公布日：2023.12.12
申请日：2023.08.22
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C01C1/24(2006.01)I;C02F1/66(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F1/44(2023.01)N;C02F1/58(2023.01)N;C02F1/04(2023.01)N;C02F1/
00(2023.01)N;C02F11/122(2019.01)N;C02F101/14(2006.01)N;C02F101/12(2006.01)N;C02F101/10(2006.01)N;C02F103/34(2006.01)N
摘要
本发明涉及一种磷酸铁生产废水资源化利用方法及装置，包括如下步骤：将洗水进行洗水预处理，将母液进行母液预处理；洗水预处理后经超滤、RO，得到洗水RO浓水；洗水RO浓水与母液预处理出水混合后经过超滤、纳滤、提浓RO1、高倍浓缩RO、提浓RO2、除氟、蒸发，得到硫铵和杂盐；洗水RO产水、提浓RO1产水、高倍浓缩RO产水和提浓RO2产水依次经过二级RO、终端RO，最终得到电导率小于10μS/cm的纯水回用至车间；预处理污泥和除氟污泥经过板框压滤干化后，得含磷固体。本发明最终使杂离子综合去除率达到99%以上，大大降低了后续设备的结垢风险和蒸发量，同时也提高了蒸发结晶产品纯度，保护蒸发器效体不被腐蚀，延长了蒸发系统寿命，系统运行费用低。
权利要求书
1.一种磷酸铁生产废水资源化利用方法，其特征在于：包括如下步骤：将洗水进行洗水预处理，将母液进行母液预处理；所述洗水预处理后经超滤、RO，得到洗水RO浓水；所述洗水RO浓水与母液预处理出水混合后经过超滤、纳滤、提浓RO1、高倍浓缩RO、提浓RO2、除氟、蒸发，得到硫铵和杂盐；洗水RO产水、提浓RO1产水、高倍浓缩RO产水和提浓RO2产水依次经过二级RO、终端RO，最终得到电导率小于10μS/cm的纯水回用至车间；预处理污泥和除氟污泥经过板框压滤干化后，得含磷原料。
2.如权利要求1所述磷酸铁生产废水资源化利用方法，其特征在于：具体包括如下步骤：S1、洗水预处理：连接车间洗水，依次经过洗水调节、洗水一体化反应沉淀池得到预处理出产水和洗水预处理污泥；S2、洗水污泥浓缩脱水：将所述洗水预处理污泥进行浓缩压滤，浓缩上清液和压滤液返回S1所述洗水一体化反应沉淀池中，压滤泥饼作为含磷原料；S3、洗水超滤：所述预处理出产水经浅层砂过滤、自清洗过滤器过滤，超滤后产水进入超滤产水池；浅层砂反洗液、自清洗过滤清洗液、超滤反洗液和超滤浓缩液排入返回S1所述洗水一体化反应沉淀池中；S4：洗水RO，洗水超滤产水经过RO，洗水RO浓水TDS控制在50000~60000mg/L；洗水RO产水TDS约100mg/L；S5：二级RO，洗水RO产水经过二级RO，二级RO产水TDS＜20mg/L；S6：终端RO，二级RO产水进行终端RO，终端RO产水电导率＜10μS/cm；S1’：母液预处理，连接车间母液，经过母液调节池、母液一体化反应沉淀池得到母液预处理出水和母液预处理污泥；S2’：母液污泥浓缩脱水，将母液预处理污泥进行浓缩压滤，浓缩清液和压滤液接入S1’，压滤泥饼作为磷肥原料出售；S3’：二级预处理，连接S4洗水RO浓水和母液预处理出水的混合液，经过二级反应区、二级絮凝区、高密池、调酸区、中水池得到二级预处理出水和二级预处理污泥；S4’：二级污泥浓缩脱水，将二级预处理污泥进行浓缩压滤，浓缩清液和压滤液流入S3’，压滤泥饼作为磷肥原料出售；S5’：混合液超滤，二级预处理出水经浅层砂过滤、自清洗过滤器过滤，得到超滤后产水，浅层砂反洗液、自清洗过滤清洗液、超滤反洗液和超滤浓缩液排入S3’；S6’：混合液纳滤，所述超滤后产水经过纳滤，纳滤浓水TDS控制在100000mg/L；纳滤产水TDS约1500mg/L；S7’：提浓RO1，S6’纳滤浓水进行提浓RO，提浓RO1浓水TDS控制在150000~180000mg/L；提浓RO1产水TDS约1000mg/L，返回S4产水；S8’：高倍浓缩RO，S6’纳滤产水进行高倍浓缩RO，高倍浓缩RO浓缩液TDS控制在100000mg/L，高倍浓缩RO系统产水TDS约300mg/L；采用四段式增压透平能量回收膜浓缩；其中第一段苦咸水膜耐压等级为4MPa，运行压力为1~2MPa，海水膜耐压等级为8MPa；第二段海水膜运行压力为2.5~3MPa；第三段海水膜运行压力4~4.5MPa；第四段海水膜运行压力5~5.5MPa；段间增压泵1变频，出口压力控制在2.5~3MPa，段间增压泵2变频，出口压力控制在4~4.5MPa，透平能量回收出口压力控制在4.5~5.5MPa；高倍浓缩RO浓缩液接入S9’，高倍浓缩RO产水返回S4产水；S9’：提浓RO2，S8’浓水进行提浓RO，提浓RO2浓水TDS控制在150000~180000mg/L；提浓RO2产水TDS约1000mg/L，接入S4洗水RO产水；S10’：除氟，S9’浓水进行除氟，除氟反应区停留时间10~15min，除氟絮凝区停留时间15~30min，除氟沉淀区停留时间2~4h；S11’：除氟污泥浓缩脱水，将S10’污泥进行浓缩压滤，浓缩清液和压滤液接入S7’浓水，压滤泥饼作为磷肥原料出售；S12’：MVR蒸发，S11’浓水进行蒸发结晶，得到硫铵、杂盐作为氮肥出售；系统冷凝水接入S4产水。
3.如权利要求2所述的磷酸铁生产废水资源化利用方法，其特征在于：所述S1、S1’的反应区加氨控制PH在5-6，停留时间10~15min；絮凝区停留时间15~30min；沉淀区停留时间3~4h；清水区停留时间1h。
4.如权利要求2所述的磷酸铁生产废水资源化利用方法，其特征在于：所述S3’的反应区加氨控制PH在8-9，停留时间10~15min；絮凝区停留时间控制在15~30min；高密池停留时间控制在2~4h，清液自溢流堰流入调酸区；调酸区停留时间10~15min；中水池停留时间1h。
5.如权利要求2所述的磷酸铁生产废水资源化利用方法，其特征在于：所述S4的RO膜采用抗污染海水膜元件，膜元件耐压等级为8MPa，运行压力为2~3MPa；S5、S6的RO膜耐压等级为4MPa，运行压力1~1.5MPa；S6’、采用分盐高压纳滤膜元件，膜元件耐压等级为8MPa，运行压力为4~6MPa；S7’、S9’采用超高压膜，膜元件耐压等级为12MPa，运行压力为8~10MPa。
6.一种磷酸铁生产废水资源化利用装置，其特征在于：所述装置包括洗水预处理系统，进口连接车间洗水；洗水超滤系统，进口连接所述洗水预处理系统出水；洗水RO系统，进口通过增压泵连接所述洗水超滤系统产水出口；母液预处理系统，进口连接车间母液；混合液预处理系统，进口连接所述洗水RO系统的浓水与所述母液预处理系统出水的混合液；混合液超滤系统，进口连接所述混合液预处理系统的出水口；混合液纳滤系统，进口连接所述混合液超滤系统的产水出口；提浓RO1系统，进口通过增压泵连接所述混合液纳滤系统的浓水出口；高倍浓缩RO系统，进口连接所述混合液纳滤系统的产水出口；提浓RO2系统，进口连接所述高倍浓缩RO系统的浓缩液出口；除氟系统，进口通过提升泵连接所述提浓RO2系统的浓缩液出口；MVR蒸发系统，通过供料泵连接所述提浓RO1系统的浓水出口；二级RO系统，进口连接所述洗水RO系统的产水出口终端RO系统，进口通过增压泵连接所述二级RO系统的产水出口，出口接车间用水管网；污泥处理系统，进口分别连接所述的洗水预处理系统、母液预处理系统、混合液预处理系统及除氟系统的污泥出口。
7.如权利要求6所述的磷酸铁生产废水资源化利用装置，其特征在于：所述洗水预处理系统、母液预处理系统、混合液预处理系统包含依序连接的调节池、由反应区、絮凝区、沉淀区、清水区构成的一体化反应沉淀池；所述调节池内设置有PH、电导率、液位传感器；所述反应区池内设置有快速混合搅拌机，池内配有仪表流通池，安装PH传感器；所述反应区设置有加氨系统，由PH控制器控制加氨量；所述絮凝区池内设置有慢速絮凝搅拌机，池壁设置有絮凝挡板；所述沉淀区按照平流式沉淀池设计，池内设置有泥斗和挡水墙，池内安装有刮泥机、溢流堰板，出口采用可调节堰门；所述泥斗处安装有排泥泵；所述清水区池内设置液位传感器。
8.如权利要求7所述的磷酸铁生产废水资源化利用装置，其特征在于：所述洗水超滤系统、混合液超滤系统包括依序连接的超滤浅层砂过滤器、超滤自清洗过滤器、超滤膜堆、超滤产水池；所述超滤浅层砂过滤器为碳钢衬胶材质，采用内源反洗方式运行，6台一组，滤料为锰砂，产水出口连接所述超滤自清洗过滤器进口，反洗液出口与所述沉淀区相连；所述洗水超滤自清洗过滤器为转刷式过滤器，过滤精度100μm，滤网材质316L，产水出口连接所述超滤膜堆进口，清洗液出口与所述沉淀区相连；所述超滤膜堆的超滤组件采用外压式中空纤维膜组件或者卷式膜，运行方式为错流过滤，产水出口连接所述超滤产水池进口，超滤反洗液和浓缩液出口与所述沉淀区相连；所述超滤产水池内设置有PH、电导率和液位传感器。
9.如权利要求6所述的磷酸铁生产废水资源化利用装置，其特征在于：所述洗水RO系统包含依次连接的洗水RO保安过滤器、洗水RO高压泵、洗水RO膜堆、洗水RO产水池；所述洗水RO保安过滤器设置有压差计，采用大通量折叠滤芯，材质PP，可反复清洗；所述洗水RO高压泵变频，出口压头控制在2.5~3MPa；所述洗水RO膜堆浓水出口与所述母液预处理系统相连，产水出口连接所述洗水RO产水池，采用抗污染海水膜元件，膜元件耐压等级为8MPa，运行压力为2~3MPa；所述洗水RO产水池内壁接液部分材料为FRP或PPH，池内设置有液位、电导率和PH传感器。
10.如权利要求6所述的磷酸铁生产废水资源化利用装置，其特征在于：所述混合液纳滤系统包含依次连接的纳滤保安过滤器、纳滤膜、纳滤产水池、纳滤浓水池；所述纳滤保安过滤器设置有压差计；所述纳滤膜采用分盐高压纳滤膜元件，膜元件耐压等级为8MPa，运行压力为4~6MPa；所述纳滤产水池内设置有高倍浓缩RO增压泵及液位、电导率和PH传感器；所述纳滤浓水池内设置有液位、电导率和PH传感器。
11.如权利要求9所述的磷酸铁生产废水资源化利用装置，其特征在于：所述提浓RO1系统、提浓RO2系统包含依次连接的保安过滤器、高压泵、膜堆、浓缩液池；所述保安过滤器设置有压差计；所述高压泵变频，出口压头为8~10MPa；所述膜堆的浓水出口连接所述浓缩液池，产水出口连接所述洗水RO产水池，采用超高压膜，膜元件耐压等级为12MPa，运行压力为8~10MPa；所述浓缩液池内设置有液位、电导率和PH传感器。
12.如权利要求9所述的磷酸铁生产废水资源化利用装置，其特征在于：所述高倍浓缩RO系统包含依次连接的高倍浓缩RO保安过滤器、四段式RO膜、高倍浓缩RO产水池、高倍浓缩RO浓缩液池；所述高倍浓缩RO保安过滤器设置有压差计；所述四段式RO膜具有一段苦咸水膜、二段海水膜、三段海水膜及四段海水膜；所述的一段苦咸水膜至三段海水膜的段间设有增压泵，三段海水膜与四段海水膜之间设有透平能量回收装置；所述苦咸水膜耐压等级为4MPa，运行压力为1~2MPa，海水膜耐压等级为8MPa，二段海水膜运行压力为2.5~3MPa，三段海水膜运行压力4~4.5MPa，四段海水膜运行压力5~5.5MPa；所述高倍浓缩RO产水池出水口连接所述洗水RO产水池；所述高倍浓缩RO浓缩液池内设置有液位、电导率和PH传感器。
13.如权利要求11所述的磷酸铁生产废水资源化利用装置，其特征在于：所述除氟系统包括除氟加药系统、除氟反应区、除氟絮凝区、除氟沉淀区；所述除氟剂投加系统设置在所述除氟反应区，由PH控制器控制加药量；所述除氟反应区池内设置有快速混合搅拌机，池内配有仪表流通池，安装PH传感器；所述除氟絮凝区池内设置有慢速絮凝搅拌机，池壁设置有絮凝挡板；所述除氟沉淀区池内设置有泥斗和挡水墙，池内安装有刮泥机、溢流堰板，溢流堰连接所述提浓RO1系统浓水池，泥斗处安装有排泥泵。
14.如权利要求6所述的磷酸铁生产废水资源化利用装置，其特征在于：所述MVR蒸发系统包括预热系统、降膜蒸发系统、强制循环蒸发系统、硫铵离心系统、杂盐蒸发系统、杂盐干燥系统，冷凝水出口与所述洗水RO系统的洗水RO产水池相连；所述强制循环蒸发器出料接入所述硫铵离心系统；所述硫铵离心系统出料为硫铵一等品，离心液部分回流到所述降膜蒸发器，部分送至所述杂盐蒸发器；所述除氟浓水接入提浓RO1浓水池；所述蒸发浓缩液进入所述杂盐干燥机。
15.如权利要求6所述的磷酸铁生产废水资源化利用装置，其特征在于：所述二级RO系统包含依次连接的二级RO保安过滤器、二级RO高压泵、二级RO膜堆、二级RO产水池；所述二级RO保安过滤器设置有压差计；所述二级RO高压泵变频，出口压头控制在1~1.5MPa；所述二级RO膜堆的膜元件使用海水膜，膜耐压等级为4MPa，运行压力1~1.5MPa；所述二级RO浓水出口与所述洗水RO产水池相连，产水出口连接所述二级RO产水池所述二级RO产水池内设置有液位、电导率和PH传感器。
16.如权利要求6所述的磷酸铁生产废水资源化利用装置，其特征在于：所述终端RO系统包含依次连接的终端RO保安过滤器、终端RO高压泵、终端RO膜堆、终端RO产水池；所述终端RO保安过滤器设置有压差计；所述终端RO高压泵变频，出口压头控制在1~1.5MPa；所述终端RO膜堆使用苦咸水膜，膜耐压等级为4MPa，运行压力1~1.5MPa，浓水出口连接所述洗水RO系统产水池，产水出口连接所述终端RO产水池；所述终端RO产水池设置有恒压供水泵，泵出口接车间用水管网，池内设置有液位、电导率和PH传感器。
17.如权利要求6所述的磷酸铁生产废水资源化利用装置，其特征在于：所述污泥处理系统包含污泥浓缩池、板框压滤；所述污泥浓缩池内设置有污泥浓缩机、溢流堰板；所述板框压滤机通过进料泵连接所述污泥浓缩池，为隔膜压榨板框压滤机，压榨压力0.6~0.8MPa，配套有压榨系统和气反吹系统；所述污泥处理系统具有四组，分别连接所述洗水预处理系统、母液预处理系统、混合液预处理系统和除氟系统的污泥出口。
发明内容
本发明为了解决上述现有技术存在的问题，而提出一种磷酸铁生产废水资源化利用方法及装置，旨在提高废水资源化利用以及系统运行的稳定性，降低运行能耗，节约建设成本。
本发明是通过以下技术方案实现的：第一方面，本申请提供了一种磷酸铁生产废水资源化利用方法，包括如下步骤：将洗水进行洗水预处理，将母液进行母液预处理；洗水预处理后经超滤、RO，得到洗水RO浓水；洗水RO浓水与母液预处理出水混合后经过超滤、纳滤、提浓RO1、高倍浓缩RO、提浓RO2、除氟、蒸发，得到硫铵和杂盐；洗水RO产水、提浓RO1产水、高倍浓缩RO产水和提浓RO2产水依次经过二级RO、终端RO，最终得到电导率小于10μS/cm的纯水回用至车间；预处理污泥和除氟污泥经过板框压滤干化后，得含磷固体。
进一步的，磷酸铁生产废水资源化利用方法，具体包括如下步骤：S1：洗水预处理，连接车间洗水，经过洗水调节、洗水一体化反应沉淀池得到预处理出水去S3，污泥去向S2；S2：洗水污泥浓缩脱水，将洗水预处理污泥进行浓缩压滤，浓缩清液和压滤液流入S1，压滤泥饼作为磷肥原料出售；S3：洗水超滤，S1出水经浅层砂过滤、自清洗过滤器过滤、超滤后产水进入超滤产水池；浅层砂反洗液、自清洗过滤清洗液、超滤反洗液和超滤浓缩液排入S1；S4：洗水RO，S3产水经过RO，洗水RO浓水TDS控制在50000~60000mg/L；洗水RO产水TDS约100mg/L；S5：二级RO，S4产水经过二级RO，二级RO产水TDS＜20mg/L；S6：终端RO，S5产水进行终端RO，终端RO产水电导率＜10μS/cm；S1’：母液预处理，连接车间母液，经过母液调节池、母液一体化反应沉淀池得到母液预处理出水，污泥进入S2’；S2’：母液污泥浓缩脱水，将S1’的污泥进行浓缩压滤，浓缩清液和压滤液接入S1’，压滤泥饼作为磷肥原料出售；S3’：二级预处理，连接S4浓水和S1’出水的混合液，经过二级反应区、二级絮凝区、高密池、调酸区、中水池得到二级预处理出水进入S5’，污泥进入S4’；S4’：二级污泥浓缩脱水，将二级预处理污泥进行浓缩压滤，浓缩清液和压滤液流入S3’，压滤泥饼作为磷肥原料出售；S5’：混合液超滤，S3’出水经浅层砂过滤、自清洗过滤器过滤、超滤后产水进入S6’，浅层砂反洗液、自清洗过滤清洗液、超滤反洗液和超滤浓缩液排入S3’；S6’：混合液纳滤，S5’产水经过纳滤，纳滤浓水TDS控制在100000mg/L；纳滤产水TDS约1500mg/L，进入S8’；S7’：提浓RO1，S6’浓水进行提浓RO，提浓RO1浓水TDS控制在150000~180000mg/L；提浓RO1产水TDS约1000mg/L，接入S4产水；S8’：高倍浓缩RO，S6’产水进行高倍浓缩RO，高倍浓缩RO浓缩液TDS控制在100000mg/L，高倍浓缩RO系统产水TDS约300mg/L；采用四段式增压透平能量回收膜浓缩；其中第一段苦咸水膜耐压等级为4MPa，运行压力为1~2MPa，海水膜耐压等级为8MPa；第二段海水膜运行压力为2.5~3MPa；第三段海水膜运行压力4~4.5MPa；第四段海水膜运行压力5~5.5MPa；段间增压泵1变频，出口压力控制在2.5~3MPa，段间增压泵2变频，出口压力控制在4~4.5MPa，透平能量回收出口压力控制在4.5~5.5MPa；高倍浓缩RO浓缩液接入S9’，高倍浓缩RO产水接入S4产水；S9’：提浓RO2，S8’浓水进行提浓RO，提浓RO2浓水TDS控制在150000~180000mg/L；提浓RO2产水TDS约1000mg/L，接入S4洗水RO产水；S10’：除氟，S9’浓水进行除氟，除氟反应区停留时间10~15min，除氟絮凝区停留时间15~30min，除氟沉淀区停留时间2~4h；S11’：除氟污泥浓缩脱水，将S10’污泥进行浓缩压滤，浓缩清液和压滤液接入S7’浓水，压滤泥饼作为磷肥原料出售；S12’：MVR蒸发，S11’浓水进行蒸发结晶，得到硫铵、杂盐作为氮肥出售；系统冷凝水接入S4产水。
第二方面，本申请提供了一种磷酸铁生产废水资源化利用装置，包括洗水预处理系统，进口连接车间洗水；洗水超滤系统，进口连接所述洗水预处理系统出水；洗水RO系统，进口通过增压泵连接所述洗水超滤系统产水出口；母液预处理系统，进口连接车间母液；混合液预处理系统，进口连接所述洗水RO系统的浓水与所述母液预处理系统出水的混合液；混合液超滤系统，进口连接所述混合液预处理系统的出水口；混合液纳滤系统，进口连接所述混合液超滤系统的产水出口；提浓RO1系统，进口通过增压泵连接所述混合液纳滤系统的浓水出口；高倍浓缩RO系统，进口连接所述混合液纳滤系统的产水出口；提浓RO2系统，进口连接所述高倍浓缩RO系统的浓缩液出口；除氟系统，进口通过提升泵连接所述提浓RO2系统的浓缩液出口；MVR蒸发系统，通过供料泵连接所述提浓RO1系统的浓水出口；二级RO系统，进口连接所述洗水RO系统的产水出口终端RO系统，进口通过增压泵连接所述二级RO系统的产水出口，出口接车间用水管网；污泥处理系统，进口分别连接所述的洗水预处理系统、母液预处理系统、混合液预处理系统及除氟系统的污泥出口。
（发明人：刘世琦;汤先贵;吴宋超;郑建红）