公布日：2023.11.14
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;C02F1/04(2023.01)N;C02F1/58(2023.01)N;C02F1
/64(2023.01)N;C02F1/00(2023.01)N;C02F11/122(2019.01)N;C02F101/16(2006.01)N;C02F101/14(2006.01)N;C02F101/20(2006.01)N;C02F103/34(2006.01)N
摘要
本发明涉及一种磷酸铁生产废水处理方法及装置，该方法是洗水和母液分别进行一次预处理后再混合进行二次预处理；预处理后的水经过超滤、纳滤分盐、膜浓缩、除氟得到纯水；预处理、超滤、除氟后的污泥经过板框压滤后作为磷肥出售；纳滤分盐过程进行能量回收，采用高倍浓缩纳滤膜系统，经MVR蒸发后获得硫酸铵以及杂盐和硫铵混合物；该装置包括一级预处理系统、二级预处理系统、超滤系统、纳滤分盐系统、浓缩系统、MVR蒸发系统、除氟系统、污泥处理系统。本发明平衡了两股水离子不平衡问题，使杂离子去除率达到99%以上，并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处理方法，其特征在于：是将洗水和母液分别进行一次预处理后再混合进行二次预处理，得到预处理后的水；预处理后的水经过超滤、纳滤分盐、膜浓缩、除氟得到纯水；预处理、超滤、除氟后的污泥经过板框压滤后作为磷肥出售；纳滤分盐过程进行能量回收，采用高倍浓缩纳滤膜系统，经MVR蒸发后获得硫酸铵以及杂盐和硫铵混合物。
2.如权利要求1所述的磷酸铁生产废水处理方法，其特征在于：具体包括如下步骤：S1：洗水预处理，控制PH在5-6，反应区停留时间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；底泥排入S2'，清液去S2；S1’：母液预处理，控制PH在5-6，反应区停留时间控制在10~15min，絮凝区停留时间控制在15~30min，沉淀区停留时间控制在3~4h，清水区停留时间控制在1h；底泥排入S2'，清液去S2；S2'：一级污泥处理，进行板框过滤，板框滤液去S2，泥饼进污泥干化装置干化后作为磷肥出售；S2：二级预处理，包含二级加药、反应区、絮凝区、高密池，调酸区、中水池，高密池内底泥排入S3'，清液自溢流入调酸区，滤池出水自流至中水池；反应区控制PH在8.5；调酸区设硫酸加药系统，由PH控制器控制硫酸加药量；反应区停留时间10~15min，絮凝区停留时间15~30min，高密池停留时间2~4h，调酸区停留时间10~15min，中水池停留时间1h；S3'：二级污泥处理，进行板框过滤，滤液去S3，泥饼进污泥干化装置干化后作为磷肥出售；S3：超滤处理，自S2的中水池取水，经超滤产水自流至超滤产水池，超滤产水浊度＜1NTU，SS＜1mg/L，SDI＜3；S4：纳滤分盐，采用高倍浓缩纳滤膜四段纳滤及透平式能量回收，自S3的超滤产水池取水，经纳滤分盐得到纳滤浓缩液和纳滤产水；纳滤浓缩液TDS控制在100000mg/L，纳滤产水TDS约2000mg/L；S5：第一超高压膜浓缩，纳滤浓缩液通过耐压等级为12MPa的超高压膜进行一级超高压膜浓缩，得到一级超高压膜浓缩液、一级超高压膜浓缩产水：一级超高压膜浓缩液TDS控制在150000~180000mg/L，一级超高压膜浓缩产水TDS约1000mg/L；S5’：高倍浓缩反渗透，纳滤产水经四段浓缩及透平式能量回收得到高倍浓缩反渗透浓缩液、高倍浓缩反渗透产水；高倍浓缩反渗透浓缩液TDS控制在100000mg/L，高倍浓缩反渗透产水TDS约300mg/L；S5”：RO纯化，高倍浓缩反渗透产水在运行压力1~1.5MPa的条件下纯化，RO纯化产水电导率＜20μS/cm；S5”’：二级超高压膜浓缩，高倍浓缩反渗透浓缩液通过耐压等级为12MPa的超高压膜进行二级超高压膜浓缩，得到二级超高压膜浓缩液、二级超高压膜浓缩产水；二级超高压膜浓缩液TDS控制在130000~150000mg/L，二级超高压膜浓缩产水TDS约1000mg/L；S6：MVR蒸发，S5第一超高压膜浓缩液与S6’除氟上清液混合，预热后经三段蒸发结晶：第一段降膜蒸发，蒸发后浓度提升至40%，第二段强制循环增发器析出硫酸铵，经过脱水得到含水率小于1%的硫铵产品，第三段杂盐蒸发器析出低品质硫铵，经干燥后得到杂盐和硫铵混合物；蒸发冷凝水与一级超高压膜浓缩液、除氟产水换热后，通过闭式冷却塔降温回到S5'工段；S6’：除氟处理，二级超高压膜浓缩液依次经除氟反应区、除氟絮凝区、除氟沉淀区、除氟清水区得到除氟产水和除氟污泥，除氟产水接S6，除氟污泥去S6”；其中除氟反应区由PH控制器控制加药量；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，除氟清水区停留时间1h；S6”：除氟污泥浓缩脱水，上清液回S6，压滤泥饼作为磷肥原料出售。
3.如权利要求2所述的磷酸铁生产废水处理方法，其特征在于：所述S4中，高压泵变频，出口压力控制在2.5~3MPa，段间增压泵变频，出口压力控制在3.5~4.5MPa，透平能量回收出口压力控制在4.5~5.5MPa；纳滤浓缩液TDS控制在100000mg/L，产水TDS约2000mg/L。
4.如权利要求2所述的磷酸铁生产废水处理方法，其特征在于：所述S5’中，四段浓缩包含一段苦咸水膜、二段海水膜、三段海水膜、四段海水膜，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；一段苦水膜前设有高压泵变频，出口压头控制在1~2MPa；一段苦水膜和二段海水膜间设增压泵变频，出口压力控制在2.5~3MPa，二段、三段海水膜间设增压泵变频，出口压力控制在4~4.5MPa；透平能量回收设于四段海水膜之前，出口压力控制在4.5~5.5MPa。
5.一种磷酸铁生产废水处理装置，其特征在于：所述装置包括一级预处理系统、二级预处理系统、超滤系统、纳滤分盐系统、浓缩系统、MVR蒸发系统、除氟系统、污泥处理系统；所述一级预处理系统包括洗水预处理系统、母液预处理系统；所述洗水预处理系统和母液预处理系统均包括调节池、通过提升泵连接所述调节池的一体化反应沉淀池、加氨系统；所述一体化反应沉淀池沿水流方向依次设有一级反应区、一级絮凝区、一级沉淀区、一级清水区；所述加氨系统设置在所述一级反应区进口，由PH控制器控制加氨量；所述二级预处理系统，沿水流方向依次设有二级反应区、二级絮凝区、高密池、调酸区、中水池；所述二级反应区进口连接一级清水区；所述超滤系统进口连接所述二级预处理系统的中水池，包括依序设置的浅层砂过滤器、自清洗过滤器、超滤膜堆、超滤反洗系统、超滤清洗系统、超滤产水池；所述浅层砂过滤器、自清洗过滤器、超滤反洗系统排液口连接污泥处理系统；纳滤分盐系统通过进水泵连接超滤系统的超滤产水池，包含依次连接的纳滤保安过滤器、纳滤高压泵、一段纳滤膜、段间增压泵、二段纳滤膜、纳滤透平能量回收装置、三段纳滤膜、纳滤产水池和纳滤浓水池；浓缩系统通过进水泵连接纳滤分盐系统的浓水出口，包含一级超高压膜系统、高倍浓缩反渗透系统、RO纯化系统、二级超高压膜系统；所述一级超高压膜系统进口连接所述纳滤分盐系统的纳滤浓水池，包含依次连接的保安过滤器、高压泵、一级超高压膜堆、循环泵、能量回收装置、一级超高压膜系统浓水池、一级超高压膜系统产水池；所述高倍浓缩反渗透系统进口连接所述一级超高压膜系统浓水池，包含依次连接的保安过滤器、高压泵、四段浓缩膜、高倍浓缩反渗透浓缩液池、高倍浓缩反渗透产水池；所述四段浓缩膜中一段为苦咸水膜，二、三、四段为海水膜，在所述的一段苦咸水膜和二段海水膜、二段和三段海水膜之间设有增压泵，所述三段海水膜和四段海水膜之间设有透平能量回收装置；所述RO纯化系统进口连接所述高倍浓缩反渗透系统的高倍浓缩反渗透浓缩液池，包含依次连接的保安过滤器、高压泵、纯化膜堆、RO纯化系统浓水池、RO纯化系统产水池；所述二级超高压膜系统连接所述RO纯化系统的RO纯化系统浓水池，包含依次连接的保安过滤器、高压泵、二级超高压膜堆、循环泵、能量回收装置、二级超高压膜系统浓水池、二级超高压膜系统产水池；所述MVR蒸发系统通过进料泵连接所述纳滤分盐系统，包含依序设置的预热系统、降膜蒸发器、强制循环蒸发系统、硫铵离心机、杂盐蒸发器、杂盐干燥系统；所述预热系统的冷凝水出口接所述高倍浓缩反渗透系统的进口；所述硫铵离心机的液体出口分别连接所述的降膜蒸发器和杂盐蒸发器进口；所述杂盐蒸发器的蒸发浓缩液出口接杂盐干燥系统；所述除氟系统进口连接所述浓缩系统的浓缩液出口，包括除氟加药系统、除氟反应区、除氟絮凝区、除氟沉淀区、除氟清水区；所述除氟剂投加系统设置在除氟反应区；所述除氟清水区通过内设置的增压泵连接接所述MVR蒸发系统的杂盐蒸发器入口；所述污泥处理系统包含污泥浓缩池、上清液池、板框压滤机；所述污泥浓缩池内设置有污泥浓缩机、溢流堰板、板框进料泵；所述板框压滤机进料口接所述污泥浓缩池的板框进料泵，压滤液出口接所述上清液池，压滤泥饼出口接干化装置；所述污泥处理系统具有三组：一组进口连接所述的洗水预处理系统、母液预处理系统以及二级预处理系统的排泥泵出口，板框滤液出口与所述二级预处理系统进口相连；另一组进口连接所述超滤系统，板框滤液出口与所述超滤系统进口相连；第三组进口连接所述除氟系统，上清液出口连接MVR蒸发系统进口。
6.如权利要求5所述的磷酸铁生产废水处理装置，其特征在于：所述调节池内设置有PH传感器、电导率、液位传感器；所述一级反应区内设置有快速混合搅拌机、仪表流通池、PH传感器；所述一级絮凝区内设置有慢速絮凝搅拌机、絮凝挡板；所述一级沉淀区内设置有泥斗和挡水墙、刮泥机、溢流堰板，所述泥斗处安装有排泥泵；所述一级清水区内设置液位传感器、提升泵，所述提升泵出口与所述二级预处理系统入口相接。
7.如权利要求5所述的磷酸铁生产废水处理装置，其特征在于：所述二级反应区内设置有快速混合搅拌机、仪表流通池、PH传感器；所述二级絮凝区内设置有慢速絮凝搅拌机、絮凝挡板；所述高密池内设置有泥斗和挡水墙、刮泥机、溢流堰板，所述泥斗处安装有排泥泵；所述调酸区设有混合搅拌机、PH传感器、硫酸加药系统；所述中水池内设置液位传感器、超滤增压泵，所述超滤增压泵出口与所述超滤系统入口相接。
8.如权利要求5所述的磷酸铁生产废水处理装置，其特征在于：所述浅层砂滤器的滤料为锰砂；所述自清洗过滤器为转刷式过滤器；所述超滤膜堆超滤组件为错流过滤；所述超滤产水池设有纳滤增压泵、电导率和液位传感器。
9.如权利要求5所述的磷酸铁生产废水处理装置，其特征在于：所述纳滤分盐系统的纳滤保安过滤器采用大通量折叠滤芯，设置有压差计；所述的一段纳滤膜、二段纳滤膜、三段纳滤膜采用分盐纳滤膜元件；所述的纳滤浓水池和纳滤产水池内设置有高倍浓缩RO系统增压泵，液位、电导率和PH传感器。
10.如权利要求5所述的磷酸铁生产废水处理装置，其特征在于：所述污泥处理系统的板框压滤机配套有压榨系统和气反吹系统，所述气反吹系统出口连接所述污泥浓缩池；所述上清液池内设置有提升泵、液位和PH传感器。
发明内容
本发明为了解决现有技术中磷酸铁生产废水处理工艺存在产品纯度低、资源利用效果差的问题，而提出一种磷酸铁生产废水处理方法及装置。
为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：第一方面，本发明提供了一种磷酸铁生产废水处理方法，是将洗水和母液分别进行一次预处理后再混合进行二次预处理，得到预处理后的水；预处理后的水经过超滤、纳滤分盐、膜浓缩、除氟得到纯水；预处理、超滤、除氟后的污泥经过板框压滤后作为磷肥出售；纳滤分盐过程进行能量回收，采用高倍浓缩纳滤膜系统，经MVR蒸发后获得硫酸铵以及杂盐和硫铵混合物。
磷酸铁生产废水处理方法，具体包括如下步骤：S1：洗水预处理，控制PH在5-6，反应区停留时间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；底泥排入S2'，清液去S2；S1’：母液预处理，控制PH在5-6，反应区停留时间控制在10~15min，絮凝区停留时间控制在15~30min，沉淀区停留时间控制在3~4h，清水区停留时间控制在1h；底泥排入S2'，清液去S2；S2'：一级污泥处理，进行板框过滤，板框滤液去S2，泥饼进污泥干化装置干化后作为磷肥出售；S2：二级预处理，包含二级加药、反应区、絮凝区、高密池，调酸区、中水池，高密池内底泥排入S3'，清液自溢流入调酸区，滤池出水自流至中水池；反应区控制PH在8.5；调酸区设硫酸加药系统，由PH控制器控制硫酸加药量；反应区停留时间10~15min，絮凝区停留时间15~30min，高密池停留时间2~4h，调酸区停留时间10~15min，中水池停留时间1h；S3'：二级污泥处理，进行板框过滤，滤液去S3，泥饼进污泥干化装置干化后作为磷肥出售；S3：超滤处理，自S2的中水池取水，经超滤产水自流至超滤产水池，超滤产水浊度＜1NTU，SS＜1mg/L，SDI＜3；S4：纳滤分盐，采用高倍浓缩纳滤膜四段纳滤及透平式能量回收，自S3的超滤产水池取水，经纳滤分盐得到纳滤浓缩液和纳滤产水；纳滤浓缩液TDS控制在100000mg/L，纳滤产水TDS约2000mg/L；S5：第一超高压膜浓缩，纳滤浓缩液通过耐压等级为12MPa的超高压膜进行一级超高压膜浓缩，得到一级超高压膜浓缩液、一级超高压膜浓缩产水：一级超高压膜浓缩液TDS控制在150000~180000mg/L，一级超高压膜浓缩产水TDS约1000mg/L；S5’：高倍浓缩反渗透，纳滤产水经四段浓缩及透平式能量回收得到高倍浓缩反渗透浓缩液、高倍浓缩反渗透产水；高倍浓缩反渗透浓缩液TDS控制在100000mg/L，高倍浓缩反渗透产水TDS约300mg/L；S5”：RO纯化，高倍浓缩反渗透产水在运行压力1~1.5MPa的条件下纯化，RO纯化产水电导率＜20μS/cm；S5”’：二级超高压膜浓缩，高倍浓缩反渗透浓缩液通过耐压等级为12MPa的超高压膜进行二级超高压膜浓缩，得到二级超高压膜浓缩液、二级超高压膜浓缩产水；二级超高压膜浓缩液TDS控制在130000~150000mg/L，二级超高压膜浓缩产水TDS约1000mg/L；S6：MVR蒸发，S5第一超高压膜浓缩液与S6’除氟上清液混合，预热后经三段蒸发结晶：第一段降膜蒸发，蒸发后浓度提升至40%，第二段强制循环增发器析出硫酸铵，经过脱水得到含水率小于1%的硫铵产品，第三段杂盐蒸发器析出低品质硫铵，经干燥后得到杂盐和硫铵混合物；蒸发冷凝水与一级超高压膜浓缩液、除氟产水换热后，通过闭式冷却塔降温回到S5'工段。
S6’：除氟处理，二级超高压膜浓缩液依次经除氟反应区、除氟絮凝区、除氟沉淀区、除氟清水区得到除氟产水和除氟污泥，除氟产水接S6，除氟污泥去S6”；其中除氟反应区由PH控制器控制加药量；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，除氟清水区停留时间1h；S6”：除氟污泥浓缩脱水，上清液回S6，压滤泥饼作为磷肥原料出售。
第二方面，本发明提供了一种磷酸铁生产废水处理装置，其中：所述装置包括一级预处理系统、二级预处理系统、超滤系统、纳滤分盐系统、浓缩系统、MVR蒸发系统、除氟系统、污泥处理系统；所述一级预处理系统包括洗水预处理系统、母液预处理系统；所述洗水预处理系统和母液预处理系统均包括调节池、通过提升泵连接所述调节池的一体化反应沉淀池、加氨系统；所述一体化反应沉淀池沿水流方向依次设有一级反应区、一级絮凝区、一级沉淀区、一级清水区；所述加氨系统设置在所述一级反应区进口，由PH控制器控制加氨量；所述二级预处理系统，沿水流方向依次设有二级反应区、二级絮凝区、高密池、调酸区、中水池；所述二级反应区进口连接一级清水区；所述超滤系统进口连接所述二级预处理系统的中水池，包括依序设置的浅层砂过滤器、自清洗过滤器、超滤膜堆、超滤反洗系统、超滤清洗系统、超滤产水池；所述浅层砂过滤器、自清洗过滤器、超滤反洗系统排液口连接污泥处理系统；纳滤分盐系统通过进水泵连接超滤系统的超滤产水池，包含依次连接的纳滤保安过滤器、纳滤高压泵、一段纳滤膜、段间增压泵、二段纳滤膜、纳滤透平能量回收装置、三段纳滤膜、纳滤产水池和纳滤浓水池；浓缩系统通过进水泵连接纳滤分盐系统的浓水出口，包含一级超高压膜系统、高倍浓缩反渗透系统、RO纯化系统、二级超高压膜系统；所述一级超高压膜系统进口连接所述纳滤分盐系统的纳滤浓水池，包含依次连接的保安过滤器、高压泵、一级超高压膜堆、循环泵、能量回收装置、一级超高压膜系统浓水池、一级超高压膜系统产水池；所述高倍浓缩反渗透系统进口连接所述一级超高压膜系统浓水池，包含依次连接的保安过滤器、高压泵、四段浓缩膜、高倍浓缩反渗透浓缩液池、高倍浓缩反渗透产水池；所述四段浓缩膜中一段为苦咸水膜，二、三、四段为海水膜，在所述的一段苦咸水膜和二段海水膜、二段和三段海水膜之间设有增压泵，所述三段海水膜和四段海水膜之间设有透平能量回收装置；所述RO纯化系统进口连接所述高倍浓缩反渗透系统的高倍浓缩反渗透浓缩液池，包含依次连接的保安过滤器、高压泵、纯化膜堆、RO纯化系统浓水池、RO纯化系统产水池；所述二级超高压膜系统连接所述RO纯化系统的RO纯化系统浓水池，包含依次连接的保安过滤器、高压泵、二级超高压膜堆、循环泵、能量回收装置、二级超高压膜系统浓水池、二级超高压膜系统产水池；所述MVR蒸发系统通过进料泵连接所述纳滤分盐系统，包含依序设置的预热系统、降膜蒸发器、强制循环蒸发系统、硫铵离心机、杂盐蒸发器、杂盐干燥系统；所述预热系统的冷凝水出口接所述高倍浓缩反渗透系统的进口；所述硫铵离心机的液体出口分别连接所述的降膜蒸发器和杂盐蒸发器进口；所述杂盐蒸发器的蒸发浓缩液出口接杂盐干燥系统；所述除氟系统进口连接所述浓缩系统的浓缩液出口，包括除氟加药系统、除氟反应区、除氟絮凝区、除氟沉淀区、除氟清水区；所述除氟剂投加系统设置在除氟反应区；所述除氟清水区通过内设置的增压泵连接接所述MVR蒸发系统的杂盐蒸发器入口；所述污泥处理系统包含污泥浓缩池、上清液池、板框压滤机；所述污泥浓缩池内设置有污泥浓缩机、溢流堰板、板框进料泵；所述板框压滤机进料口接所述污泥浓缩池的板框进料泵，压滤液出口接所述上清液池，压滤泥饼出口接干化装置；所述污泥处理系统具有三组：一组进口连接所述的洗水预处理系统、母液预处理系统以及二级预处理系统的排泥泵出口，板框滤液出口与所述二级预处理系统进口相连；另一组进口连接所述超滤系统，板框滤液出口与所述超滤系统进口相连；第三组进口连接所述除氟系统，上清液出口连接MVR蒸发系统进口。
（发明人：刘世琦;汤先贵;吴宋超;郑建红）