公布日：2022.09.20
申請(qǐng)日：2022.06.16
分類號(hào)：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
本發(fā)明涉及了一種磷酸鐵鋰廢水處理及資源回收的方法。所述方法將磷酸鐵鋰廢水澄清后送入流動(dòng)電極電容去離子裝置，脫除廢水中的P與Li，再送入鐵回收系統(tǒng)進(jìn)行Fe的脫除，將脫除了P/Li/Fe的廢水進(jìn)行pH調(diào)整與曝氣，再次澄清后輸送至多效蒸發(fā)系統(tǒng)，脫除各種鹽分得到凈水進(jìn)行資源化再利用，實(shí)現(xiàn)廢水零排放，在處理過程中通過磷、鋰、鐵回收系統(tǒng)對(duì)資源進(jìn)行有效回收。本發(fā)明工藝流程簡(jiǎn)單且操作便捷，系統(tǒng)整體運(yùn)行與維護(hù)成本低，資源回收率高，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)，減少了資源的浪費(fèi)及開采活動(dòng)中造成的環(huán)境破壞，具有較高的應(yīng)用與推廣價(jià)值。
權(quán)利要求書
1.一種磷酸鐵鋰廢水處理及資源回收的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：(1)磷酸鐵鋰廢水首先進(jìn)入一級(jí)澄清系統(tǒng)，將廢水內(nèi)的固體進(jìn)行沉降，取系統(tǒng)內(nèi)澄清處理后的上層清液輸送至流動(dòng)電極電容去離子裝置；(2)上述步驟(1)所述上層清液進(jìn)入流動(dòng)電極電容去離子裝置，在外加的電位偏壓下，兩個(gè)電極之間形成的靜電場(chǎng)，迫使廢水中的陰離子朝正電極方向移動(dòng)，陽(yáng)離子朝負(fù)電極方向移動(dòng)；其中正電極處流動(dòng)電極為負(fù)載鐵氧化物的活性炭與碳納米管的混合懸浮液，表面覆蓋有陰離子交換膜，負(fù)電極處流動(dòng)電極為活性炭與碳納米管的懸浮液，表面覆蓋有單價(jià)選擇性陽(yáng)離子交換膜；陰陽(yáng)離子穿過離子交換膜后被流動(dòng)電極吸附并帶出電場(chǎng)，脫除液體中的P與Li，經(jīng)流動(dòng)電極電容去離子裝置處理后的貧P/Li清液輸送至鐵回收系統(tǒng)；(3)上述步驟(2)所述貧P/Li清液進(jìn)入鐵回收系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)通過陽(yáng)離子交換樹脂脫除貧P/Li清液中的Fe離子，經(jīng)鐵回收系統(tǒng)處理后的貧P/Li/Fe清液輸送至pH調(diào)整曝氣池；(4)上述步驟(3)所述貧P/Li/Fe清液進(jìn)入pH調(diào)整曝氣池，通過添加堿液調(diào)整pH至中性，并進(jìn)行曝氣處理，進(jìn)一步脫除殘留的P/Li/Fe，經(jīng)pH調(diào)整曝氣處理后的液體輸送至二級(jí)澄清系統(tǒng)，對(duì)生成的固體進(jìn)行沉降，取系統(tǒng)內(nèi)澄清處理后的二級(jí)上層清液輸送至多效蒸發(fā)系統(tǒng)；(5)上述步驟(4)所述二級(jí)上層清液進(jìn)入多效蒸發(fā)系統(tǒng)，通過蒸發(fā)結(jié)晶，脫除二級(jí)上層清液中的各種鹽分，經(jīng)多效蒸發(fā)系統(tǒng)處理后的凈水可進(jìn)行資源化再利用，實(shí)現(xiàn)廢水零排放。
2.如權(quán)利要求1所述的磷酸鐵鋰廢水處理及資源回收的方法，其特征在于：步驟(4)中向pH調(diào)整曝氣池中添加的堿液為KOH、NaOH溶液。
3.如權(quán)利要求1所述的磷酸鐵鋰廢水處理及資源回收的方法，其特征在于：步驟(1)中一級(jí)澄清系統(tǒng)沉降分離出磷酸鐵鋰廢水中的固體污泥，在一級(jí)澄清系統(tǒng)底部出口進(jìn)行收集，污泥中含有氮、磷，能夠作為化肥原料再次利用。
4.如權(quán)利要求1所述的磷酸鐵鋰廢水處理及資源回收的方法，其特征在于：步驟(2)中外加電壓為0.8-2.4V。
5.如權(quán)利要求1所述的磷酸鐵鋰廢水處理及資源回收的方法，其特征在于：步驟(2)中正/負(fù)電極處流動(dòng)電極固體含量為5％-30％。
6.如權(quán)利要求1所述的磷酸鐵鋰廢水處理及資源回收的方法，其特征在于：步驟(2)中正電極處流動(dòng)電極為負(fù)載鐵氧化物的活性炭與碳納米管的混合懸浮液，鐵氧化物與活性炭的質(zhì)量比為1:20-1:5，活性炭與碳納米管的質(zhì)量比為500:1-100:1。
7.如權(quán)利要求1所述的磷酸鐵鋰廢水處理及資源回收的方法，其特征在于：步驟(2)中負(fù)電極處流動(dòng)電極為活性炭與碳納米管的懸浮液，活性炭與碳納米管的質(zhì)量比為500:1-100:1。
8.如權(quán)利要求1所述的磷酸鐵鋰廢水處理及資源回收的方法，其特征在于：步驟(2)中正/負(fù)電極處流動(dòng)電極流動(dòng)速度為10-20ml/min。
9.如權(quán)利要求1所述的磷酸鐵鋰廢水處理及資源回收的方法，其特征在于：步驟(2)中正/負(fù)電極處的流動(dòng)電極從進(jìn)入流動(dòng)電極電容去離子裝置的上層清液中吸附帶電的陰/陽(yáng)離子后流出，分別進(jìn)入正/負(fù)極處理池進(jìn)行固液分離，分離出的電解液輸送至pH調(diào)整曝氣池進(jìn)行處理，正電極處流動(dòng)電極濾出固體送入磷回收系統(tǒng)，負(fù)電極處流動(dòng)電極濾出固體送入鋰回收系統(tǒng)。
10.如權(quán)利要求1所述的磷酸鐵鋰廢水處理及資源回收的方法，其特征在于：向磷回收系統(tǒng)中加入堿液，將被活性物質(zhì)吸附的磷從活性物質(zhì)中解吸，獲得富磷液體，活性物質(zhì)被輸送回正極處的流動(dòng)電極進(jìn)行循環(huán)使用。
11.如權(quán)利要求10所述的磷酸鐵鋰廢水處理及資源回收的方法，其特征在于：向磷回收系統(tǒng)中加入的堿液為KOH、NaOH溶液。
12.如權(quán)利要求1所述的磷酸鐵鋰廢水處理及資源回收的方法，其特征在于：向鋰回收系統(tǒng)中加入堿液，同時(shí)對(duì)活性物質(zhì)進(jìn)行反向放電處理，反向電壓為0.4-0.8V，將吸附的單價(jià)鋰離子從活性物質(zhì)中解吸，獲得富鋰液體，活性物質(zhì)被輸送回負(fù)極處的流動(dòng)電極進(jìn)行循環(huán)使用。
13.如權(quán)利要求12所述的磷酸鐵鋰廢水處理及資源回收的方法，其特征在于：向鋰回收系統(tǒng)中加入的堿液為KOH、NaOH溶液。
14.如權(quán)利要求1所述的磷酸鐵鋰廢水處理及資源回收的方法，其特征在于：鐵回收系統(tǒng)中的陽(yáng)離子交換樹脂將貧P/Li清液中的鐵離子吸附，得到貧P/Li/Fe清液，通過將吸附的鐵離子洗脫，陽(yáng)離子交換樹脂可再投入鐵回收系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)使用。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種磷酸鐵鋰廢水處理及資源回收的方法，其目的在于，廢水污染物處理過程中減少污泥的產(chǎn)生，降低系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)成本，同時(shí)對(duì)廢水中資源進(jìn)行回收，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)，減少資源的浪費(fèi)及開采活動(dòng)中造成的環(huán)境破壞。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種磷酸鐵鋰廢水處理及資源回收的方法，包括以下步驟：
(1)磷酸鐵鋰廢水首先進(jìn)入一級(jí)澄清系統(tǒng)，將廢水內(nèi)的固體進(jìn)行沉降，取系統(tǒng)內(nèi)澄清處理后的上層清液輸送至流動(dòng)電極電容去離子裝置；
(2)上述步驟(1)所述上層清液進(jìn)入流動(dòng)電極電容去離子裝置，在外加的電位偏壓下，兩個(gè)電極之間形成的靜電場(chǎng)，迫使廢水中的陰離子朝正電極方向移動(dòng)，陽(yáng)離子朝負(fù)電極方向移動(dòng)；其中正電極處流動(dòng)電極為負(fù)載鐵氧化物的活性炭與碳納米管的混合懸浮液，表面覆蓋有陰離子交換膜，負(fù)電極處流動(dòng)電極為活性炭與碳納米管的懸浮液，表面覆蓋有單價(jià)選擇性陽(yáng)離子交換膜；陰陽(yáng)離子穿過離子交換膜后被流動(dòng)電極吸附并帶出電場(chǎng)，脫除液體中的P與Li，經(jīng)流動(dòng)電極電容去離子裝置處理后的貧P/Li清液輸送至鐵回收系統(tǒng)；
(3)上述步驟(2)所述貧P/Li清液進(jìn)入鐵回收系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)通過陽(yáng)離子交換樹脂脫除貧P/Li清液中的Fe離子，經(jīng)鐵回收系統(tǒng)處理后的貧P/Li/Fe清液輸送至pH調(diào)整曝氣池；
(4)上述步驟(3)所述貧P/Li/Fe清液進(jìn)入pH調(diào)整曝氣池，通過添加堿液(如KOH、NaOH等)調(diào)整pH至中性，并進(jìn)行曝氣處理，進(jìn)一步脫除殘留的P/Li/Fe，經(jīng)pH調(diào)整曝氣處理后的液體輸送至二級(jí)澄清系統(tǒng)，對(duì)生成的固體進(jìn)行沉降，取系統(tǒng)內(nèi)澄清處理后的二級(jí)上層清液輸送至多效蒸發(fā)系統(tǒng)；
(5)上述步驟(4)所述二級(jí)上層清液進(jìn)入多效蒸發(fā)系統(tǒng)，通過蒸發(fā)結(jié)晶，脫除二級(jí)上層清液中的各種鹽分，經(jīng)多效蒸發(fā)系統(tǒng)處理后的凈水可進(jìn)行資源化再利用，實(shí)現(xiàn)廢水零排放。
按上述方案，步驟(1)中一級(jí)澄清系統(tǒng)沉降分離出磷酸鐵鋰廢水中的固體污泥，在一級(jí)澄清系統(tǒng)底部出口進(jìn)行收集，污泥中含有氮磷等物質(zhì)可作為化肥原料再次利用。
按上述方案，步驟(2)中外加電壓為0.8-2.4V。
按上述方案，步驟(2)中正/負(fù)電極處流動(dòng)電極固體含量為5％-30％。
按上述方案，步驟(2)中正電極處流動(dòng)電極為負(fù)載鐵氧化物的活性炭與碳納米管的混合懸浮液，鐵氧化物與碳的質(zhì)量比為1:20-1:5，活性炭與碳納米管的質(zhì)量比為500:1-100:1。
按上述方案，步驟(2)中負(fù)電極處流動(dòng)電極為活性炭與碳納米管的懸浮液，活性炭與碳納米管的質(zhì)量比為500:1-100:1。
按上述方案，步驟(2)中正/負(fù)電極處流動(dòng)電極流動(dòng)速度為10-20ml/min。
按上述方案，步驟(2)中正/負(fù)電極處的流動(dòng)電極從進(jìn)入流動(dòng)電極電容去離子裝置的上層清液中吸附帶電的陰/陽(yáng)離子后流出，分別進(jìn)入正/負(fù)極處理池進(jìn)行固液分離，分離出的電解液輸送至pH調(diào)整曝氣池進(jìn)行處理，正電極處流動(dòng)電極濾出固體送入磷回收系統(tǒng)，負(fù)電極處流動(dòng)電極濾出固體送入鋰回收系統(tǒng)。
按上述方案，向磷回收系統(tǒng)中加入堿液(如KOH、NaOH等)，將被活性物質(zhì)吸附的磷從活性物質(zhì)中解吸，獲得富磷液體，活性物質(zhì)被輸送回正極處的流動(dòng)電極進(jìn)行循環(huán)使用。
按上述方案，向鋰回收系統(tǒng)中加入堿液(如KOH、NaOH等)，同時(shí)對(duì)活性物質(zhì)進(jìn)行反向放電處理，反向電壓為0.4-0.8V，將吸附的單價(jià)鋰離子從活性物質(zhì)中解吸，獲得富鋰液體，活性物質(zhì)被輸送回負(fù)極處的流動(dòng)電極進(jìn)行循環(huán)使用。
按上述方案，鐵回收系統(tǒng)中的陽(yáng)離子交換樹脂將貧P/Li清液中的鐵離子吸附，得到貧P/Li/Fe清液，通過將吸附的鐵離子洗脫，陽(yáng)離子交換樹脂可再投入鐵回收系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)使用。
總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具備以下的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：
(1)本發(fā)明提供了一種磷酸鐵鋰廢水處理及資源回收的方法，可在廢水處理過程中實(shí)現(xiàn)磷、鋰、鐵等資源的回收利用。
(2)本發(fā)明在磷酸鐵鋰廢水處理過程中除pH調(diào)整外無需投加大量化學(xué)試劑，降低了系統(tǒng)運(yùn)行成本。
(3)本發(fā)明在磷酸鐵鋰廢水處理過程中除廢水本身含有的污泥外，僅在pH調(diào)整曝氣處理過程中產(chǎn)生少量固體在后續(xù)二級(jí)澄清系統(tǒng)中沉降形成污泥，減少了污泥的產(chǎn)生，降低了污泥處理成本。
(4)本發(fā)明在磷、鋰、鐵等資源的回收系統(tǒng)中所采用的活性物質(zhì)與離子交換樹脂皆可通過處理脫附所吸收物質(zhì)，再生后重新投放進(jìn)入磷、鋰、鐵等回收系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)使用，降低了系統(tǒng)運(yùn)行成本。
(5)本發(fā)明通過多效蒸發(fā)系統(tǒng)將鹽分結(jié)晶，得到水質(zhì)達(dá)標(biāo)的凈水進(jìn)行再利用，實(shí)現(xiàn)了廢水的零排放。
(6)本發(fā)明通過對(duì)磷酸鐵鋰廢水中資源進(jìn)行回收，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)，減少了資源的浪費(fèi)及開采活動(dòng)中造成的環(huán)境破壞。
(7)本發(fā)明針對(duì)磷酸鐵鋰廢水處理及資源回收的工藝流程簡(jiǎn)單且操作便捷，系統(tǒng)整體運(yùn)行與維護(hù)成本低，資源回收率高，具有較高的應(yīng)用與推廣價(jià)值。
（發(fā)明人：代超;葉翔;廖蔚峰;齊洪廣;鄧良德;戴榮富;夏云龍;彭軍;趙凱;周麗崗）
