公布日：2022.07.08
申請(qǐng)日：2022.04.22
分類號(hào)：C02F9/10(2006.01)I;C02F1/44(2006.01)I;C02F1/04(2006.01)N;C02F5/00(2006.01)N;C02F103/34(2006.01)N;C02F101/10(2006.01)N;
C02F101/20(2006.01)N
摘要
本發(fā)明涉及磷酸鐵廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種多級(jí)膜濃縮的磷酸鐵廢水處理新工藝，包括預(yù)處理階段、納濾膜濃縮階段和多效蒸發(fā)階段，所述納濾膜濃縮階段包括由不同數(shù)量耐酸納濾膜柱串聯(lián)而成的多級(jí)納濾膜過濾裝置，多級(jí)納濾膜過濾裝置對(duì)磷酸鐵廢水及沖洗設(shè)備產(chǎn)生的洗水進(jìn)行過濾濃縮，濃縮形成的濃鹽水經(jīng)多效蒸發(fā)形成固體復(fù)合肥和清水；濃縮后的濃鹽水中硫酸銨含量可達(dá)17％～20％，遠(yuǎn)超現(xiàn)有技術(shù)中行業(yè)同等水平(約10％)，本方案通過減少多效蒸發(fā)階段進(jìn)水量，顯著降低多效蒸發(fā)階段的投資及處理成本。另，本方案因采用耐酸納濾膜，無須對(duì)廢水進(jìn)行調(diào)節(jié)pH，簡(jiǎn)化廢水處理流程，進(jìn)一步降低整個(gè)工藝所需成本，使得本方案廣泛適用于各種酸性廢水的處理。
權(quán)利要求書
1.一種多級(jí)膜濃縮的磷酸鐵廢水處理新工藝，其特征在于：包括預(yù)處理階段、納濾膜濃縮階段和多效蒸發(fā)階段，所述納濾膜濃縮階段包括多級(jí)納濾膜過濾裝置對(duì)磷酸鐵廢水的過濾濃縮，所述納濾膜為耐酸納濾膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多級(jí)膜濃縮的磷酸鐵廢水處理新工藝，其特征在于：所述預(yù)處理階段包括疊片過濾階段和超濾階段；所述納濾膜濃縮階段包括多級(jí)反滲透(RO)階段、母液反滲透階段、多級(jí)洗水反滲透階段和清水反滲透階段。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多級(jí)膜濃縮的磷酸鐵廢水處理新工藝，其特征在于：包括如下步驟：S1：疊片過濾階段，磷酸鹽廢水母液經(jīng)泵送至疊片過濾器進(jìn)行過濾，產(chǎn)生濃水Ⅰ和清水Ⅰ，濃水Ⅰ經(jīng)板框壓濾后匯集至磷酸鹽廢水母液中；S2：超濾階段，S1產(chǎn)生的清水Ⅰ流過超濾膜裝置，獲得濃水Ⅱ和清水Ⅱ；濃水Ⅱ經(jīng)板框壓濾后匯集至磷酸鹽廢水母液中；S3：多級(jí)反滲透(RO)階段，S2產(chǎn)生的清水Ⅱ經(jīng)三級(jí)RO裝置(分別為第一級(jí)RO裝置、第二級(jí)RO裝置和第三級(jí)RO裝置)進(jìn)行濃縮，獲得濃鹽水Ⅰ和清水Ⅲ；S4：母液反滲透階段，S3所得清水Ⅲ經(jīng)母液反滲透裝置濃縮，獲得濃水Ⅲ和清水Ⅳ；S5：多級(jí)洗水反滲透階段，所述濃水Ⅲ進(jìn)入二級(jí)洗水反滲透裝置(分別為第一級(jí)洗水反滲透裝置、第二級(jí)洗水反滲透裝置)過濾，獲得濃水Ⅳ和清水Ⅴ，濃水Ⅳ重新進(jìn)入第一級(jí)RO裝置進(jìn)行濃縮；S6：清水反滲透階段，清水Ⅳ和清水Ⅴ匯集后進(jìn)入清水反滲透裝置，獲得濃水Ⅴ和清水Ⅵ；S7：多效蒸發(fā)階段，S3所得濃鹽水Ⅰ經(jīng)多效蒸發(fā)獲得固體1和清水Ⅶ。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多級(jí)膜濃縮的磷酸鐵廢水處理新工藝，其特征在于：所述超濾階段還包括出水檢測(cè)階段，檢測(cè)指標(biāo)為濁度≤0.5NTU，SDI≤3。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多級(jí)膜濃縮的磷酸鐵廢水處理新工藝，其特征在于：所述磷酸鹽廢水進(jìn)入超濾裝置前包括自清洗過濾器對(duì)廢水的過濾，所述自清洗過濾器的過濾精度為100～300μm；所述磷酸鹽廢水進(jìn)入每級(jí)反滲透裝置前均包括保安過濾器對(duì)廢水的過濾，所述保安過濾器的過濾精度為5μm；所述疊片過濾階段和超濾階段均設(shè)有反洗裝置，反洗水回至前端板框壓濾，并回至母液收集調(diào)節(jié)水池。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種多級(jí)膜濃縮的磷酸鐵廢水處理新工藝，其特征在于：在S3中，所述廢水在進(jìn)入第一級(jí)RO裝置的保安過濾器前包括添加阻垢劑階段，所述阻垢劑為低磷復(fù)合阻垢劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種多級(jí)膜濃縮的磷酸鐵廢水處理新工藝，其特征在于：在S3中，清水Ⅱ經(jīng)第一級(jí)RO裝置過濾后產(chǎn)生的濃鹽水進(jìn)入S7中完成多效蒸發(fā)，第一級(jí)RO裝置產(chǎn)生的清水則進(jìn)入第二級(jí)RO裝置進(jìn)行濃縮，第二級(jí)RO裝置產(chǎn)生的濃水經(jīng)第三級(jí)RO裝置進(jìn)行濃縮產(chǎn)生的濃鹽水進(jìn)入S7完成多效蒸發(fā)，第三級(jí)RO裝置產(chǎn)生的清水則與第一級(jí)RO裝置產(chǎn)生的清水匯合，再次進(jìn)入第二級(jí)RO裝置進(jìn)行濃縮；第二級(jí)RO裝置產(chǎn)生的清水則進(jìn)入母液反滲透裝置進(jìn)行濃縮。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種多級(jí)膜濃縮的磷酸鐵廢水處理新工藝，其特征在于：在S5中，進(jìn)入多級(jí)洗水反滲透階段的廢水還包括磷酸鐵生產(chǎn)過程中清洗裝置產(chǎn)生的洗水，包括第一洗水和第二洗水；母液反滲透裝置產(chǎn)生的濃水與第二洗水經(jīng)第二級(jí)洗水反滲透裝置濃縮，產(chǎn)生的濃水與第一洗水匯集后進(jìn)入第一級(jí)反滲透裝置進(jìn)行濃縮，產(chǎn)生的濃水重新進(jìn)入反滲透階段，母液反滲透裝置、第一級(jí)洗水反滲透裝置和第二級(jí)洗水反滲透裝置產(chǎn)生的清水匯集后進(jìn)入清水反滲透裝置進(jìn)行濃縮。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種多級(jí)膜濃縮的磷酸鐵廢水處理新工藝，其特征在于：在S3中，第一級(jí)RO裝置、第二級(jí)RO裝置、第三級(jí)RO裝置、母液反滲透裝置、第一級(jí)洗水反滲透裝置、第二級(jí)洗水反滲透裝置和清水反滲透裝置中耐酸納濾膜組件的數(shù)量比為9:10:3:5:7:5:10，且各級(jí)反滲透裝置中耐酸納濾膜組件均串聯(lián)設(shè)置，兩端均設(shè)有壓力計(jì)；相鄰反滲透裝置之間管道連接儲(chǔ)水池。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種多級(jí)膜濃縮的磷酸鐵廢水處理新工藝，其特征在于：在S3～S6中，各級(jí)反滲透裝置的壓力均設(shè)置為：進(jìn)水壓為1.0～3.0MPa，出水壓為0.5～1.5MPa；所述一級(jí)RO裝置的回水率為80％，二級(jí)RO裝置的回水率為65％，三級(jí)RO裝置的回水率為42％，母液反滲透裝置的回水率為75％，清水反滲透裝置的回水率為85％。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明意在提供一種多級(jí)膜濃縮的磷酸鐵廢水處理新工藝，以解決現(xiàn)有磷酸鐵廢水處理前需要使用大量氨水調(diào)節(jié)pH，從而增大處理成本的技術(shù)問題。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種多級(jí)膜濃縮的磷酸鐵廢水處理新工藝，包括預(yù)處理階段、納濾膜濃縮階段和多效蒸發(fā)階段，所述納濾膜濃縮階段包括多級(jí)納濾膜過濾裝置對(duì)磷酸鐵廢水的過濾濃縮，所述納濾膜為耐酸納濾膜。
本方案的原理及優(yōu)點(diǎn)是：
1、相比于現(xiàn)有技術(shù)中母液均需要調(diào)節(jié)pH后再進(jìn)入反滲透單元不同，本方案技術(shù)中母液經(jīng)預(yù)處理階段后直接進(jìn)入納濾膜濃縮階段，打破磷酸鐵廢水處理技術(shù)的技術(shù)壁壘，同時(shí)有效避免加堿液調(diào)節(jié)母液pH時(shí)大量水隨堿進(jìn)入母液中，從而增大了廢水處理體量；或需要投入大量的堿，增加運(yùn)行成本。申請(qǐng)人實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，本方案相對(duì)于傳統(tǒng)工藝用氨水調(diào)節(jié)pH工藝節(jié)約水處理費(fèi)用至少3元/噸，本方案顯著節(jié)約了水資源和水處理資源。
2、與現(xiàn)有技術(shù)使用常規(guī)納濾膜不同，本方案首次采用耐酸納濾膜制作多級(jí)納濾膜過濾裝置，克服了磷酸鐵廢水的技術(shù)偏見，具有更加簡(jiǎn)易的母液處理流程及更優(yōu)的磷酸鐵廢水處理效果；且本方案耐酸納濾膜對(duì)酸的耐受效果好，適用于推廣至各種酸性廢水的處理。
3、本方案的磷酸鹽廢水在納濾膜濃縮階段經(jīng)多級(jí)納濾膜過濾裝置進(jìn)行過濾濃縮，顯著降低廢水中的溶質(zhì)含量，便于處理后的廢水的再利用；同時(shí)，提升廢水回收率，如本方案處理151m3/h的廢水僅產(chǎn)生29m3/h濃鹽水，顯著提升廢水的資源利用率；且濃縮后的濃鹽水中硫酸銨含量可達(dá)17％～20％，遠(yuǎn)超現(xiàn)有技術(shù)中行業(yè)同等水平(約8％～10％)，本方案通過減少多效蒸發(fā)階段進(jìn)水量，顯著降低多效蒸發(fā)階段的投資及處理成本。
優(yōu)選的，所述預(yù)處理階段包括疊片過濾階段和超濾階段；所述納濾膜濃縮階段包括多級(jí)反滲透(RO)階段、母液反滲透階段、多級(jí)洗水反滲透階段和清水反滲透階段。
采用上述方案，疊片過濾階段去除水中的較大懸浮物等雜質(zhì)，超濾階段進(jìn)一步去除水中的懸浮物、膠體、大分子有機(jī)物等；兩則均不涉及現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)廢水的pH調(diào)節(jié)和除硬工序，簡(jiǎn)化磷酸鹽廢水的處理工序；多級(jí)納濾膜濃縮階段則有效截留磷酸鐵廢水中的各類無機(jī)離子，且通過調(diào)節(jié)每級(jí)階段中各級(jí)裝置中納濾膜組件的數(shù)量，使得水的回收率大大提高，顯著提升廢水處理效果。
優(yōu)選的，包括如下步驟：
S1：疊片過濾階段，磷酸鹽廢水母液經(jīng)泵送至疊片過濾器進(jìn)行過濾，產(chǎn)生濃水Ⅰ和清水Ⅰ，濃水Ⅰ經(jīng)板框壓濾后匯集至磷酸鹽廢水母液中；
S2：超濾階段，S1產(chǎn)生的清水Ⅰ流過超濾膜裝置，獲得濃水Ⅱ和清水Ⅱ；濃水Ⅱ經(jīng)板框壓濾后匯集至磷酸鹽廢水母液中；
S3：多級(jí)反滲透(RO)階段，S2產(chǎn)生的清水Ⅱ經(jīng)三級(jí)RO裝置(分別為第一級(jí)RO裝置、第二級(jí)RO裝置和第三級(jí)RO裝置)進(jìn)行濃縮，獲得濃鹽水Ⅰ和清水Ⅲ；
S4：母液反滲透階段，S3所得清水Ⅲ經(jīng)母液反滲透裝置濃縮，獲得濃水Ⅲ和清水Ⅳ；
S5：多級(jí)洗水反滲透階段，所述濃水Ⅲ進(jìn)入二級(jí)洗水反滲透裝置(分別為第一級(jí)洗水反滲透裝置、第二級(jí)洗水反滲透裝置)過濾，獲得濃水Ⅳ和清水Ⅴ，濃水Ⅳ重新進(jìn)入第一級(jí)RO裝置進(jìn)行濃縮；
S6：清水反滲透階段，清水Ⅳ和清水Ⅴ匯集后進(jìn)入清水反滲透裝置，獲得濃水Ⅴ和清水Ⅵ；
S7：多效蒸發(fā)階段，S3所得濃鹽水Ⅰ經(jīng)多效蒸發(fā)獲得固體1和清水Ⅶ。
采用上述方案，磷酸鹽廢水在不經(jīng)過pH調(diào)節(jié)和除硬工序的情況下，通過多級(jí)納濾膜濃縮階段中各級(jí)反滲透裝置的合理設(shè)置，使得磷酸鹽廢水中的水和溶質(zhì)分離，申請(qǐng)人實(shí)驗(yàn)證明，本方案濃鹽水Ⅰ中硫酸銨含量可達(dá)17％～20％，遠(yuǎn)超現(xiàn)有技術(shù)中行業(yè)同等水平(約10％)，顯著降低了多效蒸發(fā)階段的設(shè)備成本，具有意想不到的技術(shù)效果。
優(yōu)選的，所述超濾階段還包括出水檢測(cè)階段，檢測(cè)指標(biāo)為濁度≤0.5NTU，SDI≤3。采用上述方案，預(yù)處理階段的出水符合反滲透階段裝置的進(jìn)水水質(zhì)要求，保證反滲透的正常穩(wěn)定運(yùn)行，延長(zhǎng)多級(jí)納濾膜系統(tǒng)的清洗周期及壽命。
優(yōu)選的，所述磷酸鹽廢水進(jìn)入超濾裝置前包括自清洗過濾器對(duì)廢水的過濾，所述自清洗過濾器的過濾精度為100～300μm；所述磷酸鹽廢水進(jìn)入每級(jí)反滲透裝置前均包括保安過濾器對(duì)廢水的過濾，所述保安過濾器的過濾精度為5μm；所述疊片過濾階段和超濾階段均設(shè)有反洗裝置，反洗水回至前端板框壓濾，并回至母液收集調(diào)節(jié)水池。采用上述方案，能有效地除去廢水中的懸浮物、微粒、鐵銹等雜質(zhì)，避免廢水中的雜質(zhì)對(duì)超濾階段的超濾膜及反滲透階段的耐酸納濾膜造成影響，從而降低膜的使用壽命。
優(yōu)選的，在S3中，所述廢水在進(jìn)入第一級(jí)RO裝置的保安過濾器前包括添加阻垢劑階段，所述阻垢劑為低磷復(fù)合阻垢劑。采用上述方案，可以有效提高水中的難溶物質(zhì)(如硫酸鋇、硫酸鍶、氟化鈣和二氧化硅等)的飽和度；同時(shí)使用的阻垢劑是低磷的有機(jī)復(fù)合物，避免排放后對(duì)自然水體產(chǎn)生富營(yíng)養(yǎng)化的影響。
優(yōu)選的，在S3中，清水Ⅱ經(jīng)第一級(jí)RO裝置過濾后產(chǎn)生的濃鹽水進(jìn)入S7中完成多效蒸發(fā)，第一級(jí)RO裝置產(chǎn)生的清水則進(jìn)入第二級(jí)RO裝置進(jìn)行濃縮，第二級(jí)RO裝置產(chǎn)生的濃水經(jīng)第三級(jí)RO裝置進(jìn)行濃縮產(chǎn)生的濃鹽水進(jìn)入S7完成多效蒸發(fā)，第三級(jí)RO裝置產(chǎn)生的清水則與第一級(jí)RO裝置產(chǎn)生的清水匯合，再次進(jìn)入第二級(jí)RO裝置進(jìn)行濃縮；第二級(jí)RO裝置產(chǎn)生的清水則進(jìn)入母液反滲透裝置進(jìn)行濃縮。
采用上述方案，初步濃縮和分離廢水中的無機(jī)物和水，其中含有無機(jī)物的高濃度鹽水直接進(jìn)入多效蒸發(fā)裝置完成固液分離，得到能運(yùn)用至化工復(fù)合肥中的產(chǎn)品和能循環(huán)至磷酸鐵生產(chǎn)階段或車間其他用水點(diǎn)，提升廢水中水和無機(jī)鹽的利用率。
優(yōu)選的，在S5中，進(jìn)入多級(jí)洗水反滲透階段的廢水還包括磷酸鐵生產(chǎn)過程中清洗裝置產(chǎn)生的洗水，包括第一洗水和第二洗水；母液反滲透裝置產(chǎn)生的濃水與第二洗水經(jīng)第二級(jí)洗水反滲透裝置濃縮，產(chǎn)生的濃水與第一洗水匯集后進(jìn)入第一級(jí)反滲透裝置進(jìn)行濃縮，產(chǎn)生的濃水重新進(jìn)入反滲透階段，母液反滲透裝置、第一級(jí)洗水反滲透裝置和第二級(jí)洗水反滲透裝置產(chǎn)生的清水匯集后進(jìn)入清水反滲透裝置進(jìn)行濃縮。
采用上述方案，經(jīng)多級(jí)反滲透裝置濃縮后的清水和生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的低濃度洗水在余下的反滲透裝置中進(jìn)一步完成濃縮，產(chǎn)生的濃水重新進(jìn)入反滲透階段，產(chǎn)生的清水則可循環(huán)至磷酸鐵的生產(chǎn)階段或車間其他用水點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)資源的重復(fù)利用，減少廢水排放量。
優(yōu)選的，在S3中，第一級(jí)RO裝置、第二級(jí)RO裝置、第三級(jí)RO裝置、母液反滲透裝置、第一級(jí)洗水反滲透裝置、第二級(jí)洗水反滲透裝置和清水反滲透裝置中耐酸納濾膜組件的數(shù)量比為9:10:3:5:7:5:10，且各級(jí)反滲透裝置中耐酸納濾膜組件均串聯(lián)設(shè)置，兩端均設(shè)有壓力計(jì)；相鄰反滲透裝置之間管道連接儲(chǔ)水池。采用上述方案，有效根據(jù)車間實(shí)際生產(chǎn)情況組裝各級(jí)反滲透裝置，提升磷酸鹽廢水的處理效果和效率。
優(yōu)選的，在S3～S6中，各級(jí)反滲透裝置的壓力均設(shè)置為：進(jìn)水壓為1.0～3.0MPa，出水壓為0.5～1.5MPa；所述一級(jí)RO裝置的回水率為80％，二級(jí)RO裝置的回水率為65％，三級(jí)RO裝置的回水率為42％，母液反滲透裝置的回水率為75％，清水反滲透裝置的回水率為85％。采用上述方案，便于廢水在反滲透裝置中充分濃縮，提升水的回收率和廢水處理效率。
（發(fā)明人：王璐;王勃;胡偉;王思亮）
