公布日：2022.09.30
申请日：2022.07.21
分类号：C02F9/10(2006.01)I;C02F1/66(2006.01)I;C02F1/62(2006.01)I;C02F1/44(2006.01)I;C02F1/04(2006.01)I;C01B25/37(2006.01)I;
C01B25/28(2006.01)I;C01C1/24(2006.01)I;C02F103/34(2006.01)N;C02F101/10(2006.01)N
摘要
本发明涉及一种氨法磷酸铁生产废水资源化处理装置及方法，首先通过母液预处理系统，利用氨水分段调节pH值，经过反应过滤去除母液中的钙、镁、重金属离子与悬浮物，通过洗水预处理系统，利用氨水调节pH值，经过反应沉淀过滤去除洗水中的钙、镁、重金属离子与悬浮物；进而利用多级反渗透浓缩出TDS浓度为150～180mg/L的浓缩液，净化出电导≤10μS/cm的纯水；最后利用蒸发结晶分盐系统产出纯度≥99%的硫酸铵与纯度≥98.5%的磷酸二氢铵，高效回收磷酸铁生产废水中的水与盐，硫酸铵外售，纯水与磷酸二氢铵回用与磷酸铁生产工序，达到氨法磷酸铁生产废水资源化处理的目的。
权利要求书
1.氨法磷酸铁生产废水资源化处理装置，其特征是包括母液预处理系统、洗水预处理系统、膜浓缩净化系统、蒸发结晶分盐系统；其中磷酸铁生产母液接至母液预处理系统的进水口，母液预处理系统的出泥口送出母液预处理泥饼，母液预处理系统的出水口送出母液预处理系统出水至膜浓缩净化系统的1#进水口；磷酸铁生产洗水接至洗水预处理系统的进水口，洗水预处理系统的出泥口送出洗水预处理泥饼，洗水预处理系统的出水口送出洗水预处理系统出水至膜浓缩净化系统的2#进水口；膜浓缩净化系统的纯水出口送出纯水，膜浓缩净化系统的浓缩液出口送出膜浓缩净化系统浓缩液至蒸发结晶分盐系统的进液口，蒸发结晶分盐系统的冷凝水出口送出冷凝水至膜浓缩净化系统的3#进水口，蒸发结晶分盐系统的1#出盐口送出硫酸铵，蒸发结晶分盐系统的2#出盐口送出磷酸二氢铵。
2.根据权利要求1所述的氨法磷酸铁生产废水资源化处理装置，其特征是所述的母液预处理系统，其结构包括母液调节池、一级反应池、一级板框压滤机、中间水池、反应池、二级板框压滤机、清水池、砂滤器、自清洗过滤器、超滤装置、母液预处理系统出水池、反洗水收集池、反洗水板框压滤机、一级氨水投加装置、二级氨水投加装置、母液硫酸投加装置、砂滤器反洗风机、超滤反洗风机、一级提升泵、一级压滤泵、二级提升泵、二级压滤泵、过滤泵、砂滤器反洗泵、超滤反洗泵、母液预处理系统出水泵、反洗水压滤泵；其中磷酸铁生产母液接至母液调节池的进水口，母液调节池的出水口通过一级提升泵与一级反应池的进水口相接，一级氨水投加装置的出药口接至一级反应池的进药口，一级反应池的出水口通过一级压滤泵与一级板框压滤机的进泥口相接，一级板框压滤机的出液口接至中间水池的进水口；中间水池的出水口通过二级提升泵与二级反应池的进水口相接，二级氨水投加装置的出药口接至二级反应池的进药口，二级反应池的出水口通过二级压滤泵与二级板框压滤机的进泥口相接，二级板框压滤机的出液口接至清水池的1#进水口；清水池的1#出水口通过过滤泵与砂滤器的进水口相接，清水池的2#出水口通过砂滤器反洗泵与砂滤器的反洗水进水口相接，砂滤器反洗风机的出风口接至砂滤器的反洗进风口，砂滤器的反洗水排口接至反洗水收集池的进水口，反洗水收集池的出水口通过反洗水压滤泵与反洗水板框压滤机的进泥口相接，反洗水板框压滤机的出液口接至清水池的2#进水口，一级板框压滤机的出泥口、二级板框压滤机的出泥口和反洗水板框压滤机的出泥口送出母液预处理泥饼；砂滤器的出水口接至自清洗过滤器的进水口，自清洗过滤器的出水口接至超滤装置的进水口，超滤反洗风机的出风口接至超滤装置的反洗进风口，自清洗过滤器的清洗排水口和超滤装置的反洗排水口也接至反洗水收集池的进水口，超滤装置的出水口接至母液预处理系统出水池的进水口，母液预处理系统出水池的1#出水口通过超滤反洗泵与超滤装置的反洗进水口相接，母液预处理系统出水池的2#出水口通过母液预处理系统出水泵经母液预处理系统出水口送出母液预处理系统出水，母液硫酸投加装置的出药口也接至母液预处理系统出水口。
3.根据权利要求1所述的氨法磷酸铁生产废水资源化处理装置，其特征是所述的洗水预处理系统，其结构包括洗水调节池、洗水反应池、洗水沉淀池、洗水氨水投加装置、污泥池、污泥板框压滤机、压滤液池、泥水分离膜池、泥水分离膜反洗风机、洗水预处理系统出水池、洗水硫酸投加装置、洗水提升泵、泥水分离膜抽吸泵、泥水分离膜反洗泵、洗水预处理系统出水泵、污泥压滤泵、压滤液提升泵；其中磷酸铁生产洗水接至洗水调节池的进水口，洗水调节池的出水口通过洗水提升泵与洗水反应池的1#进水口相接，洗水氨水投加装置的出药口接至洗水反应池的进药口，洗水反应池的出水口接至洗水沉淀池的进水口，洗水沉淀池的出水口接至泥水分离膜池的进水口；洗水沉淀池的出泥口接至污泥池的进泥口，污泥池的出泥口通过污泥压滤泵接至污泥板框压滤机的进泥口，污泥板框压滤机的出泥口送出洗水预处理泥饼，污泥板框压滤机的压滤液出口接至压滤液池的进水口，压滤液池的出水口通过压滤液提升泵接至洗水反应池的2#进水口；泥水分离膜池的反溪水出口也接至污泥池的进泥口，泥水分离膜池的出水口通过泥水分离膜抽吸泵与洗水预处理系统出水池的进水口相接，洗水预处理系统出水池的1#出水口通过泥水分离膜反洗泵与泥水分离膜池的反洗水进水口相接，泥水分离膜反洗风机的出风口接至泥水分离膜池的反洗进风口，洗水预处理系统出水池的2#出水口通过洗水预处理系统出水泵经过预处理系统出水口送出洗水预处理系统出水，洗水硫酸投加装置的出药口也接至预处理系统出水口。
4.根据权利要求3所述的氨法磷酸铁生产废水资源化处理装置，其特征是所述洗水预处理系统中设有过滤孔径为0.05-1.0μm的PTFE材质的泥水分离膜。
5.根据权利要求1所述的氨法磷酸铁生产废水资源化处理装置，其特征是所述的膜浓缩净化系统，其结构包括膜浓缩净化系统进水池、一级反渗透保安过滤器、一级反渗透装置、一级反渗透浓水池、超高压反渗透保安过滤器、超高压反渗透装置、膜浓缩净化系统浓缩液池、超高压反渗透产水池、二级反渗透保安过滤器、二级反渗透装置、一级反渗透产水池、三级反渗透保安过滤器、三级反渗透装置、纯水池、一级反渗透增压泵、一级反渗透高压泵、超高压反渗透增压泵、超高压反渗透高压柱塞泵、膜浓缩净化系统浓缩液输送泵、二级反渗透增压泵、二级反渗透高压泵、三级反渗透增压泵、三级反渗透高压泵、纯水输送泵；其中洗水预处理系统出水接至膜浓缩净化系统进水池的1#进水口，膜浓缩净化系统进水池的出水口通过一级反渗透增压泵与一级反渗透保安过滤器的进水口相接，一级反渗透保安过滤器的出水口通过一级反渗透高压泵与一级反渗透装置的进水口相接，一级反渗透装置的产水出口接至一级反渗透产水池的1#进水口，一级反渗透装置的浓水出口接至一级反渗透浓水池的1#进水口；母液预处理系统出水接至一级反渗透浓水池的2#进水口，一级反渗透浓水池的出水口通过超高压反渗透增压泵与超高压反渗透保安过滤器的进水口相接，超高压反渗透保安过滤器的出水口通过超高压反渗透高压柱塞泵与超高压反渗透装置的进水口相接，超高压反渗透装置的浓水出口接至膜浓缩净化系统浓缩液池的进水口，膜浓缩净化系统浓缩液池的出水口通过膜浓缩净化系统浓缩液输送泵送出膜浓缩净化系统浓缩液；超高压反渗透装置的产水出口接至超高压反渗透产水池的1#进水口，冷凝水接至超高压反渗透产水池的2#进水口，超高压反渗透产水池的出水口通过二级反渗透增压泵与二级反渗透保安过滤器的进水口相接，二级反渗透保安过滤器的出水口通过二级反渗透高压泵与二级反渗透装置的进水口相接，二级反渗透装置的浓水出口接至膜浓缩净化系统进水池的2#进水口，二级反渗透装置的产水出口接至一级反渗透产水池的2#进水口；一级反渗透产水池的出水口通过三级反渗透增压泵与三级反渗透保安过滤器的进水口相接，三级反渗透保安过滤器的出水口通过三级反渗透高压泵与三级反渗透装置的进水口相接，三级反渗透装置的浓水出口接至超高压反渗透产水池的3#进水口，三级反渗透装置的产水出口接至纯水池的进水口，纯水池的出水口通过纯水输送泵送出纯水。
6.一种氨法磷酸铁生产废水资源化处理装置的工作方法，其特征是包括如下步骤：1）母液预处理：通过母液预处理系统，利用分两段投加氨水调节磷酸铁生产母液的pH，除去母液中的钙、镁与重金属离子，将母液中的悬浮物降低到≤1mg/L；2）洗水预处理：通过洗水预处理系统，利用投加氨水调节磷酸铁生产洗水的pH，除去洗水中的钙、镁与重金属离子，将洗水中的悬浮物降低到≤1mg/L；3）膜浓缩净化：通过膜浓缩净化系统，对洗水预处理系统出水进行二级反渗透浓缩，对母液预处理系统出水进行一级反渗透浓缩，得到浓度为150-180g/L的膜浓缩净化系统浓缩液；同时利用多级反渗透净化出电导≤10μS/cm的纯水，回用于磷酸铁生产工序。7.4）蒸发结晶分盐：通过蒸发结晶分盐系统，具体是针对膜浓缩净化系统浓缩液，先蒸发结晶并干燥出纯度≥99%的硫酸铵，直接外售；再利用精制出纯度≥98.5%的磷酸二氢铵，回用于磷酸铁生产工序。
8.根据权利要求6所述的氨法磷酸铁生产废水资源化处理装置的工作方法，其特征是所述步骤1）中的母液预处理系统，包括母液调节池、一级反应池、一级板框压滤机、中间水池、反应池、二级板框压滤机、清水池、砂滤器、自清洗过滤器、超滤装置、母液预处理系统出水池、反洗水收集池、反洗水板框压滤机、一级氨水投加装置、二级氨水投加装置、母液硫酸投加装置；具体是针对磷酸铁生产母液，首先利用一级氨水投加装置投加氨水，将母液的pH值从0.8-1.5调节到5.0-6.0，进行一级反应与压滤，进而利用二级氨水投加装置投加氨水，将母液的pH值调节到7.5-9.0，进行二级反应与压滤，除去母液中的钙、镁与重金属离子，形成富含氮、磷、硫元素的母液预处理泥饼，外运作为复合肥的原料；再依次利用砂滤器、自清洗过滤器、超滤装置滤除母液中的小颗粒物，将母液中的悬浮物降低到≤1mg/L，砂滤器每4-12小时进行一次气水反洗，超滤装置每30-90分钟进行一次气水反洗，保证过滤系统的正常工作，最后利用投加硫酸将母液预处理系统出水的pH值回调到5.0-6.0。
9.根据权利要求6所述的氨法磷酸铁生产废水资源化处理装置的工作方法，其特征是所述步骤2）中的洗水预处理系统，包括洗水调节池、洗水反应池、洗水沉淀池、洗水氨水投加装置、污泥池、污泥板框压滤机、压滤液池、泥水分离膜池、泥水分离膜反洗风机、洗水预处理系统出水池、洗水硫酸投加装置；具体是针对磷酸铁生产洗水，利用洗水氨水投加装置投加氨水将洗水的pH至从2.0-4.0调节到7.5-9.0，进行反应与沉淀，除去洗水中的钙、镁与重金属离子，压滤出富含氮、磷、硫元素的洗水预处理泥饼，外运作为复合肥的原料；进而利用泥水分离膜池中的过滤精度为50-100纳米的PTFE材质的泥水分离膜滤除洗水中的小颗粒物，将洗水中的悬浮物降低到≤1mg/L，泥水分离膜每30-90分钟进行一次气水反洗，保证泥水分离膜的正常工作，最后利用洗水硫酸投加装置投加硫酸将洗水预处理系统出水的pH值回调到5.0-6.0。
10.根据权利要求6所述的氨法磷酸铁生产废水资源化处理装置的工作方法，其特征是所述步骤3）中的膜浓缩净化系统，包括膜浓缩净化系统进水池、一级反渗透保安过滤器、一级反渗透装置、一级反渗透浓水池、超高压反渗透保安过滤器、超高压反渗透装置、膜浓缩净化系统浓缩液池、超高压反渗透产水池、二级反渗透保安过滤器、二级反渗透装置、一级反渗透产水池、三级反渗透保安过滤器、三级反渗透装置、纯水池；具体是针对洗水预处理系统出水，利用浓缩倍数为4-8倍的一级反渗透将其TDS浓度从8-18g/L浓缩到50-80g/L，再利用浓缩倍数为2-3倍的超高压反渗透将TDS浓度从50-80g/L浓缩到150-180g/L的膜浓缩净化系统浓缩液；针对母液预处理系统出水，利用浓缩倍数为2-3倍的超高压反渗透将其TDS浓度从50-80g/L浓缩到150-180g/L的膜浓缩净化系统浓缩液；利用一级反渗透、二级反渗透、三级反渗净化出电导≤10μS/cm的纯水，回用于磷酸铁生产工序。
11.根据权利要求6所述的氨法磷酸铁生产废水资源化处理装置的工作方法，其特征是所述步骤4）中的蒸发结晶分盐系统，包括预热器、降膜蒸发器、降膜分离器、强制循环蒸发器、强制循环分离器、蒸汽压缩机、母液罐、冷凝水罐、稠厚器、硫酸铵离心机、硫酸铵干燥系统、硫酸铵称量包装机、降温结晶器、磷酸二氢铵离心机、磷酸二氢铵精制系统、磷酸二氢铵称量包装机；具体是针对TDS浓度为150-180g/L的膜浓缩净化系统浓缩液，利用浓缩液中硫酸铵与磷酸二氢铵饱和溶解度的差异，在80-90℃先蒸发结晶并干燥出纯度≥99%的硫酸铵，直接外售；当磷酸二氢铵在高温区接近饱和，将温度降低到40-50℃结晶出纯度≥82%的磷酸二氢铵，再利用重结晶精制出纯度≥98.5%的磷酸二氢铵，回用于磷酸铁生产工序。
（发明人：张博;张金锋;褚明驰;戚可卓）
