公布日：2022.09.20
申请日：2022.06.16
分类号：C02F9/10(2006.01)I;C02F1/04(2006.01)N;C02F1/42(2006.01)N;C02F1/469(2006.01)N;C02F1/66(2006.01)N;C02F7/00(2006.01)N;
C02F103/34(2006.01)N;C02F101/10(2006.01)N
摘要
本发明涉及了一种磷酸铁锂废水处理及资源回收的方法。所述方法将磷酸铁锂废水澄清后送入流动电极电容去离子装置，脱除废水中的P与Li，再送入铁回收系统进行Fe的脱除，将脱除了P/Li/Fe的废水进行pH调整与曝气，再次澄清后输送至多效蒸发系统，脱除各种盐分得到净水进行资源化再利用，实现废水零排放，在处理过程中通过磷、锂、铁回收系统对资源进行有效回收。本发明工艺流程简单且操作便捷，系统整体运行与维护成本低，资源回收率高，实现了循环经济，减少了资源的浪费及开采活动中造成的环境破坏，具有较高的应用与推广价值。
权利要求书
1.一种磷酸铁锂废水处理及资源回收的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)磷酸铁锂废水首先进入一级澄清系统，将废水内的固体进行沉降，取系统内澄清处理后的上层清液输送至流动电极电容去离子装置；(2)上述步骤(1)所述上层清液进入流动电极电容去离子装置，在外加的电位偏压下，两个电极之间形成的静电场，迫使废水中的阴离子朝正电极方向移动，阳离子朝负电极方向移动；其中正电极处流动电极为负载铁氧化物的活性炭与碳纳米管的混合悬浮液，表面覆盖有阴离子交换膜，负电极处流动电极为活性炭与碳纳米管的悬浮液，表面覆盖有单价选择性阳离子交换膜；阴阳离子穿过离子交换膜后被流动电极吸附并带出电场，脱除液体中的P与Li，经流动电极电容去离子装置处理后的贫P/Li清液输送至铁回收系统；(3)上述步骤(2)所述贫P/Li清液进入铁回收系统，系统内通过阳离子交换树脂脱除贫P/Li清液中的Fe离子，经铁回收系统处理后的贫P/Li/Fe清液输送至pH调整曝气池；(4)上述步骤(3)所述贫P/Li/Fe清液进入pH调整曝气池，通过添加碱液调整pH至中性，并进行曝气处理，进一步脱除残留的P/Li/Fe，经pH调整曝气处理后的液体输送至二级澄清系统，对生成的固体进行沉降，取系统内澄清处理后的二级上层清液输送至多效蒸发系统；(5)上述步骤(4)所述二级上层清液进入多效蒸发系统，通过蒸发结晶，脱除二级上层清液中的各种盐分，经多效蒸发系统处理后的净水可进行资源化再利用，实现废水零排放。
2.如权利要求1所述的磷酸铁锂废水处理及资源回收的方法，其特征在于：步骤(4)中向pH调整曝气池中添加的碱液为KOH、NaOH溶液。
3.如权利要求1所述的磷酸铁锂废水处理及资源回收的方法，其特征在于：步骤(1)中一级澄清系统沉降分离出磷酸铁锂废水中的固体污泥，在一级澄清系统底部出口进行收集，污泥中含有氮、磷，能够作为化肥原料再次利用。
4.如权利要求1所述的磷酸铁锂废水处理及资源回收的方法，其特征在于：步骤(2)中外加电压为0.8-2.4V。
5.如权利要求1所述的磷酸铁锂废水处理及资源回收的方法，其特征在于：步骤(2)中正/负电极处流动电极固体含量为5％-30％。
6.如权利要求1所述的磷酸铁锂废水处理及资源回收的方法，其特征在于：步骤(2)中正电极处流动电极为负载铁氧化物的活性炭与碳纳米管的混合悬浮液，铁氧化物与活性炭的质量比为1:20-1:5，活性炭与碳纳米管的质量比为500:1-100:1。
7.如权利要求1所述的磷酸铁锂废水处理及资源回收的方法，其特征在于：步骤(2)中负电极处流动电极为活性炭与碳纳米管的悬浮液，活性炭与碳纳米管的质量比为500:1-100:1。
8.如权利要求1所述的磷酸铁锂废水处理及资源回收的方法，其特征在于：步骤(2)中正/负电极处流动电极流动速度为10-20ml/min。
9.如权利要求1所述的磷酸铁锂废水处理及资源回收的方法，其特征在于：步骤(2)中正/负电极处的流动电极从进入流动电极电容去离子装置的上层清液中吸附带电的阴/阳离子后流出，分别进入正/负极处理池进行固液分离，分离出的电解液输送至pH调整曝气池进行处理，正电极处流动电极滤出固体送入磷回收系统，负电极处流动电极滤出固体送入锂回收系统。
10.如权利要求1所述的磷酸铁锂废水处理及资源回收的方法，其特征在于：向磷回收系统中加入碱液，将被活性物质吸附的磷从活性物质中解吸，获得富磷液体，活性物质被输送回正极处的流动电极进行循环使用。
11.如权利要求10所述的磷酸铁锂废水处理及资源回收的方法，其特征在于：向磷回收系统中加入的碱液为KOH、NaOH溶液。
12.如权利要求1所述的磷酸铁锂废水处理及资源回收的方法，其特征在于：向锂回收系统中加入碱液，同时对活性物质进行反向放电处理，反向电压为0.4-0.8V，将吸附的单价锂离子从活性物质中解吸，获得富锂液体，活性物质被输送回负极处的流动电极进行循环使用。
13.如权利要求12所述的磷酸铁锂废水处理及资源回收的方法，其特征在于：向锂回收系统中加入的碱液为KOH、NaOH溶液。
14.如权利要求1所述的磷酸铁锂废水处理及资源回收的方法，其特征在于：铁回收系统中的阳离子交换树脂将贫P/Li清液中的铁离子吸附，得到贫P/Li/Fe清液，通过将吸附的铁离子洗脱，阳离子交换树脂可再投入铁回收系统进行循环使用。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种磷酸铁锂废水处理及资源回收的方法，其目的在于，废水污染物处理过程中减少污泥的产生，降低系统运行与维护成本，同时对废水中资源进行回收，实现循环经济，减少资源的浪费及开采活动中造成的环境破坏。
为实现上述目的，本发明提出了一种磷酸铁锂废水处理及资源回收的方法，包括以下步骤：
(1)磷酸铁锂废水首先进入一级澄清系统，将废水内的固体进行沉降，取系统内澄清处理后的上层清液输送至流动电极电容去离子装置；
(2)上述步骤(1)所述上层清液进入流动电极电容去离子装置，在外加的电位偏压下，两个电极之间形成的静电场，迫使废水中的阴离子朝正电极方向移动，阳离子朝负电极方向移动；其中正电极处流动电极为负载铁氧化物的活性炭与碳纳米管的混合悬浮液，表面覆盖有阴离子交换膜，负电极处流动电极为活性炭与碳纳米管的悬浮液，表面覆盖有单价选择性阳离子交换膜；阴阳离子穿过离子交换膜后被流动电极吸附并带出电场，脱除液体中的P与Li，经流动电极电容去离子装置处理后的贫P/Li清液输送至铁回收系统；
(3)上述步骤(2)所述贫P/Li清液进入铁回收系统，系统内通过阳离子交换树脂脱除贫P/Li清液中的Fe离子，经铁回收系统处理后的贫P/Li/Fe清液输送至pH调整曝气池；
(4)上述步骤(3)所述贫P/Li/Fe清液进入pH调整曝气池，通过添加碱液(如KOH、NaOH等)调整pH至中性，并进行曝气处理，进一步脱除残留的P/Li/Fe，经pH调整曝气处理后的液体输送至二级澄清系统，对生成的固体进行沉降，取系统内澄清处理后的二级上层清液输送至多效蒸发系统；
(5)上述步骤(4)所述二级上层清液进入多效蒸发系统，通过蒸发结晶，脱除二级上层清液中的各种盐分，经多效蒸发系统处理后的净水可进行资源化再利用，实现废水零排放。
按上述方案，步骤(1)中一级澄清系统沉降分离出磷酸铁锂废水中的固体污泥，在一级澄清系统底部出口进行收集，污泥中含有氮磷等物质可作为化肥原料再次利用。
按上述方案，步骤(2)中外加电压为0.8-2.4V。
按上述方案，步骤(2)中正/负电极处流动电极固体含量为5％-30％。
按上述方案，步骤(2)中正电极处流动电极为负载铁氧化物的活性炭与碳纳米管的混合悬浮液，铁氧化物与碳的质量比为1:20-1:5，活性炭与碳纳米管的质量比为500:1-100:1。
按上述方案，步骤(2)中负电极处流动电极为活性炭与碳纳米管的悬浮液，活性炭与碳纳米管的质量比为500:1-100:1。
按上述方案，步骤(2)中正/负电极处流动电极流动速度为10-20ml/min。
按上述方案，步骤(2)中正/负电极处的流动电极从进入流动电极电容去离子装置的上层清液中吸附带电的阴/阳离子后流出，分别进入正/负极处理池进行固液分离，分离出的电解液输送至pH调整曝气池进行处理，正电极处流动电极滤出固体送入磷回收系统，负电极处流动电极滤出固体送入锂回收系统。
按上述方案，向磷回收系统中加入碱液(如KOH、NaOH等)，将被活性物质吸附的磷从活性物质中解吸，获得富磷液体，活性物质被输送回正极处的流动电极进行循环使用。
按上述方案，向锂回收系统中加入碱液(如KOH、NaOH等)，同时对活性物质进行反向放电处理，反向电压为0.4-0.8V，将吸附的单价锂离子从活性物质中解吸，获得富锂液体，活性物质被输送回负极处的流动电极进行循环使用。
按上述方案，铁回收系统中的阳离子交换树脂将贫P/Li清液中的铁离子吸附，得到贫P/Li/Fe清液，通过将吸附的铁离子洗脱，阳离子交换树脂可再投入铁回收系统进行循环使用。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
(1)本发明提供了一种磷酸铁锂废水处理及资源回收的方法，可在废水处理过程中实现磷、锂、铁等资源的回收利用。
(2)本发明在磷酸铁锂废水处理过程中除pH调整外无需投加大量化学试剂，降低了系统运行成本。
(3)本发明在磷酸铁锂废水处理过程中除废水本身含有的污泥外，仅在pH调整曝气处理过程中产生少量固体在后续二级澄清系统中沉降形成污泥，减少了污泥的产生，降低了污泥处理成本。
(4)本发明在磷、锂、铁等资源的回收系统中所采用的活性物质与离子交换树脂皆可通过处理脱附所吸收物质，再生后重新投放进入磷、锂、铁等回收系统进行循环使用，降低了系统运行成本。
(5)本发明通过多效蒸发系统将盐分结晶，得到水质达标的净水进行再利用，实现了废水的零排放。
(6)本发明通过对磷酸铁锂废水中资源进行回收，实现了循环经济，减少了资源的浪费及开采活动中造成的环境破坏。
(7)本发明针对磷酸铁锂废水处理及资源回收的工艺流程简单且操作便捷，系统整体运行与维护成本低，资源回收率高，具有较高的应用与推广价值。
（发明人：代超;叶翔;廖蔚峰;齐洪广;邓良德;戴荣富;夏云龙;彭军;赵凯;周丽岗）
