公布日：2022.11.01
申请日：2022.07.27
分类号：C02F9/10(2006.01)I;C02F1/66(2006.01)N;C02F1/52(2006.01)N;C02F1/44(2006.01)N;C02F1/04(2006.01)N;C02F101/20(2006.01)N
摘要
本发明公开一种磷酸铁废水零排放处理系统及工艺，包括洗涤废水处理工段依次包括洗涤废水沉淀单元、洗涤废水过滤单元、洗涤废水超滤单元、预浓缩RO1单元、预浓缩RO2单元和产品水RO单元；母液处理工段依次包括合成母液沉淀单元、合成母液过滤单元、合成母液超滤单元和合成母液RO浓缩单元；产品盐生产工段依次包括浓缩蒸发单元、硫酸铵结晶单元、磷酸二氢铵冷却结晶单元和复合肥结晶单元。通过工艺流程优化组合，既确保反渗透系统连续稳定、高效运行，不但确保了反渗透系统连续稳定、高效运行，同时使水资源的回收率达到97.5％以上，并实现了硫酸铵、磷酸二氢铵等高附加值产品盐的生产，产品盐的产率大于80％，有效实现了资源化回收利用。
权利要求书
1.一种磷酸铁废水零排放处理系统，其特征在于：包括洗涤废水处理工段(1)、合成母液处理工段(2)及产品盐生产工段(3)；洗涤废水处理工段(1)依次包括洗涤废水沉淀单元(11)、洗涤废水过滤单元(12)、洗涤废水超滤单元(13)和预浓缩RO1单元(14)及预浓缩RO2单元(16)，各相邻单元之间通过管道连通且通过水泵进行输送；母液处理工段(2)依次包括合成母液沉淀单元(21)、合成母液过滤单元(22)、合成母液超滤单元(23)和合成母液RO浓缩单元(24)，各相邻单元之间通过管道连通且通过水泵进行输送；产品盐生产工段(3)依次包括浓缩蒸发单元(31)、硫酸铵结晶单元(32)、磷酸二氢铵冷却结晶单元(33)和复合肥结晶单元(34)，各相邻单元之间通过管道连通且通过泵进行输送。
2.根据权利要求1所述磷酸铁废水零排放处理系统，其特征在于：所述洗涤废水沉淀单元(11)用于对洗涤废水进行除重沉淀，并去除洗涤废水内的悬浮物，洗涤废水过滤单元(12)用于接收洗涤废水沉淀单元(11)排出的沉淀后的洗涤废水，并去除洗涤废水内的杂质；洗涤废水超滤单元(13)用于接收洗涤废水过滤单元(12)滤出的清净滤液，并去除洗涤废水内的微小杂质；预浓缩RO1单元(14)用于对除微小杂质后的洗涤废水进行浓缩脱盐且生成预浓缩RO1浓水及预浓缩RO1淡水，预浓缩RO1浓水进入预浓缩RO2单元(16)进行膜分离再浓缩生成预浓缩RO2浓水及预浓缩RO2淡水，预浓缩RO2浓水则被输送至合成母液沉淀单元(21)。
3.根据权利要求2所述磷酸铁废水零排放处理系统，其特征在于：所述合成母液沉淀单元(21)用于接收合成母液废水与预浓缩RO2浓水，并去除混合液体内的重金属及悬浮物；合成母液过滤单元(22)用于接收合成母液沉淀单元(21)排出的沉淀后的混合液体，并去除混合液体内的杂质；合成母液超滤单元(23)用于接收合成母液过滤单元(22)滤出的清净滤液，并通过超滤膜截留去除混合液体内的微小杂质；合成母液RO浓缩单元(24)对除微小杂质后的混合液体进行母液膜分离浓缩且生成母液浓水及母液淡水，母液浓水输送至浓缩蒸发单元(31)。
4.根据权利要求3所述磷酸铁废水零排放处理系统，其特征在于：所述浓缩蒸发单元(31)用于对母液浓水进行升温蒸发，并制备出高浓度蒸发母液；硫酸铵结晶单元(32)用于对高浓度蒸发母液进行升温蒸发，并对过饱和溶液进行离心、干燥得到硫酸铵产品和离心母液；磷酸二氢铵冷却结晶单元(33)用于对离心母液进行pH调节和冷却结晶，并对过饱和溶液进行离心得到磷酸二氢铵产品和冷却母液；复合肥结晶单元(34)用于对冷却母液进行，并对过饱和溶液进行离心得到复合肥产品和复合肥母液。
5.根据权利要求4所述磷酸铁废水零排放处理系统，其特征在于：所述洗涤废水处理工段(1)还包括产品水RO单元(15)，所述产品水RO单元(15)用于预浓缩RO1淡水、预浓缩RO2淡水、母液淡水、浓缩蒸发单元(31)的冷凝液、硫酸铵结晶单元(32)的冷凝液以及复合肥结晶单元(34)的冷凝液，并生成浓水和合格产品水；浓水返回预浓缩RO1单元(14)，合格产品水返回磷酸铁制备装置。
6.根据权利要求1所述磷酸铁废水零排放处理系统，其特征在于：所述洗涤废水沉淀单元(11)、合成母液沉淀单元(21)均为高效沉淀池。
7.一种如权利要求1所述磷酸铁废水零排放处理系统的工艺，其特征在于：S1、洗涤废水预处理及膜浓缩工序：洗涤废水经泵提升至洗涤废水沉淀单元(11)内，并于洗涤废水沉淀单元(11)内通过pH调节至碱性及混凝沉淀方式去除洗涤废水内的重金属离子及悬浮物；洗涤废水沉淀单元(11)沉淀后的洗涤废水经过pH回调至弱酸性进入洗涤废水过滤单元(12)，于洗涤废水过滤单元(12)内通过过滤方式去除洗涤废水内的杂质；洗涤废水再由洗涤废水过滤单元(12)经泵提升进入洗涤废水超滤单元(13)并去除洗涤废水内的微小杂质后进入预浓缩RO1单元(14)，并通过分离浓缩方式浓缩洗涤废水并得到预浓缩RO1浓水与预浓缩RO1淡水，预浓缩RO1浓水进入预浓缩RO2单元(16)，进一步进行膜浓缩分离并得到预浓缩RO2浓水与预浓缩RO2淡水；S2、母液预处理及膜浓缩工序：合并预浓缩RO2浓水与合成母液废水得到混合液体，经泵提升至合成母液沉淀单元(21)通过pH调节至碱性及混凝沉淀方式去除洗涤废水内的重金属离子及悬浮物；合成母液沉淀单元(21)沉淀后的混合液体经过pH回调至弱酸性进入合成母液过滤单元(22)，并于合成母液过滤单元(22)内通过过滤方式去除混合液体内的悬浮物；混合液再由合成母液过滤单元(22)经泵提升进入合成母液超滤单元(23)并去除混合液内的微小杂质后再通过合成母液RO浓缩单元(24)分离浓缩混合液体并得到母液浓水与母液淡水，母液浓水进入浓缩蒸发单元(31)继续处理；S3、蒸发浓缩工序：母液浓水通过浓液蒸发单元(31)进行升温蒸发，母液浓水达到沸点后开始蒸发得到高浓度蒸发母液，高浓度蒸发母液进入硫酸铵结晶单元(32)；S4、硫酸铵结晶工序：高浓度蒸发母液通过硫酸铵结晶蒸发器进行升温蒸发，高浓度蒸发母液持续浓缩并形成过饱和硫酸铵溶液，过饱和硫酸铵溶液通过离心、干燥得到硫酸铵产品和离心母液，离心母液进入磷酸二氢铵冷却结晶单元(33)；S5、磷酸二氢铵结晶工序：离心母液经调节pH至5-6后，再通过冷却结晶器进行冷却结晶析出磷酸二氢铵晶体，磷酸二氢铵晶体进行离心得到磷酸二氢铵产品和冷却母液；S6、复合肥结晶工序：冷却母液通过复合肥蒸发器进行升温蒸发，形成硫酸铵与磷酸二氢铵混合过饱和溶液，硫酸铵与磷酸二氢铵混合过饱和溶液通过复合肥离心器得到复合肥产品和复合肥母液，复合肥母液经过复合肥母液干燥器生产复合肥。
8.根据权利要求7所述磷酸铁废水零排放处理系统的工艺，其特征在于：所述步骤S1)中，预浓缩RO1单元(14)与预浓缩RO2单元(16)运行pH为4-5，产品水RO单元(15)运行pH为6-7。
9.根据权利要求7所述磷酸铁废水零排放处理系统的工艺，其特征在于：所述步骤S2)中，母液浓水含盐量≥160000mg/L，合成母液RO浓缩单元(24)运行pH为4-5。
发明内容
为了降低企业生产过程中的环保风险，同时实现资源的可回收利用为企业生产带来一定的副产品经济收益，本发明一种能够确保淡水资源、化学物料(P、N、S)资源回收的磷酸铁废水零排放处理系统及工艺。
本申请提供的一种磷酸铁废水零排放处理系统，包括洗涤废水处理工段、合成母液处理工段及产品盐生产工段；洗涤废水处理工段依次包括洗涤废水沉淀单元、洗涤废水过滤单元、洗涤废水超滤单元和预浓缩RO1单元及预浓缩RO2单元，各相邻单元之间通过管道连通且通过水泵进行输送；母液处理工段依次包括合成母液沉淀单元、合成母液过滤单元、合成母液超滤单元和合成母液RO浓缩单元，各相邻单元之间通过管道连通且通过水泵进行输送；产品盐生产工段依次包括浓缩蒸发单元、硫酸铵结晶单元、磷酸二氢铵冷却结晶单元和复合肥结晶单元，各相邻单元之间通过管道连通且通过泵进行输送。
进一步地，所述洗涤废水沉淀单元用于对洗涤废水进行除重沉淀，并去除洗涤废水内的悬浮物，洗涤废水过滤单元用于接收洗涤废水沉淀单元排出的沉淀后的洗涤废水，并去除洗涤废水内的杂质；洗涤废水超滤单元用于接收洗涤废水过滤单元滤出的清净滤液，并去除洗涤废水内的微小杂质；预浓缩RO1单元用于对除微小杂质后的洗涤废水进行浓缩脱盐且生成预浓缩RO1浓水及预浓缩RO1淡水，预浓缩RO1浓水进入预浓缩RO2单元进行膜分离再浓缩生成预浓缩RO2浓水及预浓缩RO2淡水，预浓缩RO2浓水则被输送至合成母液沉淀单元。
进一步地，所述合成母液沉淀单元用于接收合成母液废水与预浓缩RO2浓水，并去除混合液体内的重金属及悬浮物；合成母液过滤单元用于接收合成母液沉淀单元排出的沉淀后的混合液体，并去除混合液体内的杂质；合成母液超滤单元用于接收合成母液过滤单元滤出的清净滤液，并通过超滤膜截留去除混合液体内的微小杂质；合成母液RO浓缩单元对除微小杂质后的混合液体进行母液膜分离浓缩且生成母液浓水及母液淡水，母液浓水输送至浓缩蒸发单元。
进一步地，所述浓缩蒸发单元用于对母液浓水进行升温蒸发，并制备出高浓度蒸发母液；硫酸铵结晶单元用于对高浓度蒸发母液进行升温蒸发，并对过饱和溶液进行离心、干燥得到硫酸铵产品和离心母液；磷酸二氢铵冷却结晶单元用于对离心母液进行pH调节和冷却结晶，并对过饱和溶液进行离心得到磷酸二氢铵产品和冷却母液；复合肥结晶单元用于对冷却母液进行，并对过饱和溶液进行离心得到复合肥产品和复合肥母液。
进一步地，所述洗涤废水处理工段还包括产品水RO单元，所述产品水RO单元用于预浓缩RO1淡水、预浓缩RO2淡水、母液淡水、浓缩蒸发单元的冷凝液、硫酸铵结晶单元的冷凝液以及复合肥结晶单元的冷凝液，并生成浓水和合格产品水；浓水返回预浓缩RO1单元，合格产品水返回磷酸铁制备装置。
进一步地，所述洗涤废水沉淀单元、合成母液沉淀单元均为高效沉淀池。
还提供一种如上述所述磷酸铁废水零排放处理系统的工艺：
S1、洗涤废水预处理及膜浓缩工序：洗涤废水经泵提升至洗涤废水沉淀单元内，并于洗涤废水沉淀单元内通过pH调节至碱性及混凝沉淀方式去除洗涤废水内的重金属离子及悬浮物；洗涤废水沉淀单元沉淀后的洗涤废水经过pH回调至弱酸性进入洗涤废水过滤单元，于洗涤废水过滤单元内通过过滤方式去除洗涤废水内的杂质；洗涤废水再由洗涤废水过滤单元经泵提升进入洗涤废水超滤单元并去除洗涤废水内的微小杂质后进入预浓缩RO1单元，并通过分离浓缩方式浓缩洗涤废水并得到预浓缩RO1浓水与预浓缩RO1淡水，预浓缩RO1浓水进入预浓缩RO2单元，进一步进行膜浓缩分离并得到预浓缩RO2浓水与预浓缩RO2淡水；
S2、母液预处理及膜浓缩工序：合并预浓缩RO2浓水与合成母液废水得到混合液体，经泵提升至合成母液沉淀单元通过pH调节至碱性及混凝沉淀方式去除洗涤废水内的重金属离子及悬浮物；合成母液沉淀单元沉淀后的混合液体经过pH回调至弱酸性进入合成母液过滤单元，并于合成母液过滤单元内通过过滤方式去除混合液体内的悬浮物；混合液再由合成母液过滤单元经泵提升进入合成母液超滤单元并去除混合液内的微小杂质后再通过合成母液RO浓缩单元分离浓缩混合液体并得到母液浓水与母液淡水，母液浓水进入浓缩蒸发单元继续处理；
S3、蒸发浓缩工序：母液浓水通过浓液蒸发单元进行升温蒸发，母液浓水达到沸点后开始蒸发得到高浓度蒸发母液，高浓度蒸发母液进入硫酸铵结晶单元；
S4、硫酸铵结晶工序：高浓度蒸发母液通过硫酸铵结晶蒸发器进行升温蒸发，高浓度蒸发母液持续浓缩并形成过饱和硫酸铵溶液，过饱和硫酸铵溶液通过离心、干燥得到硫酸铵产品和离心母液，离心母液进入磷酸二氢铵冷却结晶单元；
S5、磷酸二氢铵结晶工序：离心母液经调节pH至5-6后，再通过冷却结晶器进行冷却结晶析出磷酸二氢铵晶体，磷酸二氢铵晶体进行离心得到磷酸二氢铵产品和冷却母液；
S6、复合肥结晶工序：冷却母液通过复合肥蒸发器进行升温蒸发，形成硫酸铵与磷酸二氢铵混合过饱和溶液，硫酸铵与磷酸二氢铵混合过饱和溶液通过复合肥离心器得到复合肥产品和复合肥母液，复合肥母液经过复合肥母液干燥器生产复合肥。
进一步地，所述步骤S1)中，预浓缩RO1单元与预浓缩RO2单元运行pH为4-5，产品水RO单元运行pH为6-7。
进一步地，所述步骤S2)中，母液浓水含盐量≥160000mg/L，合成母液RO浓缩单元运行pH为4-5。
综上所述，本申请包括以下至少有益技术效果：
1.本发明系统可以连续稳定且高效地处理磷酸铁废水，产出磷酸铵镁复合肥，硫酸铵蒸发结晶工序产出符合GBT535-2020《肥料及硫酸铵》Ⅰ型指标产品，设置磷酸二氢铵冷却结晶工序，产出纯度＞90％的磷酸二氢铵产品，复合肥可作为原料进行回收处理，最大程度实现资源化回收利用；
2.蒸发结晶过程中产生了大量的冷凝液，且通过产品水RO单元对冷凝液进行反渗透分离，既可以将冷凝液回用至前期生产中，进一步降低生产成本，也可以充分地处理冷凝水，减少污染物的外排；
3.通过工艺流程优化组合，不但确保了反渗透系统连续稳定、高效运行，同时使水资源的回收率达到97.5％以上，并实现了硫酸铵、磷酸二氢铵等高附加值产品盐的生产，产品盐的产率大于80％，有效实现了资源化回收利用。
（发明人：李丹;闵志坚;陈东祥;刘广智;张洪伟;沈志远;施武斌;李小新;张艳菊）
