公布日：2022.03.25

申請日：2021.12.29

分類號：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

本發(fā)明屬于三元前驅(qū)體廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其為一種三元前驅(qū)體廢水處理設(shè)備及工藝，包括處理設(shè)備，所述處理設(shè)備包含有膜濃縮系統(tǒng)、蒸汽汽提精餾系統(tǒng)、除重金屬系統(tǒng)，MVR蒸發(fā)系統(tǒng)，冷凝水制純水系統(tǒng)，以及自動控制系統(tǒng)。利用該裝置可將三元前驅(qū)體氨氮廢水資源化利用，重金屬回收，廢水實現(xiàn)零排放回用，處理過程不產(chǎn)生新的危險廢棄物，本發(fā)明所述的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小，設(shè)備投資低，并且實現(xiàn)了從三元前驅(qū)體生產(chǎn)線所產(chǎn)生的高鹽度氨氮重金屬廢水提取有價值的硫酸鈉鹽、氨水和純水的自動化生產(chǎn)過程，生產(chǎn)效率高、對環(huán)境無破壞，還公開了利用該設(shè)備處理三元前驅(qū)體廢水的工藝，該工藝步驟簡單、能源消耗低、生產(chǎn)成本低廉，消耗的蒸汽量低。

權(quán)利要求書

1.一種三元前驅(qū)體廢水處理設(shè)備及工藝，包括處理設(shè)備，其特征在于：所述處理設(shè)備包含有膜濃縮系統(tǒng)、蒸汽汽提精餾系統(tǒng)、除重金屬系統(tǒng)，MVR蒸發(fā)系統(tǒng)，冷凝水制純水系統(tǒng)，以及自動控制系統(tǒng)，所述膜濃縮系統(tǒng)包含有微濾機(1)，所述微濾機(1)的輸出端連接有超濾膜(2)，所述超濾膜(2)的一端設(shè)置有一級反滲透膜(3)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三元前驅(qū)體廢水處理設(shè)備及工藝，其特征在于：所述一級反滲透膜(3)的一端設(shè)置有高壓反滲透膜(6)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種三元前驅(qū)體廢水處理設(shè)備及工藝，其特征在于：所述蒸汽汽提精餾系統(tǒng)包含有第一預(yù)熱器(7)，所述第一預(yù)熱器(7)與高壓反滲透膜(6)連接，所述第一預(yù)熱器(7)的輸出端設(shè)置有脫氨塔(8)，所述脫氨塔(8)的輸出端連接有冷凝器(9)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種三元前驅(qū)體廢水處理設(shè)備及工藝，其特征在于：所述除重金屬系統(tǒng)包含有一級除重反應(yīng)池(10)，所述一級除重反應(yīng)池(10)的輸出端連接有二級除重反應(yīng)池(11)，所述二級除重反應(yīng)池(11)的輸出端連接有沉淀槽(12)，所述沉淀槽(12)的輸出端分別連接有壓濾機(13)、沉淀產(chǎn)水槽(14)，所述壓濾機(13)與一級除重反應(yīng)池(10)相連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種三元前驅(qū)體廢水處理設(shè)備及工藝，其特征在于：所述MVR蒸發(fā)系統(tǒng)包含有第二預(yù)熱器(15)，所述第二預(yù)熱器(15)的輸出端連接有一級降膜蒸發(fā)器(16)，所述一級降膜蒸發(fā)器(16)的輸出端連接有二級降膜蒸發(fā)器(17)，所述二級降膜蒸發(fā)器(17)的輸出端連接有強制循環(huán)蒸發(fā)器(18)，所述強制循環(huán)蒸發(fā)器(18)的輸出端連接有離心機(19)，所述一級降膜蒸發(fā)器(16)、二級降膜蒸發(fā)器(17)、強制循環(huán)蒸發(fā)器(18)的輸出端均連接有壓縮機(20)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種三元前驅(qū)體廢水處理設(shè)備及工藝，其特征在于：所述冷凝水制純水系統(tǒng)包含有二級反滲透膜(4)，所述二級反滲透膜(4)與一級降膜蒸發(fā)器(16)、二級降膜蒸發(fā)器(17)、強制循環(huán)蒸發(fā)器(18)相連接，所述二級反滲透膜(4)的輸出端連接有三級反滲透膜(5)，所述二級反滲透膜(4)與一級反滲透膜(3)相連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種三元前驅(qū)體廢水處理設(shè)備及工藝，其特征在于，包括以下步驟：1)將三元廢水的洗水通入微濾機(1)中進行過濾，去除大部分顆粒雜質(zhì)和懸浮物，這些懸浮漿液可以回用，然后通入超濾膜(2)進行過濾，可有效過濾病毒、微生物、膠體等，有效確保后續(xù)反滲透系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，其中超濾的洗水則返回至前面微濾機(1)進水，經(jīng)過超濾膜(2)的洗水再進入一級反滲透膜(3)，對膜一側(cè)的料液施加壓力，在高壓力的作用下，當(dāng)壓力超過它的滲透壓時，溶劑即小分子(如水分子)會逆著自然滲透的方向作反向滲透，從而在膜的低壓側(cè)得到透過的溶劑，即得到電導(dǎo)率很低的淡水，大分子(無機鹽離子)則留在高壓側(cè)，高壓側(cè)得到濃縮的溶液，即電導(dǎo)率很高得濃水，淡水排入二級反滲透膜(4)，濃水排至高壓反滲透膜(6)，相同原理，通過更高壓力分離淡水和濃水，淡水排入二級反滲透膜(4)，濃水排至蒸汽汽提精餾系統(tǒng)。2)三元洗水膜濃縮系統(tǒng)出來的洗水濃水和三元母液混合，然后經(jīng)脫氨原水泵泵入第一預(yù)熱器(7)與脫氨塔(8)塔釜高溫出水換熱后進入脫氨塔(8)內(nèi)，脫氨塔(8)底部連接有一再沸器，高溫飽和蒸汽加熱進入再沸器中的塔釜液，產(chǎn)生二次蒸汽從脫氨塔(8)底部進入塔內(nèi)，和三元廢水在各級塔盤/填料等單元進行傳質(zhì)、傳熱和動量傳遞，輕質(zhì)成分NH3和部分水蒸汽在塔頂形成氨~水混合氣體，含氨氣體由塔頂進入冷凝器(9)中冷凝成氨水，回收濃度為≥15％的高純氨水，三元廢水從塔中部到塔底部塔釜過程完成氨的分離脫出，塔釜出水NH3~N≤15mg/L，然后排入一級除重反應(yīng)池(10)。3)在脫氨過程中，由于氨在高溫汽提蒸氨過程從廢水中脫離，廢水中的Ni、Co等易和氨絡(luò)合的重金屬在脫氨過程中形成Ni(OH)2、Co(OH)2等沉淀物，通過在一級除重反應(yīng)池(10)添加破絡(luò)劑和混凝劑，先有效破壞原來的絡(luò)合物穩(wěn)定性，使重金屬離子重新以游離態(tài)形式存在，提高廢水中各類重金屬的去除效果，然后通過在二級除重反應(yīng)池(11)添加絮凝劑，促進重金屬離子沉降，反應(yīng)完的三元廢水進入沉淀槽(12)中進行沉降分離，沉淀槽(12)底部的漿料輸送至壓濾機(13)內(nèi)進行壓濾，濾餅外運，壓濾后的清液返回一級除重反應(yīng)池(10)，沉淀槽(12)頂部的清液溢流至沉淀產(chǎn)水槽(14)進行儲存，然后送至第二預(yù)熱器(15)內(nèi)。4)經(jīng)過除重后的三元廢水進入MVR系統(tǒng)的第二預(yù)熱器(15)中，依次與蒸餾水和蒸汽換熱，升溫至蒸發(fā)溫度進入一級降膜蒸發(fā)器(16)，采用壓縮機(20)壓縮后的熱源進行蒸發(fā)濃縮，經(jīng)過一級降膜蒸發(fā)器(16)的三元廢水濃縮液轉(zhuǎn)至二級降膜蒸發(fā)器(17)，采用一級降膜蒸發(fā)器(16)蒸發(fā)出的二次蒸汽作為熱源進行蒸發(fā)濃縮，經(jīng)過二級降膜蒸發(fā)器(17)的三元廢水濃縮液轉(zhuǎn)至強制循環(huán)蒸發(fā)器(18)，采用壓縮機(20)壓縮后的熱源進行蒸發(fā)濃縮結(jié)晶，濃縮至有硫酸鈉鹽晶體產(chǎn)生，再轉(zhuǎn)入離心機(19)內(nèi)進行離心分離，得到硫酸鈉工業(yè)級鹽，二級降膜蒸發(fā)器(17)和強制循環(huán)蒸發(fā)器(18)分離的二次蒸汽進入壓縮機(20)，經(jīng)壓縮機壓縮后的二次蒸汽進入一級降膜蒸發(fā)器(16)和強制循環(huán)蒸發(fā)器(18)。5)冷凝水制純水：一級降膜蒸發(fā)器(16)、二級降膜蒸發(fā)器(17)和強制循環(huán)蒸發(fā)器(18)內(nèi)二次蒸汽冷凝的冷凝水與三元洗水膜濃縮產(chǎn)生的淡水混合后，進入二級反滲透膜(4)，在高壓力的作用下，小分子(如水分子)透過半透膜進入淡水室，大分子(無機鹽離子)則留在濃水室，濃水排至一級反滲透，淡水排入三級反滲透膜(5)，通過三級反滲透膜(5)的淡水達到回用標(biāo)準(zhǔn)，濃水排至二級反滲透膜(4)，如此循環(huán)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述背景技術(shù)中提出的問題。本發(fā)明提供了一種三元前驅(qū)體廢水處理設(shè)備及工藝，解決了三元廢水具有重金屬含量高、氨氮濃度大、含鹽量高和堿度大等特點，屬于難處理工業(yè)廢水，十分難以處理的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種三元前驅(qū)體廢水處理設(shè)備及工藝，所述處理設(shè)備包含有膜濃縮系統(tǒng)、蒸汽汽提精餾系統(tǒng)、除重金屬系統(tǒng)，MVR蒸發(fā)系統(tǒng)，冷凝水制純水系統(tǒng)，以及自動控制系統(tǒng)，所述膜濃縮系統(tǒng)包含有微濾機，所述微濾機的輸出端連接有超濾膜，所述超濾膜的一端設(shè)置有一級反滲透膜。

優(yōu)選的，所述膜濃縮系統(tǒng)包含有微濾機，所述微濾機的輸出端連接有超濾膜，所述超濾膜的一端設(shè)置有一級反滲透膜，所述一級反滲透膜的一端設(shè)置有高壓反滲透膜。

優(yōu)選的，所述蒸汽汽提精餾系統(tǒng)包含有第一預(yù)熱器，所述第一預(yù)熱器與高壓反滲透膜連接，所述第一預(yù)熱器的輸出端設(shè)置有脫氨塔，所述脫氨塔的輸出端連接有冷凝器。

優(yōu)選的，所述除重金屬系統(tǒng)包含有一級除重反應(yīng)池，所述一級除重反應(yīng)池的輸出端連接有二級除重反應(yīng)池，所述二級除重反應(yīng)池的輸出端連接有沉淀槽，所述沉淀槽的輸出端分別連接有壓濾機、沉淀產(chǎn)水槽，所述壓濾機與一級除重反應(yīng)池相連接。

優(yōu)選的，所述MVR蒸發(fā)系統(tǒng)包含有第二預(yù)熱器，所述第二預(yù)熱器的輸出端連接有一級降膜蒸發(fā)器，所述一級降膜蒸發(fā)器的輸出端連接有二級降膜蒸發(fā)器，所述二級降膜蒸發(fā)器的輸出端連接有強制循環(huán)蒸發(fā)器，所述強制循環(huán)蒸發(fā)器的輸出端連接有離心機，所述一級降膜蒸發(fā)器、二級降膜蒸發(fā)器、強制循環(huán)蒸發(fā)器的輸出端均連接有壓縮機。

優(yōu)選的，所述冷凝水制純水系統(tǒng)包含有二級反滲透膜，所述二級反滲透膜與一級降膜蒸發(fā)器、二級降膜蒸發(fā)器、強制循環(huán)蒸發(fā)器相連接，所述二級反滲透膜的輸出端連接有三級反滲透膜，所述二級反滲透膜與一級反滲透膜相連接。

本發(fā)明還提供一種利用所述的設(shè)備進行鈣鹽廢水蒸發(fā)結(jié)晶工藝，其包括如下步驟：

1)將三元廢水的洗水通入微濾機中進行過濾，去除大部分顆粒雜質(zhì)和懸浮物，這些懸浮漿液可以回用，然后通入超濾膜進行過濾，可有效過濾病毒、微生物、膠體等，有效確保后續(xù)反滲透系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，其中超濾的洗水則返回至前面微濾機進水，經(jīng)過超濾膜的洗水再進入一級反滲透膜，對膜一側(cè)的料液施加壓力，在高壓力的作用下，當(dāng)壓力超過它的滲透壓時，溶劑即小分子如水分子會逆著自然滲透的方向作反向滲透，從而在膜的低壓側(cè)得到透過的溶劑，即得到電導(dǎo)率很低的淡水，大分子無機鹽離子則留在高壓側(cè)，高壓側(cè)得到濃縮的溶液，即電導(dǎo)率很高得濃水，淡水排入二級反滲透膜，濃水排至高壓反滲透膜，相同原理，通過更高壓力分離淡水和濃水，淡水排入二級反滲透膜，濃水排至蒸汽汽提精餾系統(tǒng)。

2)三元洗水膜濃縮系統(tǒng)出來的洗水濃水和三元母液混合，然后經(jīng)脫氨原水泵泵入第一預(yù)熱器與脫氨塔塔釜高溫出水換熱后進入脫氨塔內(nèi)，脫氨塔底部連接有一再沸器，高溫飽和蒸汽加熱進入再沸器中的塔釜液，產(chǎn)生二次蒸汽從脫氨塔底部進入塔內(nèi)，和三元廢水在各級塔盤/填料等單元進行傳質(zhì)、傳熱和動量傳遞，輕質(zhì)成分NH和部分水蒸汽在塔頂形成氨~水混合氣體，含氨氣體由塔頂進入冷凝器中冷凝成氨水，回收濃度為≥％的高純氨水，三元廢水從塔中部到塔底部塔釜過程完成氨的分離脫出，塔釜出水NH~N≤mg/L，然后排入一級除重反應(yīng)池。

3)在脫氨過程中，由于氨在高溫汽提蒸氨過程從廢水中脫離，廢水中的Ni、Co等易和氨絡(luò)合的重金屬在脫氨過程中形成Ni(OH)、Co(OH)等沉淀物，通過在一級除重反應(yīng)池添加破絡(luò)劑和混凝劑，先有效破壞原來的絡(luò)合物穩(wěn)定性，使重金屬離子重新以游離態(tài)形式存在，提高廢水中各類重金屬的去除效果，然后通過在二級除重反應(yīng)池添加絮凝劑，促進重金屬離子沉降，反應(yīng)完的三元廢水進入沉淀槽中進行沉降分離，沉淀槽底部的漿料輸送至壓濾機內(nèi)進行壓濾，濾餅外運，壓濾后的清液返回一級除重反應(yīng)池，沉淀槽頂部的清液溢流至沉淀產(chǎn)水槽進行儲存，然后送至第二預(yù)熱器內(nèi)。

4)經(jīng)過除重后的三元廢水進入MVR系統(tǒng)的第二預(yù)熱器中，依次與蒸餾水和蒸汽換熱，升溫至蒸發(fā)溫度進入一級降膜蒸發(fā)器，采用壓縮機壓縮后的熱源進行蒸發(fā)濃縮，經(jīng)過一級降膜蒸發(fā)器的三元廢水濃縮液轉(zhuǎn)至二級降膜蒸發(fā)器，采用一級降膜蒸發(fā)器蒸發(fā)出的二次蒸汽作為熱源進行蒸發(fā)濃縮，經(jīng)過二級降膜蒸發(fā)器的三元廢水濃縮液轉(zhuǎn)至強制循環(huán)蒸發(fā)器，采用壓縮機壓縮后的熱源進行蒸發(fā)濃縮結(jié)晶，濃縮至有硫酸鈉鹽晶體產(chǎn)生，再轉(zhuǎn)入離心機內(nèi)進行離心分離，得到硫酸鈉工業(yè)級鹽，二級降膜蒸發(fā)器和強制循環(huán)蒸發(fā)器分離的二次蒸汽進入壓縮機，經(jīng)壓縮機壓縮后的二次蒸汽進入一級降膜蒸發(fā)器和強制循環(huán)蒸發(fā)器。

5)當(dāng)一級降膜蒸發(fā)器、二級降膜蒸發(fā)器和強制循環(huán)蒸發(fā)器內(nèi)二次蒸汽冷凝的冷凝水與三元洗水膜濃縮產(chǎn)生的淡水混合后，進入二級反滲透膜，在高壓力的作用下，小分子如水分子透過半透膜進入淡水室，大分子無機鹽離子則留在濃水室，濃水排至一級反滲透，淡水排入三級反滲透膜，通過三級反滲透膜的淡水達到回用標(biāo)準(zhǔn)，濃水排至二級反滲透膜，如此循環(huán)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明所述的三元前驅(qū)體廢水處理設(shè)備及工藝，所述設(shè)備主要包括：膜濃縮系統(tǒng)、蒸汽汽提精餾系統(tǒng)、除重金屬系統(tǒng)，MVR蒸發(fā)系統(tǒng)，冷凝水制純水系統(tǒng)，以及自動控制系統(tǒng)。利用該裝置可將三元前驅(qū)體氨氮廢水資源化利用，重金屬回收，廢水實現(xiàn)零排放回用，處理過程不產(chǎn)生新的危險廢棄物。本發(fā)明所述的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小，設(shè)備投資低，并且實現(xiàn)了從三元前驅(qū)體生產(chǎn)線所產(chǎn)生的高鹽度氨氮重金屬廢水提取有價值的硫酸鈉鹽、氨水和純水的自動化生產(chǎn)過程，生產(chǎn)效率高、對環(huán)境無破壞，采用多效技術(shù)相耦合的工藝，是一種能耗低、自動化程度高的設(shè)備。

2.本發(fā)明所述的處理三元前驅(qū)體廢水的工藝，三元洗水經(jīng)膜濃縮后與三元母液混合進入蒸汽汽提系統(tǒng)，精餾回收氨水，合格液進入固液分離脫除重金屬系統(tǒng)，然后經(jīng)pH調(diào)節(jié)后進入MVR脫鹽系統(tǒng)得到工業(yè)合格品的硫酸鈉鹽，蒸發(fā)冷凝水和三元洗水的經(jīng)膜濃縮后的淡水通過制純水回用于生產(chǎn)，實現(xiàn)氨和水資源的資源化利用，該工藝步驟簡單、能源消耗低、生產(chǎn)成本低廉，消耗的蒸汽量低，是一種能耗低、自動化程度高的設(shè)備。

（發(fā)明人：張小江;鮑燕娟;周齊）