申请日2017.02.08
公开(公告)日2017.05.31
IPC分类号C02F9/04; C05G3/00
摘要
本发明公开了磷酸铁废水处理工艺及磷和氨氮的资源化回收方法及处理系统。其中，所述资源化回收方法包括如下步骤：以序批式操作方式，向废水投加氧化镁、碳酸钠和烧碱进行反应;截留压滤反应后的废水，形成压滤出水和泥饼;向所述压滤出水投加烧碱以及絮凝剂，分离沉淀后形成上清出水;对所述上清出水进行脱氨处理，形成脱氨废水;在所述脱氨废水中投加脱氯剂，进行折点除氮反应，形成除氮废水;向所述除氮废水添加絮凝剂，进行絮凝反应并沉淀分离后，输出处理后废水。该方法在去除废水中磷和氨氮污染物的同时又回收了资源，产生的污泥为和“鸟粪石”同效的肥料，产生了一定的经济价值，具有良好的环保效果。
摘要附图
权利要求书
1.一种磷酸铁废水处理的磷和氨氮的资源化回收方法，其特征在于，包括如下步骤：
以序批式操作方式，向废水投加氧化镁、碳酸钠和烧碱进行反应;
截留压滤反应后的废水，形成压滤出水和泥饼;
向所述压滤出水投加烧碱以及絮凝剂，分离沉淀后形成上清出水;
对所述上清出水进行脱氨处理，形成脱氨废水;
在所述脱氨废水中投加脱氯剂，进行折点除氮反应，形成除氮废水;
向所述除氮废水添加絮凝剂，进行絮凝反应并沉淀分离后，输出处理后废水。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将废水输入调节池，均和水质。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以序批式操作方式，向废水投加氧化镁、碳酸钠和烧碱进行反应，具体包括：
检测废水的pH值，将pH值控制在8.0-8.5;
投加氧化镁、碳酸钠的比例控制在Mg2+：PO43-：NH4+=1.2:1:1~1.5:1.3:1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述截留压滤反应后的废水，形成压滤出水和泥饼，具体包括：
使用自动拉板隔膜式暗流箱式压滤机进行截留压滤，所述泥饼的含水量为60%。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述向所述压滤出水投加烧碱以及絮凝剂，分离沉淀后形成上清出水，具体包括：
投加所述烧碱以调节所述压滤出水的pH值至9.5-10.5。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述上清出水进行脱氨处理，形成脱氨废水，具体包括：
将所述上清出水通过两级氨吹脱塔进行脱氨反应;
吹脱形成的氨气使用40%磷酸液进行回收，生成磷酸氨;
将磷酸氨泵入磷酸氨存储罐中进行存储。
7.一种磷酸铁废水处理系统，其特征在于，所述系统包括：依次通过管道连接的序批式搅拌反应装置、压滤装置、第一中间水池、反应沉淀池、第二中间水池、脱氨塔、折点投氯反应池以及深度除磷反应沉淀池;
所述序批式搅拌反应装置的输出端与所述压滤装置连接，截留压滤序批式搅拌反应装置输出的废水;
所述第一中间水池存储所述压滤装置输出的压滤出水;所述第一中间水池与所述反应沉淀池的连接管道中设置有用于投加烧碱和絮凝剂的投药装置;所述第二中间水池存储所述反应沉淀池输出的上清出水;
所述第二中间水池的输出端通过提升泵与脱氨塔连接;
所述脱氨塔包括位于底部的脱氨废水输出口和设置于顶部的废气出口;所述脱氨废水输出口与所述折点投氯反应池连接;
所述折点投氯反应池进行折点除氯后的除氮废水输出至所述深度除磷反应沉淀池中，通过添加絮凝剂并沉淀分离后，形成处理后废水。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述序批式搅拌反应装置包括：药剂投加系统、螺杆给料机、pH计、封闭的反应池、反应搅拌装置以及气动隔膜泵;
所述药剂投加系统与螺杆给料机连接，所述反应搅拌装置设置在反应池内，用于搅拌所述反应池内废水;所述气动隔膜泵与所述反应池的底部连接，用于泵出废水至所述压滤装置中;
所述pH计在线检测所述反应池内废水的pH值，所述药剂投加系统根据所述pH值自动控制烧碱药剂的投加。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述压滤装置具体为自动拉板隔膜式暗流箱式压滤机;
所述自动拉板隔膜式暗流箱式压滤机的滤液输出口与所述第一中间水池连接，压滤出水存储至所述第一中间水池中。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：氨气回收塔及磷酸氨储罐，所述脱氨塔为两级脱氨塔;
所述氨气回收塔与所述脱氨塔的废气出口连接，通过40%的磷酸喷淋吸收;所述氨气回收塔的磷酸氨出口与所述磷酸氨储罐连接，产生的磷酸氨存储在所述磷酸氨储罐中。
说明书
磷酸铁废水的磷和氨氮的资源化回收方法及处理系统
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及磷酸铁废水处理工艺及磷和氨氮的资源化回收方法及处理系统。
背景技术
集节能、环保、可循环利用于一体的绿色锂电子动力电池是目前国内最具达标性的清洁能源，主要用于电动交通工具、通讯、家庭、储能设备，仪器设备及航模等领域。我国政府高度重视电池发展产业，国家发改委将锂电子电池，电动车电池等列入国家重点科技公关项目。当前锂离子电池的研发与应用，在新能源领域具有重大战略意义，已成为现阶段的焦点技术。
磷酸铁锂电池是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。其特色是不含钴等贵重元素，原料价格低且磷、铁存在于地球的资源含量丰富，不会有供料问题。其工作电压适中(3.2V)、单位重量下电容量大(170mAh/g)、高放电功率、可快速充电且循环寿命长，在高温与高热环境下的稳定性高。磷酸铁锂电池作为锂离子二次电池，相对NI-H,Ni-Cd电池有很大优势，成为电池的一种新兴材料。
磷酸铁锂动力电池七大优势: 一、超长寿命，长寿命铅酸电池的循环寿命在300次左右，最高也就500次，而山东海霸能源集团有限公司生产的磷酸铁锂动力电池，循环寿命达到2000次以上，标准充电(5小时率)使用，可达到2000次。同质量的铅酸电池是“新半年、旧半年、维护维护又半年”，最多也就1—1.5年时间，而磷酸铁锂电池在同样条件下使用，将达到7-8年。综合考虑，性能价格比将为铅酸电池的4倍以上。二、使用安全，磷酸铁锂完全解决了钴酸锂和锰酸锂的安全隐患问题，钴酸锂和锰酸锂在强烈的碰撞下会产生爆炸对消费者的生命安全构成威胁，而磷酸铁锂以经过严格的安全测试即使在最恶劣的交通事故中也不会产生爆炸。三、可大电流2C快速充放电，在专用充电器下，1.5C充电40分钟内即可使电池充满，起动电流可达2C,而铅酸电池现在无此性能。四、耐高温，磷酸铁锂电热峰值可达350℃—500℃而锰酸锂和钴酸锂只在200℃左右。五、大容量。六、无记忆效应。七、绿色环保。
其中，磷酸铁是磷酸铁锂电池的重要原料，是一种专门针对磷酸铁锂电池正极材料LiFePO4特性而研发生产的一种物质。在磷酸铁制造过程中产生的废水为新兴行业的废水，没有工程案列，其废水中含有高浓度的磷和氨氮，具有一定的回收价值。
因此，现有技术还有待发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供磷酸铁废水处理工艺及磷和氨氮的资源化回收方法及处理系统，旨在解决现有技术中磷酸铁制造废水无成熟工程处理案例的问题。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种磷酸铁废水处理的磷和氨氮的资源化回收方法，其中，包括如下步骤：
以序批式操作方式，向废水投加氧化镁、碳酸钠和烧碱进行反应;
截留压滤反应后的废水，形成压滤出水和泥饼;
向所述压滤出水投加烧碱以及絮凝剂，分离沉淀后形成上清出水;
对所述上清出水进行脱氨处理，形成脱氨废水;
在所述脱氨废水中投加脱氯剂，进行折点除氮反应，形成除氮废水;
向所述除氮废水添加絮凝剂，进行絮凝反应并沉淀分离后，输出处理后废水。
所述的方法，其中，所述方法还包括：将废水输入调节池，均和水质。
所述的方法，其中，所述以序批式操作方式，向废水投加氧化镁、碳酸钠和烧碱进行反应，具体包括：
检测废水的pH值，将pH值控制在8.0-8.5;
投加氧化镁、碳酸钠的比例控制在Mg2+：PO43-：NH4+=1.2:1:1~1.5:1.3:1。
所述的方法，其中，所述截留压滤反应后的废水，形成压滤出水和泥饼，具体包括：
使用自动拉板隔膜式暗流箱式压滤机进行截留压滤，所述泥饼的含水量为60%。
所述的方法，其中，所述向所述压滤出水投加烧碱以及絮凝剂，分离沉淀后形成上清出水，具体包括：
投加所述烧碱以调节所述压滤出水的pH值至9.5-10.5。
所述的方法，其中，所述对所述上清出水进行脱氨处理，形成脱氨废水，具体包括：
将所述上清出水通过两级氨吹脱塔进行脱氨反应;
吹脱形成的氨气使用40%磷酸液进行回收，生成磷酸氨;
将磷酸氨泵入磷酸氨存储罐中进行存储。
一种磷酸铁废水处理系统，其中，所述系统包括：依次通过管道连接的序批式搅拌反应装置、压滤装置、第一中间水池、反应沉淀池、第二中间水池、脱氨塔、折点投氯反应池以及深度除磷反应沉淀池;
所述序批式搅拌反应装置的输出端与所述压滤装置连接，截留压滤序批式搅拌反应装置输出的废水;
所述第一中间水池存储所述压滤装置输出的压滤出水;所述第一中间水池与所述反应沉淀池的连接管道中设置有用于投加烧碱和絮凝剂的投药装置;所述第二中间水池存储所述反应沉淀池输出的上清出水;
所述第二中间水池的输出端通过提升泵与脱氨塔连接;
所述脱氨塔包括位于底部的脱氨废水输出口和设置于顶部的废气出口;所述脱氨废水输出口与所述折点投氯反应池连接;
所述折点投氯反应池进行折点除氯后的除氮废水输出至所述深度除磷反应沉淀池中，通过添加絮凝剂并沉淀分离后，形成处理后废水。
所述的系统，其中，所述序批式搅拌反应装置包括：药剂投加系统、螺杆给料机、pH计、封闭的反应池、反应搅拌装置以及气动隔膜泵;
所述药剂投加系统与螺杆给料机连接，所述反应搅拌装置设置在反应池内，用于搅拌所述反应池内废水;所述气动隔膜泵与所述反应池的底部连接，用于泵出废水至所述压滤装置中;
所述pH计在线检测所述反应池内废水的pH值，所述药剂投加系统根据所述pH值自动控制烧碱药剂的投加。
所述的系统，其中，所述压滤装置具体为自动拉板隔膜式暗流箱式压滤机;
所述自动拉板隔膜式暗流箱式压滤机的滤液输出口与所述第一中间水池连接，压滤出水存储至所述第一中间水池中。
所述的系统，其中，所述系统还包括：氨气回收塔及磷酸氨储罐，所述脱氨塔为两级脱氨塔;
所述氨气回收塔与所述脱氨塔的废气出口连接，通过40%的磷酸喷淋吸收;所述氨气回收塔的磷酸氨出口与所述磷酸氨储罐连接，产生的磷酸氨存储在所述磷酸氨储罐中。
有益效果：本发明提供的一种磷酸铁废水处理的磷和氨氮的资源化回收方法及其处理系统，首先利用镁磷法对废水进行序批处理并配合压滤机进行泥水分离，在初步去除废水中磷和氨氮污染物的同时又回收了资源，产生的污泥为和“鸟粪石”同效的肥料，产生了一定的经济价值。后续废水设计采用反应沉淀—两级脱氨—折点投氯—深度除磷工艺，令出水达标排放，实现了完整的废水处理流程。