公布日：2022.03.25
申请日：2021.12.29
分类号：C02F9/10(2006.01)I;C01D5/00(2006.01)I;C01D5/16(2006.01)I;C01C1/02(2006.01)I;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/20(2006.01)N;
C02F103/10(2006.01)N
摘要
本发明属于三元前驱体废水处理技术领域，尤其为一种三元前驱体废水处理设备及工艺，包括处理设备，所述处理设备包含有膜浓缩系统、蒸汽汽提精馏系统、除重金属系统，MVR蒸发系统，冷凝水制纯水系统，以及自动控制系统。利用该装置可将三元前驱体氨氮废水资源化利用，重金属回收，废水实现零排放回用，处理过程不产生新的危险废弃物，本发明所述的设备结构简单、占地面积小，设备投资低，并且实现了从三元前驱体生产线所产生的高盐度氨氮重金属废水提取有价值的硫酸钠盐、氨水和纯水的自动化生产过程，生产效率高、对环境无破坏，还公开了利用该设备处理三元前驱体废水的工艺，该工艺步骤简单、能源消耗低、生产成本低廉，消耗的蒸汽量低。
权利要求书
1.一种三元前驱体废水处理设备及工艺，包括处理设备，其特征在于：所述处理设备包含有膜浓缩系统、蒸汽汽提精馏系统、除重金属系统，MVR蒸发系统，冷凝水制纯水系统，以及自动控制系统，所述膜浓缩系统包含有微滤机(1)，所述微滤机(1)的输出端连接有超滤膜(2)，所述超滤膜(2)的一端设置有一级反渗透膜(3)。
2.根据权利要求1所述的一种三元前驱体废水处理设备及工艺，其特征在于：所述一级反渗透膜(3)的一端设置有高压反渗透膜(6)。
3.根据权利要求2所述的一种三元前驱体废水处理设备及工艺，其特征在于：所述蒸汽汽提精馏系统包含有第一预热器(7)，所述第一预热器(7)与高压反渗透膜(6)连接，所述第一预热器(7)的输出端设置有脱氨塔(8)，所述脱氨塔(8)的输出端连接有冷凝器(9)。
4.根据权利要求3所述的一种三元前驱体废水处理设备及工艺，其特征在于：所述除重金属系统包含有一级除重反应池(10)，所述一级除重反应池(10)的输出端连接有二级除重反应池(11)，所述二级除重反应池(11)的输出端连接有沉淀槽(12)，所述沉淀槽(12)的输出端分别连接有压滤机(13)、沉淀产水槽(14)，所述压滤机(13)与一级除重反应池(10)相连接。
5.根据权利要求4所述的一种三元前驱体废水处理设备及工艺，其特征在于：所述MVR蒸发系统包含有第二预热器(15)，所述第二预热器(15)的输出端连接有一级降膜蒸发器(16)，所述一级降膜蒸发器(16)的输出端连接有二级降膜蒸发器(17)，所述二级降膜蒸发器(17)的输出端连接有强制循环蒸发器(18)，所述强制循环蒸发器(18)的输出端连接有离心机(19)，所述一级降膜蒸发器(16)、二级降膜蒸发器(17)、强制循环蒸发器(18)的输出端均连接有压缩机(20)。
6.根据权利要求5所述的一种三元前驱体废水处理设备及工艺，其特征在于：所述冷凝水制纯水系统包含有二级反渗透膜(4)，所述二级反渗透膜(4)与一级降膜蒸发器(16)、二级降膜蒸发器(17)、强制循环蒸发器(18)相连接，所述二级反渗透膜(4)的输出端连接有三级反渗透膜(5)，所述二级反渗透膜(4)与一级反渗透膜(3)相连接。
7.根据权利要求6所述的一种三元前驱体废水处理设备及工艺，其特征在于，包括以下步骤：1)将三元废水的洗水通入微滤机(1)中进行过滤，去除大部分颗粒杂质和悬浮物，这些悬浮浆液可以回用，然后通入超滤膜(2)进行过滤，可有效过滤病毒、微生物、胶体等，有效确保后续反渗透系统运行稳定性，其中超滤的洗水则返回至前面微滤机(1)进水，经过超滤膜(2)的洗水再进入一级反渗透膜(3)，对膜一侧的料液施加压力，在高压力的作用下，当压力超过它的渗透压时，溶剂即小分子(如水分子)会逆着自然渗透的方向作反向渗透，从而在膜的低压侧得到透过的溶剂，即得到电导率很低的淡水，大分子(无机盐离子)则留在高压侧，高压侧得到浓缩的溶液，即电导率很高得浓水，淡水排入二级反渗透膜(4)，浓水排至高压反渗透膜(6)，相同原理，通过更高压力分离淡水和浓水，淡水排入二级反渗透膜(4)，浓水排至蒸汽汽提精馏系统。2)三元洗水膜浓缩系统出来的洗水浓水和三元母液混合，然后经脱氨原水泵泵入第一预热器(7)与脱氨塔(8)塔釜高温出水换热后进入脱氨塔(8)内，脱氨塔(8)底部连接有一再沸器，高温饱和蒸汽加热进入再沸器中的塔釜液，产生二次蒸汽从脱氨塔(8)底部进入塔内，和三元废水在各级塔盘/填料等单元进行传质、传热和动量传递，轻质成分NH3和部分水蒸汽在塔顶形成氨~水混合气体，含氨气体由塔顶进入冷凝器(9)中冷凝成氨水，回收浓度为≥15％的高纯氨水，三元废水从塔中部到塔底部塔釜过程完成氨的分离脱出，塔釜出水NH3~N≤15mg/L，然后排入一级除重反应池(10)。3)在脱氨过程中，由于氨在高温汽提蒸氨过程从废水中脱离，废水中的Ni、Co等易和氨络合的重金属在脱氨过程中形成Ni(OH)2、Co(OH)2等沉淀物，通过在一级除重反应池(10)添加破络剂和混凝剂，先有效破坏原来的络合物稳定性，使重金属离子重新以游离态形式存在，提高废水中各类重金属的去除效果，然后通过在二级除重反应池(11)添加絮凝剂，促进重金属离子沉降，反应完的三元废水进入沉淀槽(12)中进行沉降分离，沉淀槽(12)底部的浆料输送至压滤机(13)内进行压滤，滤饼外运，压滤后的清液返回一级除重反应池(10)，沉淀槽(12)顶部的清液溢流至沉淀产水槽(14)进行储存，然后送至第二预热器(15)内。4)经过除重后的三元废水进入MVR系统的第二预热器(15)中，依次与蒸馏水和蒸汽换热，升温至蒸发温度进入一级降膜蒸发器(16)，采用压缩机(20)压缩后的热源进行蒸发浓缩，经过一级降膜蒸发器(16)的三元废水浓缩液转至二级降膜蒸发器(17)，采用一级降膜蒸发器(16)蒸发出的二次蒸汽作为热源进行蒸发浓缩，经过二级降膜蒸发器(17)的三元废水浓缩液转至强制循环蒸发器(18)，采用压缩机(20)压缩后的热源进行蒸发浓缩结晶，浓缩至有硫酸钠盐晶体产生，再转入离心机(19)内进行离心分离，得到硫酸钠工业级盐，二级降膜蒸发器(17)和强制循环蒸发器(18)分离的二次蒸汽进入压缩机(20)，经压缩机压缩后的二次蒸汽进入一级降膜蒸发器(16)和强制循环蒸发器(18)。5)冷凝水制纯水：一级降膜蒸发器(16)、二级降膜蒸发器(17)和强制循环蒸发器(18)内二次蒸汽冷凝的冷凝水与三元洗水膜浓缩产生的淡水混合后，进入二级反渗透膜(4)，在高压力的作用下，小分子(如水分子)透过半透膜进入淡水室，大分子(无机盐离子)则留在浓水室，浓水排至一级反渗透，淡水排入三级反渗透膜(5)，通过三级反渗透膜(5)的淡水达到回用标准，浓水排至二级反渗透膜(4)，如此循环。
发明内容
为解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供了一种三元前驱体废水处理设备及工艺，解决了三元废水具有重金属含量高、氨氮浓度大、含盐量高和碱度大等特点，属于难处理工业废水，十分难以处理的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种三元前驱体废水处理设备及工艺，所述处理设备包含有膜浓缩系统、蒸汽汽提精馏系统、除重金属系统，MVR蒸发系统，冷凝水制纯水系统，以及自动控制系统，所述膜浓缩系统包含有微滤机，所述微滤机的输出端连接有超滤膜，所述超滤膜的一端设置有一级反渗透膜。
优选的，所述膜浓缩系统包含有微滤机，所述微滤机的输出端连接有超滤膜，所述超滤膜的一端设置有一级反渗透膜，所述一级反渗透膜的一端设置有高压反渗透膜。
优选的，所述蒸汽汽提精馏系统包含有第一预热器，所述第一预热器与高压反渗透膜连接，所述第一预热器的输出端设置有脱氨塔，所述脱氨塔的输出端连接有冷凝器。
优选的，所述除重金属系统包含有一级除重反应池，所述一级除重反应池的输出端连接有二级除重反应池，所述二级除重反应池的输出端连接有沉淀槽，所述沉淀槽的输出端分别连接有压滤机、沉淀产水槽，所述压滤机与一级除重反应池相连接。
优选的，所述MVR蒸发系统包含有第二预热器，所述第二预热器的输出端连接有一级降膜蒸发器，所述一级降膜蒸发器的输出端连接有二级降膜蒸发器，所述二级降膜蒸发器的输出端连接有强制循环蒸发器，所述强制循环蒸发器的输出端连接有离心机，所述一级降膜蒸发器、二级降膜蒸发器、强制循环蒸发器的输出端均连接有压缩机。
优选的，所述冷凝水制纯水系统包含有二级反渗透膜，所述二级反渗透膜与一级降膜蒸发器、二级降膜蒸发器、强制循环蒸发器相连接，所述二级反渗透膜的输出端连接有三级反渗透膜，所述二级反渗透膜与一级反渗透膜相连接。
本发明还提供一种利用所述的设备进行钙盐废水蒸发结晶工艺，其包括如下步骤：
1)将三元废水的洗水通入微滤机中进行过滤，去除大部分颗粒杂质和悬浮物，这些悬浮浆液可以回用，然后通入超滤膜进行过滤，可有效过滤病毒、微生物、胶体等，有效确保后续反渗透系统运行稳定性，其中超滤的洗水则返回至前面微滤机进水，经过超滤膜的洗水再进入一级反渗透膜，对膜一侧的料液施加压力，在高压力的作用下，当压力超过它的渗透压时，溶剂即小分子如水分子会逆着自然渗透的方向作反向渗透，从而在膜的低压侧得到透过的溶剂，即得到电导率很低的淡水，大分子无机盐离子则留在高压侧，高压侧得到浓缩的溶液，即电导率很高得浓水，淡水排入二级反渗透膜，浓水排至高压反渗透膜，相同原理，通过更高压力分离淡水和浓水，淡水排入二级反渗透膜，浓水排至蒸汽汽提精馏系统。
2)三元洗水膜浓缩系统出来的洗水浓水和三元母液混合，然后经脱氨原水泵泵入第一预热器与脱氨塔塔釜高温出水换热后进入脱氨塔内，脱氨塔底部连接有一再沸器，高温饱和蒸汽加热进入再沸器中的塔釜液，产生二次蒸汽从脱氨塔底部进入塔内，和三元废水在各级塔盘/填料等单元进行传质、传热和动量传递，轻质成分NH和部分水蒸汽在塔顶形成氨~水混合气体，含氨气体由塔顶进入冷凝器中冷凝成氨水，回收浓度为≥％的高纯氨水，三元废水从塔中部到塔底部塔釜过程完成氨的分离脱出，塔釜出水NH~N≤mg/L，然后排入一级除重反应池。
3)在脱氨过程中，由于氨在高温汽提蒸氨过程从废水中脱离，废水中的Ni、Co等易和氨络合的重金属在脱氨过程中形成Ni(OH)、Co(OH)等沉淀物，通过在一级除重反应池添加破络剂和混凝剂，先有效破坏原来的络合物稳定性，使重金属离子重新以游离态形式存在，提高废水中各类重金属的去除效果，然后通过在二级除重反应池添加絮凝剂，促进重金属离子沉降，反应完的三元废水进入沉淀槽中进行沉降分离，沉淀槽底部的浆料输送至压滤机内进行压滤，滤饼外运，压滤后的清液返回一级除重反应池，沉淀槽顶部的清液溢流至沉淀产水槽进行储存，然后送至第二预热器内。
4)经过除重后的三元废水进入MVR系统的第二预热器中，依次与蒸馏水和蒸汽换热，升温至蒸发温度进入一级降膜蒸发器，采用压缩机压缩后的热源进行蒸发浓缩，经过一级降膜蒸发器的三元废水浓缩液转至二级降膜蒸发器，采用一级降膜蒸发器蒸发出的二次蒸汽作为热源进行蒸发浓缩，经过二级降膜蒸发器的三元废水浓缩液转至强制循环蒸发器，采用压缩机压缩后的热源进行蒸发浓缩结晶，浓缩至有硫酸钠盐晶体产生，再转入离心机内进行离心分离，得到硫酸钠工业级盐，二级降膜蒸发器和强制循环蒸发器分离的二次蒸汽进入压缩机，经压缩机压缩后的二次蒸汽进入一级降膜蒸发器和强制循环蒸发器。
5)当一级降膜蒸发器、二级降膜蒸发器和强制循环蒸发器内二次蒸汽冷凝的冷凝水与三元洗水膜浓缩产生的淡水混合后，进入二级反渗透膜，在高压力的作用下，小分子如水分子透过半透膜进入淡水室，大分子无机盐离子则留在浓水室，浓水排至一级反渗透，淡水排入三级反渗透膜，通过三级反渗透膜的淡水达到回用标准，浓水排至二级反渗透膜，如此循环。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明所述的三元前驱体废水处理设备及工艺，所述设备主要包括：膜浓缩系统、蒸汽汽提精馏系统、除重金属系统，MVR蒸发系统，冷凝水制纯水系统，以及自动控制系统。利用该装置可将三元前驱体氨氮废水资源化利用，重金属回收，废水实现零排放回用，处理过程不产生新的危险废弃物。本发明所述的设备结构简单、占地面积小，设备投资低，并且实现了从三元前驱体生产线所产生的高盐度氨氮重金属废水提取有价值的硫酸钠盐、氨水和纯水的自动化生产过程，生产效率高、对环境无破坏，采用多效技术相耦合的工艺，是一种能耗低、自动化程度高的设备。
2.本发明所述的处理三元前驱体废水的工艺，三元洗水经膜浓缩后与三元母液混合进入蒸汽汽提系统，精馏回收氨水，合格液进入固液分离脱除重金属系统，然后经pH调节后进入MVR脱盐系统得到工业合格品的硫酸钠盐，蒸发冷凝水和三元洗水的经膜浓缩后的淡水通过制纯水回用于生产，实现氨和水资源的资源化利用，该工艺步骤简单、能源消耗低、生产成本低廉，消耗的蒸汽量低，是一种能耗低、自动化程度高的设备。
（发明人：张小江;鲍燕娟;周齐）
