公布日：2022.11.01

申請(qǐng)日：2022.07.27

分類號(hào)：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

本發(fā)明公開一種磷酸鐵廢水零排放處理系統(tǒng)及工藝，包括洗滌廢水處理工段依次包括洗滌廢水沉淀單元、洗滌廢水過濾單元、洗滌廢水超濾單元、預(yù)濃縮RO1單元、預(yù)濃縮RO2單元和產(chǎn)品水RO單元；母液處理工段依次包括合成母液沉淀單元、合成母液過濾單元、合成母液超濾單元和合成母液RO濃縮單元；產(chǎn)品鹽生產(chǎn)工段依次包括濃縮蒸發(fā)單元、硫酸銨結(jié)晶單元、磷酸二氫銨冷卻結(jié)晶單元和復(fù)合肥結(jié)晶單元。通過工藝流程優(yōu)化組合，既確保反滲透系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定、高效運(yùn)行，不但確保了反滲透系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定、高效運(yùn)行，同時(shí)使水資源的回收率達(dá)到97.5％以上，并實(shí)現(xiàn)了硫酸銨、磷酸二氫銨等高附加值產(chǎn)品鹽的生產(chǎn)，產(chǎn)品鹽的產(chǎn)率大于80％，有效實(shí)現(xiàn)了資源化回收利用。

權(quán)利要求書

1.一種磷酸鐵廢水零排放處理系統(tǒng)，其特征在于：包括洗滌廢水處理工段(1)、合成母液處理工段(2)及產(chǎn)品鹽生產(chǎn)工段(3)；洗滌廢水處理工段(1)依次包括洗滌廢水沉淀單元(11)、洗滌廢水過濾單元(12)、洗滌廢水超濾單元(13)和預(yù)濃縮RO1單元(14)及預(yù)濃縮RO2單元(16)，各相鄰單元之間通過管道連通且通過水泵進(jìn)行輸送；母液處理工段(2)依次包括合成母液沉淀單元(21)、合成母液過濾單元(22)、合成母液超濾單元(23)和合成母液RO濃縮單元(24)，各相鄰單元之間通過管道連通且通過水泵進(jìn)行輸送；產(chǎn)品鹽生產(chǎn)工段(3)依次包括濃縮蒸發(fā)單元(31)、硫酸銨結(jié)晶單元(32)、磷酸二氫銨冷卻結(jié)晶單元(33)和復(fù)合肥結(jié)晶單元(34)，各相鄰單元之間通過管道連通且通過泵進(jìn)行輸送。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述磷酸鐵廢水零排放處理系統(tǒng)，其特征在于：所述洗滌廢水沉淀單元(11)用于對(duì)洗滌廢水進(jìn)行除重沉淀，并去除洗滌廢水內(nèi)的懸浮物，洗滌廢水過濾單元(12)用于接收洗滌廢水沉淀單元(11)排出的沉淀后的洗滌廢水，并去除洗滌廢水內(nèi)的雜質(zhì)；洗滌廢水超濾單元(13)用于接收洗滌廢水過濾單元(12)濾出的清凈濾液，并去除洗滌廢水內(nèi)的微小雜質(zhì)；預(yù)濃縮RO1單元(14)用于對(duì)除微小雜質(zhì)后的洗滌廢水進(jìn)行濃縮脫鹽且生成預(yù)濃縮RO1濃水及預(yù)濃縮RO1淡水，預(yù)濃縮RO1濃水進(jìn)入預(yù)濃縮RO2單元(16)進(jìn)行膜分離再濃縮生成預(yù)濃縮RO2濃水及預(yù)濃縮RO2淡水，預(yù)濃縮RO2濃水則被輸送至合成母液沉淀單元(21)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述磷酸鐵廢水零排放處理系統(tǒng)，其特征在于：所述合成母液沉淀單元(21)用于接收合成母液廢水與預(yù)濃縮RO2濃水，并去除混合液體內(nèi)的重金屬及懸浮物；合成母液過濾單元(22)用于接收合成母液沉淀單元(21)排出的沉淀后的混合液體，并去除混合液體內(nèi)的雜質(zhì)；合成母液超濾單元(23)用于接收合成母液過濾單元(22)濾出的清凈濾液，并通過超濾膜截留去除混合液體內(nèi)的微小雜質(zhì)；合成母液RO濃縮單元(24)對(duì)除微小雜質(zhì)后的混合液體進(jìn)行母液膜分離濃縮且生成母液濃水及母液淡水，母液濃水輸送至濃縮蒸發(fā)單元(31)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述磷酸鐵廢水零排放處理系統(tǒng)，其特征在于：所述濃縮蒸發(fā)單元(31)用于對(duì)母液濃水進(jìn)行升溫蒸發(fā)，并制備出高濃度蒸發(fā)母液；硫酸銨結(jié)晶單元(32)用于對(duì)高濃度蒸發(fā)母液進(jìn)行升溫蒸發(fā)，并對(duì)過飽和溶液進(jìn)行離心、干燥得到硫酸銨產(chǎn)品和離心母液；磷酸二氫銨冷卻結(jié)晶單元(33)用于對(duì)離心母液進(jìn)行pH調(diào)節(jié)和冷卻結(jié)晶，并對(duì)過飽和溶液進(jìn)行離心得到磷酸二氫銨產(chǎn)品和冷卻母液；復(fù)合肥結(jié)晶單元(34)用于對(duì)冷卻母液進(jìn)行，并對(duì)過飽和溶液進(jìn)行離心得到復(fù)合肥產(chǎn)品和復(fù)合肥母液。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述磷酸鐵廢水零排放處理系統(tǒng)，其特征在于：所述洗滌廢水處理工段(1)還包括產(chǎn)品水RO單元(15)，所述產(chǎn)品水RO單元(15)用于預(yù)濃縮RO1淡水、預(yù)濃縮RO2淡水、母液淡水、濃縮蒸發(fā)單元(31)的冷凝液、硫酸銨結(jié)晶單元(32)的冷凝液以及復(fù)合肥結(jié)晶單元(34)的冷凝液，并生成濃水和合格產(chǎn)品水；濃水返回預(yù)濃縮RO1單元(14)，合格產(chǎn)品水返回磷酸鐵制備裝置。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述磷酸鐵廢水零排放處理系統(tǒng)，其特征在于：所述洗滌廢水沉淀單元(11)、合成母液沉淀單元(21)均為高效沉淀池。

7.一種如權(quán)利要求1所述磷酸鐵廢水零排放處理系統(tǒng)的工藝，其特征在于：S1、洗滌廢水預(yù)處理及膜濃縮工序：洗滌廢水經(jīng)泵提升至洗滌廢水沉淀單元(11)內(nèi)，并于洗滌廢水沉淀單元(11)內(nèi)通過pH調(diào)節(jié)至堿性及混凝沉淀方式去除洗滌廢水內(nèi)的重金屬離子及懸浮物；洗滌廢水沉淀單元(11)沉淀后的洗滌廢水經(jīng)過pH回調(diào)至弱酸性進(jìn)入洗滌廢水過濾單元(12)，于洗滌廢水過濾單元(12)內(nèi)通過過濾方式去除洗滌廢水內(nèi)的雜質(zhì)；洗滌廢水再由洗滌廢水過濾單元(12)經(jīng)泵提升進(jìn)入洗滌廢水超濾單元(13)并去除洗滌廢水內(nèi)的微小雜質(zhì)后進(jìn)入預(yù)濃縮RO1單元(14)，并通過分離濃縮方式濃縮洗滌廢水并得到預(yù)濃縮RO1濃水與預(yù)濃縮RO1淡水，預(yù)濃縮RO1濃水進(jìn)入預(yù)濃縮RO2單元(16)，進(jìn)一步進(jìn)行膜濃縮分離并得到預(yù)濃縮RO2濃水與預(yù)濃縮RO2淡水；S2、母液預(yù)處理及膜濃縮工序：合并預(yù)濃縮RO2濃水與合成母液廢水得到混合液體，經(jīng)泵提升至合成母液沉淀單元(21)通過pH調(diào)節(jié)至堿性及混凝沉淀方式去除洗滌廢水內(nèi)的重金屬離子及懸浮物；合成母液沉淀單元(21)沉淀后的混合液體經(jīng)過pH回調(diào)至弱酸性進(jìn)入合成母液過濾單元(22)，并于合成母液過濾單元(22)內(nèi)通過過濾方式去除混合液體內(nèi)的懸浮物；混合液再由合成母液過濾單元(22)經(jīng)泵提升進(jìn)入合成母液超濾單元(23)并去除混合液內(nèi)的微小雜質(zhì)后再通過合成母液RO濃縮單元(24)分離濃縮混合液體并得到母液濃水與母液淡水，母液濃水進(jìn)入濃縮蒸發(fā)單元(31)繼續(xù)處理；S3、蒸發(fā)濃縮工序：母液濃水通過濃液蒸發(fā)單元(31)進(jìn)行升溫蒸發(fā)，母液濃水達(dá)到沸點(diǎn)后開始蒸發(fā)得到高濃度蒸發(fā)母液，高濃度蒸發(fā)母液進(jìn)入硫酸銨結(jié)晶單元(32)；S4、硫酸銨結(jié)晶工序：高濃度蒸發(fā)母液通過硫酸銨結(jié)晶蒸發(fā)器進(jìn)行升溫蒸發(fā)，高濃度蒸發(fā)母液持續(xù)濃縮并形成過飽和硫酸銨溶液，過飽和硫酸銨溶液通過離心、干燥得到硫酸銨產(chǎn)品和離心母液，離心母液進(jìn)入磷酸二氫銨冷卻結(jié)晶單元(33)；S5、磷酸二氫銨結(jié)晶工序：離心母液經(jīng)調(diào)節(jié)pH至5-6后，再通過冷卻結(jié)晶器進(jìn)行冷卻結(jié)晶析出磷酸二氫銨晶體，磷酸二氫銨晶體進(jìn)行離心得到磷酸二氫銨產(chǎn)品和冷卻母液；S6、復(fù)合肥結(jié)晶工序：冷卻母液通過復(fù)合肥蒸發(fā)器進(jìn)行升溫蒸發(fā)，形成硫酸銨與磷酸二氫銨混合過飽和溶液，硫酸銨與磷酸二氫銨混合過飽和溶液通過復(fù)合肥離心器得到復(fù)合肥產(chǎn)品和復(fù)合肥母液，復(fù)合肥母液經(jīng)過復(fù)合肥母液干燥器生產(chǎn)復(fù)合肥。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述磷酸鐵廢水零排放處理系統(tǒng)的工藝，其特征在于：所述步驟S1)中，預(yù)濃縮RO1單元(14)與預(yù)濃縮RO2單元(16)運(yùn)行pH為4-5，產(chǎn)品水RO單元(15)運(yùn)行pH為6-7。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述磷酸鐵廢水零排放處理系統(tǒng)的工藝，其特征在于：所述步驟S2)中，母液濃水含鹽量≥160000mg/L，合成母液RO濃縮單元(24)運(yùn)行pH為4-5。

發(fā)明內(nèi)容

為了降低企業(yè)生產(chǎn)過程中的環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)資源的可回收利用為企業(yè)生產(chǎn)帶來一定的副產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)收益，本發(fā)明一種能夠確保淡水資源、化學(xué)物料(P、N、S)資源回收的磷酸鐵廢水零排放處理系統(tǒng)及工藝。

本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N磷酸鐵廢水零排放處理系統(tǒng)，包括洗滌廢水處理工段、合成母液處理工段及產(chǎn)品鹽生產(chǎn)工段；洗滌廢水處理工段依次包括洗滌廢水沉淀單元、洗滌廢水過濾單元、洗滌廢水超濾單元和預(yù)濃縮RO1單元及預(yù)濃縮RO2單元，各相鄰單元之間通過管道連通且通過水泵進(jìn)行輸送；母液處理工段依次包括合成母液沉淀單元、合成母液過濾單元、合成母液超濾單元和合成母液RO濃縮單元，各相鄰單元之間通過管道連通且通過水泵進(jìn)行輸送；產(chǎn)品鹽生產(chǎn)工段依次包括濃縮蒸發(fā)單元、硫酸銨結(jié)晶單元、磷酸二氫銨冷卻結(jié)晶單元和復(fù)合肥結(jié)晶單元，各相鄰單元之間通過管道連通且通過泵進(jìn)行輸送。

進(jìn)一步地，所述洗滌廢水沉淀單元用于對(duì)洗滌廢水進(jìn)行除重沉淀，并去除洗滌廢水內(nèi)的懸浮物，洗滌廢水過濾單元用于接收洗滌廢水沉淀單元排出的沉淀后的洗滌廢水，并去除洗滌廢水內(nèi)的雜質(zhì)；洗滌廢水超濾單元用于接收洗滌廢水過濾單元濾出的清凈濾液，并去除洗滌廢水內(nèi)的微小雜質(zhì)；預(yù)濃縮RO1單元用于對(duì)除微小雜質(zhì)后的洗滌廢水進(jìn)行濃縮脫鹽且生成預(yù)濃縮RO1濃水及預(yù)濃縮RO1淡水，預(yù)濃縮RO1濃水進(jìn)入預(yù)濃縮RO2單元進(jìn)行膜分離再濃縮生成預(yù)濃縮RO2濃水及預(yù)濃縮RO2淡水，預(yù)濃縮RO2濃水則被輸送至合成母液沉淀單元。

進(jìn)一步地，所述合成母液沉淀單元用于接收合成母液廢水與預(yù)濃縮RO2濃水，并去除混合液體內(nèi)的重金屬及懸浮物；合成母液過濾單元用于接收合成母液沉淀單元排出的沉淀后的混合液體，并去除混合液體內(nèi)的雜質(zhì)；合成母液超濾單元用于接收合成母液過濾單元濾出的清凈濾液，并通過超濾膜截留去除混合液體內(nèi)的微小雜質(zhì)；合成母液RO濃縮單元對(duì)除微小雜質(zhì)后的混合液體進(jìn)行母液膜分離濃縮且生成母液濃水及母液淡水，母液濃水輸送至濃縮蒸發(fā)單元。

進(jìn)一步地，所述濃縮蒸發(fā)單元用于對(duì)母液濃水進(jìn)行升溫蒸發(fā)，并制備出高濃度蒸發(fā)母液；硫酸銨結(jié)晶單元用于對(duì)高濃度蒸發(fā)母液進(jìn)行升溫蒸發(fā)，并對(duì)過飽和溶液進(jìn)行離心、干燥得到硫酸銨產(chǎn)品和離心母液；磷酸二氫銨冷卻結(jié)晶單元用于對(duì)離心母液進(jìn)行pH調(diào)節(jié)和冷卻結(jié)晶，并對(duì)過飽和溶液進(jìn)行離心得到磷酸二氫銨產(chǎn)品和冷卻母液；復(fù)合肥結(jié)晶單元用于對(duì)冷卻母液進(jìn)行，并對(duì)過飽和溶液進(jìn)行離心得到復(fù)合肥產(chǎn)品和復(fù)合肥母液。

進(jìn)一步地，所述洗滌廢水處理工段還包括產(chǎn)品水RO單元，所述產(chǎn)品水RO單元用于預(yù)濃縮RO1淡水、預(yù)濃縮RO2淡水、母液淡水、濃縮蒸發(fā)單元的冷凝液、硫酸銨結(jié)晶單元的冷凝液以及復(fù)合肥結(jié)晶單元的冷凝液，并生成濃水和合格產(chǎn)品水；濃水返回預(yù)濃縮RO1單元，合格產(chǎn)品水返回磷酸鐵制備裝置。

進(jìn)一步地，所述洗滌廢水沉淀單元、合成母液沉淀單元均為高效沉淀池。

還提供一種如上述所述磷酸鐵廢水零排放處理系統(tǒng)的工藝：

S1、洗滌廢水預(yù)處理及膜濃縮工序：洗滌廢水經(jīng)泵提升至洗滌廢水沉淀單元內(nèi)，并于洗滌廢水沉淀單元內(nèi)通過pH調(diào)節(jié)至堿性及混凝沉淀方式去除洗滌廢水內(nèi)的重金屬離子及懸浮物；洗滌廢水沉淀單元沉淀后的洗滌廢水經(jīng)過pH回調(diào)至弱酸性進(jìn)入洗滌廢水過濾單元，于洗滌廢水過濾單元內(nèi)通過過濾方式去除洗滌廢水內(nèi)的雜質(zhì)；洗滌廢水再由洗滌廢水過濾單元經(jīng)泵提升進(jìn)入洗滌廢水超濾單元并去除洗滌廢水內(nèi)的微小雜質(zhì)后進(jìn)入預(yù)濃縮RO1單元，并通過分離濃縮方式濃縮洗滌廢水并得到預(yù)濃縮RO1濃水與預(yù)濃縮RO1淡水，預(yù)濃縮RO1濃水進(jìn)入預(yù)濃縮RO2單元，進(jìn)一步進(jìn)行膜濃縮分離并得到預(yù)濃縮RO2濃水與預(yù)濃縮RO2淡水；

S2、母液預(yù)處理及膜濃縮工序：合并預(yù)濃縮RO2濃水與合成母液廢水得到混合液體，經(jīng)泵提升至合成母液沉淀單元通過pH調(diào)節(jié)至堿性及混凝沉淀方式去除洗滌廢水內(nèi)的重金屬離子及懸浮物；合成母液沉淀單元沉淀后的混合液體經(jīng)過pH回調(diào)至弱酸性進(jìn)入合成母液過濾單元，并于合成母液過濾單元內(nèi)通過過濾方式去除混合液體內(nèi)的懸浮物；混合液再由合成母液過濾單元經(jīng)泵提升進(jìn)入合成母液超濾單元并去除混合液內(nèi)的微小雜質(zhì)后再通過合成母液RO濃縮單元分離濃縮混合液體并得到母液濃水與母液淡水，母液濃水進(jìn)入濃縮蒸發(fā)單元繼續(xù)處理；

S3、蒸發(fā)濃縮工序：母液濃水通過濃液蒸發(fā)單元進(jìn)行升溫蒸發(fā)，母液濃水達(dá)到沸點(diǎn)后開始蒸發(fā)得到高濃度蒸發(fā)母液，高濃度蒸發(fā)母液進(jìn)入硫酸銨結(jié)晶單元；

S4、硫酸銨結(jié)晶工序：高濃度蒸發(fā)母液通過硫酸銨結(jié)晶蒸發(fā)器進(jìn)行升溫蒸發(fā)，高濃度蒸發(fā)母液持續(xù)濃縮并形成過飽和硫酸銨溶液，過飽和硫酸銨溶液通過離心、干燥得到硫酸銨產(chǎn)品和離心母液，離心母液進(jìn)入磷酸二氫銨冷卻結(jié)晶單元；

S5、磷酸二氫銨結(jié)晶工序：離心母液經(jīng)調(diào)節(jié)pH至5-6后，再通過冷卻結(jié)晶器進(jìn)行冷卻結(jié)晶析出磷酸二氫銨晶體，磷酸二氫銨晶體進(jìn)行離心得到磷酸二氫銨產(chǎn)品和冷卻母液；

S6、復(fù)合肥結(jié)晶工序：冷卻母液通過復(fù)合肥蒸發(fā)器進(jìn)行升溫蒸發(fā)，形成硫酸銨與磷酸二氫銨混合過飽和溶液，硫酸銨與磷酸二氫銨混合過飽和溶液通過復(fù)合肥離心器得到復(fù)合肥產(chǎn)品和復(fù)合肥母液，復(fù)合肥母液經(jīng)過復(fù)合肥母液干燥器生產(chǎn)復(fù)合肥。

進(jìn)一步地，所述步驟S1)中，預(yù)濃縮RO1單元與預(yù)濃縮RO2單元運(yùn)行pH為4-5，產(chǎn)品水RO單元運(yùn)行pH為6-7。

進(jìn)一步地，所述步驟S2)中，母液濃水含鹽量≥160000mg/L，合成母液RO濃縮單元運(yùn)行pH為4-5。

綜上所述，本申請(qǐng)包括以下至少有益技術(shù)效果：

1.本發(fā)明系統(tǒng)可以連續(xù)穩(wěn)定且高效地處理磷酸鐵廢水，產(chǎn)出磷酸銨鎂復(fù)合肥，硫酸銨蒸發(fā)結(jié)晶工序產(chǎn)出符合GBT535-2020《肥料及硫酸銨》Ⅰ型指標(biāo)產(chǎn)品，設(shè)置磷酸二氫銨冷卻結(jié)晶工序，產(chǎn)出純度＞90％的磷酸二氫銨產(chǎn)品，復(fù)合肥可作為原料進(jìn)行回收處理，最大程度實(shí)現(xiàn)資源化回收利用；

2.蒸發(fā)結(jié)晶過程中產(chǎn)生了大量的冷凝液，且通過產(chǎn)品水RO單元對(duì)冷凝液進(jìn)行反滲透分離，既可以將冷凝液回用至前期生產(chǎn)中，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，也可以充分地處理冷凝水，減少污染物的外排；

3.通過工藝流程優(yōu)化組合，不但確保了反滲透系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定、高效運(yùn)行，同時(shí)使水資源的回收率達(dá)到97.5％以上，并實(shí)現(xiàn)了硫酸銨、磷酸二氫銨等高附加值產(chǎn)品鹽的生產(chǎn)，產(chǎn)品鹽的產(chǎn)率大于80％，有效實(shí)現(xiàn)了資源化回收利用。

（發(fā)明人：李丹;閔志堅(jiān);陳東祥;劉廣智;張洪偉;沈志遠(yuǎn);施武斌;李小新;張艷菊）