到晶浆;
步骤S32，将晶浆离心得到纯硫酸铵晶体;
步骤S33，将离心后80-90%的母液返回MVR蒸发器继续进行蒸发浓缩，另10-20%的母液进行降温结晶，得到磷酸二氢铵晶体。
7.根据权利要求6所述的低成本磷酸铁含氨氮废水处理及资源回收方法，其特征在于，步骤S3中，控制磷酸二氢铵晶体的结晶温度为30-50℃。
8.根据权利要求1所述的低成本磷酸铁含氨氮废水处理及资源回收方法，其特征在于，步骤S4中，分别采用冷水洗涤硫酸铵晶体和磷酸二氢铵晶体。
9.根据权利要求8所述的低成本磷酸铁含氨氮废水处理及资源回收方法，其特征在于，步骤S4中，所用洗涤水的温度为5-20℃，洗涤水量为晶体重量的10-30%。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的低成本磷酸铁含氨氮废水处理及资源回收方法，其特征在于，还包括：将步骤S2第一膜浓缩产生的透过液、步骤S3中MVR蒸发产生的冷凝水进行纯水反渗透净化处理，以及将洗涤磷酸铁滤饼的洗涤水进行处理步骤;
其中，将洗涤磷酸铁滤饼的洗涤水进行处理，包括如下步骤：
向洗涤水中加入氨水，将pH值调至6-6.8，过滤得到第三混合液;
将第三混合液进行第二膜浓缩，得到的浓缩液与第一混合液混合，透过液进行纯水反渗透净化处理。
说明书
一种低成本磷酸铁含氨氮废水处理及资源回收方法
技术领域
本发明涉及工业废水处理技术领域，特别涉及一种低成本磷酸铁含氨氮废水处理及资源回收方法。
背景技术
随着时代的发展和科技的进步，人类对于新能源材料的需求越来越大。其中，锂电池因其电压高、能量密度大、循环性能好、高温特性好等优点，已广泛应用于各类移动通讯设备、交通工具中。锂电池的正极材料主要使用磷酸铁。传统的磷酸铁的制备工艺主要包括共沉淀法、水热法等，其中共沉淀法的应用较为广泛。
共沉淀法是指将铁源与磷源溶解之后，加入其他的化合物使析出沉淀，之后进行洗涤、干燥、煅烧得到磷酸铁产物。在传统共沉淀法制备磷酸铁的过程中，产生大量含氮、磷的废弃母液。现有生产技术中，不仅不能回收磷酸铁母液的有用成分，而且需要采用复杂、昂贵的工艺对母液中的氮、磷酸等污染物进行有效处理，造成严重的资源浪费以及企业生产成本、环保压力的增加。
针对该技术问题，现有技术(中国专利申请号：201710856857.7，专利名称“一种磷酸铁生产过程中母液的循环利用方法”)公开了一种将母液中的氮、磷资源回收利用的方法，技术方案包括：将FeSO4、H2O2和H2SO4混合进行氧化反应，得到硫酸铁原料液;将硫酸铁原料液与磷酸铁母液混合进行反应，得到磷酸铁，以回收母液中的磷;将制备磷酸铁过程中的滤液中加入石灰浆，并对混合滤液进行吹脱处理，吹脱产生的氨气采用磷酸吸收，得到NH4H2PO4溶液，实现回收母液中的氮。
上述技术方案，回收氮工艺制备得到的产物NH4H2PO4作为磷酸铁生产过程中的磷源，其市场价格远低于氮回收工艺中所用的原料磷酸，导致氮回收工艺的成本高，该工艺的经济价值不高等缺点。
鉴于此，有必要提供一种成本低的磷酸铁含氨氮废水处理方法解决上述技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种低成本磷酸铁含氨氮废水处理及资源回收方法，成本低，经济价值高。
为了解决上述问题，本发明的技术方案如下：
一种低成本磷酸铁含氨氮废水处理及资源回收方法，包括如下步骤：
步骤S1，向磷酸铁母液中加入氨水，将pH值调至6-6.8，过滤得到第一混合液;其中第一混合液主要包含成分(NH4)2SO4和NH4H2PO4;
步骤S2，将第一混合液进行第一膜浓缩，得到第二混合液;
步骤S3，将第二混合液进行MVR蒸发，分离得到硫酸铵晶体和磷酸二氢铵晶体;
步骤S4，晶体洗涤、干燥，分别得到硫酸铵和磷酸二氢铵成品。
进一步地，步骤S1中，所用氨水的质量浓度为15%-25%。
进一步地，步骤S1中，第一混合液的质量浓度为6-8%。
进一步地，步骤S2之前还包括将第一混合液进行离子交换树脂除杂步骤，以去除第一混合液中的Fe。
进一步地，步骤S2中，第二混合液的质量浓度为12-15%。
进一步地，步骤S3具体包括：
步骤S31，将第二混合液进行MVR蒸发，得到晶浆;
步骤S32，将晶浆离心得到纯硫酸铵晶体;
步骤S33，将离心后80-90%的母液返回MVR蒸发器继续进行蒸发浓缩，另10-20%的母液进行降温结晶，得到磷酸二氢铵晶体。
进一步地，步骤S3中，控制磷酸二氢铵晶体的结晶温度为30-50℃。
进一步地，步骤S4中，分别采用冷水洗涤硫酸铵晶体和磷酸二氢铵晶体。
进一步地，步骤S4中，所用洗涤水的温度为5-20℃，洗涤水量为晶体重量的10-30%。
进一步地，还包括：将步骤S2第一膜浓缩产生的透过液、步骤S3中MVR蒸发产生的冷凝水进行纯水反渗透净化处理，以及将洗涤磷酸铁滤饼的洗涤水进行处理步骤;
其中，将洗涤磷酸铁滤饼的洗涤水进行处理，包括如下步骤：
向洗涤水中加入氨水，将pH值调至6-6.8，过滤得到第三混合液;
将第三混合液进行第二膜浓缩，得到的浓缩液与第一混合液混合，透过液进行纯水反渗透净化处理。
与现有技术相比，本发明提供的低成本磷酸铁含氨氮废水处理及资源回收方法，有益效果在于：
一、本发明提供的低成本磷酸铁含氨氮废水处理及资源回收方法，通过向母液中加入氨水，调节pH值至6-6.8，使溶液中的成分以(NH4)2SO4、NH4H2PO4为主;然后将过滤得到溶液依次进行膜浓缩、MVR蒸发处理，分离得到(NH4)2SO4、NH4H2PO4两种晶体，实现磷酸铁母液中氮、磷的回收利用。该处理方法工艺简单、所用原料氨水的成本低，因此，相较于现有技术，本发明提供的低成本磷酸铁含氨氮废水处理及资源回收方法具有更优的经济价值。
二、本发明提供的低成本磷酸铁含氨氮废水处理及资源回收方法，采用MVR蒸发结晶的方法将废水中的盐分物质转化为晶体，然后将晶体混合盐采用冷冻分盐及冷水洗涤技术进行分离提纯，并通过控制分离提纯技术中的结晶温度、洗涤水温度、洗涤水用量等因素，得到纯度较高的磷酸铵及磷酸二氢铵。经检测，两者纯度均可达95%以上，其经济价值比混合盐的经济价值高，应用不受限制。
三、本发明提供的低成本磷酸铁含氨氮废水处理及资源回收方法，磷酸铁生产工艺中产生的废水中的氮、磷资源得到充分的利用，使废水处理实现零排放。
四、本发明提供的低成本磷酸铁含氨氮废水处理及资源回收方法，采用MVR蒸发结晶处理废水，使废水中的盐分结晶分离，废水处理成本低。
