公布日：2023.11.14

申請日：2023.08.22

分類號：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

本發明涉及一種磷酸鐵生產廢水處理方法及裝置，該方法是洗水和母液分別進行一次預處理后再混合進行二次預處理；預處理后的水經過超濾、納濾分鹽、膜濃縮、除氟得到純水；預處理、超濾、除氟后的污泥經過板框壓濾后作為磷肥出售；納濾分鹽過程進行能量回收，采用高倍濃縮納濾膜系統，經MVR蒸發后獲得硫酸銨以及雜鹽和硫銨混合物；該裝置包括一級預處理系統、二級預處理系統、超濾系統、納濾分鹽系統、濃縮系統、MVR蒸發系統、除氟系統、污泥處理系統。本發明平衡了兩股水離子不平衡問題，使雜離子去除率達到99%以上，并保護蒸發器效體不被腐蝕，延長了蒸發系統壽命，系統運行費用低。

權利要求書

1.一種磷酸鐵生產廢水處理方法，其特征在于：是將洗水和母液分別進行一次預處理后再混合進行二次預處理，得到預處理后的水；預處理后的水經過超濾、納濾分鹽、膜濃縮、除氟得到純水；預處理、超濾、除氟后的污泥經過板框壓濾后作為磷肥出售；納濾分鹽過程進行能量回收，采用高倍濃縮納濾膜系統，經MVR蒸發后獲得硫酸銨以及雜鹽和硫銨混合物。

2.如權利要求1所述的磷酸鐵生產廢水處理方法，其特征在于：具體包括如下步驟：S1：洗水預處理，控制PH在5-6，反應區停留時間10~15min；絮凝區停留時間15~30min，沉淀區停留時間3~4h，清水區停留時間1h；底泥排入S2'，清液去S2；S1’：母液預處理，控制PH在5-6，反應區停留時間控制在10~15min，絮凝區停留時間控制在15~30min，沉淀區停留時間控制在3~4h，清水區停留時間控制在1h；底泥排入S2'，清液去S2；S2'：一級污泥處理，進行板框過濾，板框濾液去S2，泥餅進污泥干化裝置干化后作為磷肥出售；S2：二級預處理，包含二級加藥、反應區、絮凝區、高密池，調酸區、中水池，高密池內底泥排入S3'，清液自溢流入調酸區，濾池出水自流至中水池；反應區控制PH在8.5；調酸區設硫酸加藥系統，由PH控制器控制硫酸加藥量；反應區停留時間10~15min，絮凝區停留時間15~30min，高密池停留時間2~4h，調酸區停留時間10~15min，中水池停留時間1h；S3'：二級污泥處理，進行板框過濾，濾液去S3，泥餅進污泥干化裝置干化后作為磷肥出售；S3：超濾處理，自S2的中水池取水，經超濾產水自流至超濾產水池，超濾產水濁度＜1NTU，SS＜1mg/L，SDI＜3；S4：納濾分鹽，采用高倍濃縮納濾膜四段納濾及透平式能量回收，自S3的超濾產水池取水，經納濾分鹽得到納濾濃縮液和納濾產水；納濾濃縮液TDS控制在100000mg/L，納濾產水TDS約2000mg/L；S5：第一超高壓膜濃縮，納濾濃縮液通過耐壓等級為12MPa的超高壓膜進行一級超高壓膜濃縮，得到一級超高壓膜濃縮液、一級超高壓膜濃縮產水：一級超高壓膜濃縮液TDS控制在150000~180000mg/L，一級超高壓膜濃縮產水TDS約1000mg/L；S5’：高倍濃縮反滲透，納濾產水經四段濃縮及透平式能量回收得到高倍濃縮反滲透濃縮液、高倍濃縮反滲透產水；高倍濃縮反滲透濃縮液TDS控制在100000mg/L，高倍濃縮反滲透產水TDS約300mg/L；S5”：RO純化，高倍濃縮反滲透產水在運行壓力1~1.5MPa的條件下純化，RO純化產水電導率＜20μS/cm；S5”’：二級超高壓膜濃縮，高倍濃縮反滲透濃縮液通過耐壓等級為12MPa的超高壓膜進行二級超高壓膜濃縮，得到二級超高壓膜濃縮液、二級超高壓膜濃縮產水；二級超高壓膜濃縮液TDS控制在130000~150000mg/L，二級超高壓膜濃縮產水TDS約1000mg/L；S6：MVR蒸發，S5第一超高壓膜濃縮液與S6’除氟上清液混合，預熱后經三段蒸發結晶：第一段降膜蒸發，蒸發后濃度提升至40%，第二段強制循環增發器析出硫酸銨，經過脫水得到含水率小于1%的硫銨產品，第三段雜鹽蒸發器析出低品質硫銨，經干燥后得到雜鹽和硫銨混合物；蒸發冷凝水與一級超高壓膜濃縮液、除氟產水換熱后，通過閉式冷卻塔降溫回到S5'工段；S6’：除氟處理，二級超高壓膜濃縮液依次經除氟反應區、除氟絮凝區、除氟沉淀區、除氟清水區得到除氟產水和除氟污泥，除氟產水接S6，除氟污泥去S6”；其中除氟反應區由PH控制器控制加藥量；除氟反應區停留時間10~15min，除氟絮凝區停留時間15~30min，除氟沉淀區停留時間2~4h，除氟清水區停留時間1h；S6”：除氟污泥濃縮脫水，上清液回S6，壓濾泥餅作為磷肥原料出售。

3.如權利要求2所述的磷酸鐵生產廢水處理方法，其特征在于：所述S4中，高壓泵變頻，出口壓力控制在2.5~3MPa，段間增壓泵變頻，出口壓力控制在3.5~4.5MPa，透平能量回收出口壓力控制在4.5~5.5MPa；納濾濃縮液TDS控制在100000mg/L，產水TDS約2000mg/L。

4.如權利要求2所述的磷酸鐵生產廢水處理方法，其特征在于：所述S5’中，四段濃縮包含一段苦咸水膜、二段海水膜、三段海水膜、四段海水膜，苦咸水膜耐壓等級為4MPa，運行壓力為1~2MPa，海水膜耐壓等級為8MPa，二段海水膜運行壓力為2.5~3MPa，三段海水膜運行壓力4~4.5MPa，四段海水膜運行壓力5~5.5MPa；一段苦水膜前設有高壓泵變頻，出口壓頭控制在1~2MPa；一段苦水膜和二段海水膜間設增壓泵變頻，出口壓力控制在2.5~3MPa，二段、三段海水膜間設增壓泵變頻，出口壓力控制在4~4.5MPa；透平能量回收設于四段海水膜之前，出口壓力控制在4.5~5.5MPa。

5.一種磷酸鐵生產廢水處理裝置，其特征在于：所述裝置包括一級預處理系統、二級預處理系統、超濾系統、納濾分鹽系統、濃縮系統、MVR蒸發系統、除氟系統、污泥處理系統；所述一級預處理系統包括洗水預處理系統、母液預處理系統；所述洗水預處理系統和母液預處理系統均包括調節池、通過提升泵連接所述調節池的一體化反應沉淀池、加氨系統；所述一體化反應沉淀池沿水流方向依次設有一級反應區、一級絮凝區、一級沉淀區、一級清水區；所述加氨系統設置在所述一級反應區進口，由PH控制器控制加氨量；所述二級預處理系統，沿水流方向依次設有二級反應區、二級絮凝區、高密池、調酸區、中水池；所述二級反應區進口連接一級清水區；所述超濾系統進口連接所述二級預處理系統的中水池，包括依序設置的淺層砂過濾器、自清洗過濾器、超濾膜堆、超濾反洗系統、超濾清洗系統、超濾產水池；所述淺層砂過濾器、自清洗過濾器、超濾反洗系統排液口連接污泥處理系統；納濾分鹽系統通過進水泵連接超濾系統的超濾產水池，包含依次連接的納濾保安過濾器、納濾高壓泵、一段納濾膜、段間增壓泵、二段納濾膜、納濾透平能量回收裝置、三段納濾膜、納濾產水池和納濾濃水池；濃縮系統通過進水泵連接納濾分鹽系統的濃水出口，包含一級超高壓膜系統、高倍濃縮反滲透系統、RO純化系統、二級超高壓膜系統；所述一級超高壓膜系統進口連接所述納濾分鹽系統的納濾濃水池，包含依次連接的保安過濾器、高壓泵、一級超高壓膜堆、循環泵、能量回收裝置、一級超高壓膜系統濃水池、一級超高壓膜系統產水池；所述高倍濃縮反滲透系統進口連接所述一級超高壓膜系統濃水池，包含依次連接的保安過濾器、高壓泵、四段濃縮膜、高倍濃縮反滲透濃縮液池、高倍濃縮反滲透產水池；所述四段濃縮膜中一段為苦咸水膜，二、三、四段為海水膜，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間設有增壓泵，所述三段海水膜和四段海水膜之間設有透平能量回收裝置；所述RO純化系統進口連接所述高倍濃縮反滲透系統的高倍濃縮反滲透濃縮液池，包含依次連接的保安過濾器、高壓泵、純化膜堆、RO純化系統濃水池、RO純化系統產水池；所述二級超高壓膜系統連接所述RO純化系統的RO純化系統濃水池，包含依次連接的保安過濾器、高壓泵、二級超高壓膜堆、循環泵、能量回收裝置、二級超高壓膜系統濃水池、二級超高壓膜系統產水池；所述MVR蒸發系統通過進料泵連接所述納濾分鹽系統，包含依序設置的預熱系統、降膜蒸發器、強制循環蒸發系統、硫銨離心機、雜鹽蒸發器、雜鹽干燥系統；所述預熱系統的冷凝水出口接所述高倍濃縮反滲透系統的進口；所述硫銨離心機的液體出口分別連接所述的降膜蒸發器和雜鹽蒸發器進口；所述雜鹽蒸發器的蒸發濃縮液出口接雜鹽干燥系統；所述除氟系統進口連接所述濃縮系統的濃縮液出口，包括除氟加藥系統、除氟反應區、除氟絮凝區、除氟沉淀區、除氟清水區；所述除氟劑投加系統設置在除氟反應區；所述除氟清水區通過內設置的增壓泵連接接所述MVR蒸發系統的雜鹽蒸發器入口；所述污泥處理系統包含污泥濃縮池、上清液池、板框壓濾機；所述污泥濃縮池內設置有污泥濃縮機、溢流堰板、板框進料泵；所述板框壓濾機進料口接所述污泥濃縮池的板框進料泵，壓濾液出口接所述上清液池，壓濾泥餅出口接干化裝置；所述污泥處理系統具有三組：一組進口連接所述的洗水預處理系統、母液預處理系統以及二級預處理系統的排泥泵出口，板框濾液出口與所述二級預處理系統進口相連；另一組進口連接所述超濾系統，板框濾液出口與所述超濾系統進口相連；第三組進口連接所述除氟系統，上清液出口連接MVR蒸發系統進口。

6.如權利要求5所述的磷酸鐵生產廢水處理裝置，其特征在于：所述調節池內設置有PH傳感器、電導率、液位傳感器；所述一級反應區內設置有快速混合攪拌機、儀表流通池、PH傳感器；所述一級絮凝區內設置有慢速絮凝攪拌機、絮凝擋板；所述一級沉淀區內設置有泥斗和擋水墻、刮泥機、溢流堰板，所述泥斗處安裝有排泥泵；所述一級清水區內設置液位傳感器、提升泵，所述提升泵出口與所述二級預處理系統入口相接。

7.如權利要求5所述的磷酸鐵生產廢水處理裝置，其特征在于：所述二級反應區內設置有快速混合攪拌機、儀表流通池、PH傳感器；所述二級絮凝區內設置有慢速絮凝攪拌機、絮凝擋板；所述高密池內設置有泥斗和擋水墻、刮泥機、溢流堰板，所述泥斗處安裝有排泥泵；所述調酸區設有混合攪拌機、PH傳感器、硫酸加藥系統；所述中水池內設置液位傳感器、超濾增壓泵，所述超濾增壓泵出口與所述超濾系統入口相接。

8.如權利要求5所述的磷酸鐵生產廢水處理裝置，其特征在于：所述淺層砂濾器的濾料為錳砂；所述自清洗過濾器為轉刷式過濾器；所述超濾膜堆超濾組件為錯流過濾；所述超濾產水池設有納濾增壓泵、電導率和液位傳感器。

9.如權利要求5所述的磷酸鐵生產廢水處理裝置，其特征在于：所述納濾分鹽系統的納濾保安過濾器采用大通量折疊濾芯，設置有壓差計；所述的一段納濾膜、二段納濾膜、三段納濾膜采用分鹽納濾膜元件；所述的納濾濃水池和納濾產水池內設置有高倍濃縮RO系統增壓泵，液位、電導率和PH傳感器。

10.如權利要求5所述的磷酸鐵生產廢水處理裝置，其特征在于：所述污泥處理系統的板框壓濾機配套有壓榨系統和氣反吹系統，所述氣反吹系統出口連接所述污泥濃縮池；所述上清液池內設置有提升泵、液位和PH傳感器。

發明內容

本發明為了解決現有技術中磷酸鐵生產廢水處理工藝存在產品純度低、資源利用效果差的問題，而提出一種磷酸鐵生產廢水處理方法及裝置。

為實現上述申請目的，本申請采用的技術方案如下：第一方面，本發明提供了一種磷酸鐵生產廢水處理方法，是將洗水和母液分別進行一次預處理后再混合進行二次預處理，得到預處理后的水；預處理后的水經過超濾、納濾分鹽、膜濃縮、除氟得到純水；預處理、超濾、除氟后的污泥經過板框壓濾后作為磷肥出售；納濾分鹽過程進行能量回收，采用高倍濃縮納濾膜系統，經MVR蒸發后獲得硫酸銨以及雜鹽和硫銨混合物。

磷酸鐵生產廢水處理方法，具體包括如下步驟：S1：洗水預處理，控制PH在5-6，反應區停留時間10~15min；絮凝區停留時間15~30min，沉淀區停留時間3~4h，清水區停留時間1h；底泥排入S2'，清液去S2；S1’：母液預處理，控制PH在5-6，反應區停留時間控制在10~15min，絮凝區停留時間控制在15~30min，沉淀區停留時間控制在3~4h，清水區停留時間控制在1h；底泥排入S2'，清液去S2；S2'：一級污泥處理，進行板框過濾，板框濾液去S2，泥餅進污泥干化裝置干化后作為磷肥出售；S2：二級預處理，包含二級加藥、反應區、絮凝區、高密池，調酸區、中水池，高密池內底泥排入S3'，清液自溢流入調酸區，濾池出水自流至中水池；反應區控制PH在8.5；調酸區設硫酸加藥系統，由PH控制器控制硫酸加藥量；反應區停留時間10~15min，絮凝區停留時間15~30min，高密池停留時間2~4h，調酸區停留時間10~15min，中水池停留時間1h；S3'：二級污泥處理，進行板框過濾，濾液去S3，泥餅進污泥干化裝置干化后作為磷肥出售；S3：超濾處理，自S2的中水池取水，經超濾產水自流至超濾產水池，超濾產水濁度＜1NTU，SS＜1mg/L，SDI＜3；S4：納濾分鹽，采用高倍濃縮納濾膜四段納濾及透平式能量回收，自S3的超濾產水池取水，經納濾分鹽得到納濾濃縮液和納濾產水；納濾濃縮液TDS控制在100000mg/L，納濾產水TDS約2000mg/L；S5：第一超高壓膜濃縮，納濾濃縮液通過耐壓等級為12MPa的超高壓膜進行一級超高壓膜濃縮，得到一級超高壓膜濃縮液、一級超高壓膜濃縮產水：一級超高壓膜濃縮液TDS控制在150000~180000mg/L，一級超高壓膜濃縮產水TDS約1000mg/L；S5’：高倍濃縮反滲透，納濾產水經四段濃縮及透平式能量回收得到高倍濃縮反滲透濃縮液、高倍濃縮反滲透產水；高倍濃縮反滲透濃縮液TDS控制在100000mg/L，高倍濃縮反滲透產水TDS約300mg/L；S5”：RO純化，高倍濃縮反滲透產水在運行壓力1~1.5MPa的條件下純化，RO純化產水電導率＜20μS/cm；S5”’：二級超高壓膜濃縮，高倍濃縮反滲透濃縮液通過耐壓等級為12MPa的超高壓膜進行二級超高壓膜濃縮，得到二級超高壓膜濃縮液、二級超高壓膜濃縮產水；二級超高壓膜濃縮液TDS控制在130000~150000mg/L，二級超高壓膜濃縮產水TDS約1000mg/L；S6：MVR蒸發，S5第一超高壓膜濃縮液與S6’除氟上清液混合，預熱后經三段蒸發結晶：第一段降膜蒸發，蒸發后濃度提升至40%，第二段強制循環增發器析出硫酸銨，經過脫水得到含水率小于1%的硫銨產品，第三段雜鹽蒸發器析出低品質硫銨，經干燥后得到雜鹽和硫銨混合物；蒸發冷凝水與一級超高壓膜濃縮液、除氟產水換熱后，通過閉式冷卻塔降溫回到S5'工段。

S6’：除氟處理，二級超高壓膜濃縮液依次經除氟反應區、除氟絮凝區、除氟沉淀區、除氟清水區得到除氟產水和除氟污泥，除氟產水接S6，除氟污泥去S6”；其中除氟反應區由PH控制器控制加藥量；除氟反應區停留時間10~15min，除氟絮凝區停留時間15~30min，除氟沉淀區停留時間2~4h，除氟清水區停留時間1h；S6”：除氟污泥濃縮脫水，上清液回S6，壓濾泥餅作為磷肥原料出售。

第二方面，本發明提供了一種磷酸鐵生產廢水處理裝置，其中：所述裝置包括一級預處理系統、二級預處理系統、超濾系統、納濾分鹽系統、濃縮系統、MVR蒸發系統、除氟系統、污泥處理系統；所述一級預處理系統包括洗水預處理系統、母液預處理系統；所述洗水預處理系統和母液預處理系統均包括調節池、通過提升泵連接所述調節池的一體化反應沉淀池、加氨系統；所述一體化反應沉淀池沿水流方向依次設有一級反應區、一級絮凝區、一級沉淀區、一級清水區；所述加氨系統設置在所述一級反應區進口，由PH控制器控制加氨量；所述二級預處理系統，沿水流方向依次設有二級反應區、二級絮凝區、高密池、調酸區、中水池；所述二級反應區進口連接一級清水區；所述超濾系統進口連接所述二級預處理系統的中水池，包括依序設置的淺層砂過濾器、自清洗過濾器、超濾膜堆、超濾反洗系統、超濾清洗系統、超濾產水池；所述淺層砂過濾器、自清洗過濾器、超濾反洗系統排液口連接污泥處理系統；納濾分鹽系統通過進水泵連接超濾系統的超濾產水池，包含依次連接的納濾保安過濾器、納濾高壓泵、一段納濾膜、段間增壓泵、二段納濾膜、納濾透平能量回收裝置、三段納濾膜、納濾產水池和納濾濃水池；濃縮系統通過進水泵連接納濾分鹽系統的濃水出口，包含一級超高壓膜系統、高倍濃縮反滲透系統、RO純化系統、二級超高壓膜系統；所述一級超高壓膜系統進口連接所述納濾分鹽系統的納濾濃水池，包含依次連接的保安過濾器、高壓泵、一級超高壓膜堆、循環泵、能量回收裝置、一級超高壓膜系統濃水池、一級超高壓膜系統產水池；所述高倍濃縮反滲透系統進口連接所述一級超高壓膜系統濃水池，包含依次連接的保安過濾器、高壓泵、四段濃縮膜、高倍濃縮反滲透濃縮液池、高倍濃縮反滲透產水池；所述四段濃縮膜中一段為苦咸水膜，二、三、四段為海水膜，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間設有增壓泵，所述三段海水膜和四段海水膜之間設有透平能量回收裝置；所述RO純化系統進口連接所述高倍濃縮反滲透系統的高倍濃縮反滲透濃縮液池，包含依次連接的保安過濾器、高壓泵、純化膜堆、RO純化系統濃水池、RO純化系統產水池；所述二級超高壓膜系統連接所述RO純化系統的RO純化系統濃水池，包含依次連接的保安過濾器、高壓泵、二級超高壓膜堆、循環泵、能量回收裝置、二級超高壓膜系統濃水池、二級超高壓膜系統產水池；所述MVR蒸發系統通過進料泵連接所述納濾分鹽系統，包含依序設置的預熱系統、降膜蒸發器、強制循環蒸發系統、硫銨離心機、雜鹽蒸發器、雜鹽干燥系統；所述預熱系統的冷凝水出口接所述高倍濃縮反滲透系統的進口；所述硫銨離心機的液體出口分別連接所述的降膜蒸發器和雜鹽蒸發器進口；所述雜鹽蒸發器的蒸發濃縮液出口接雜鹽干燥系統；所述除氟系統進口連接所述濃縮系統的濃縮液出口，包括除氟加藥系統、除氟反應區、除氟絮凝區、除氟沉淀區、除氟清水區；所述除氟劑投加系統設置在除氟反應區；所述除氟清水區通過內設置的增壓泵連接接所述MVR蒸發系統的雜鹽蒸發器入口；所述污泥處理系統包含污泥濃縮池、上清液池、板框壓濾機；所述污泥濃縮池內設置有污泥濃縮機、溢流堰板、板框進料泵；所述板框壓濾機進料口接所述污泥濃縮池的板框進料泵，壓濾液出口接所述上清液池，壓濾泥餅出口接干化裝置；所述污泥處理系統具有三組：一組進口連接所述的洗水預處理系統、母液預處理系統以及二級預處理系統的排泥泵出口，板框濾液出口與所述二級預處理系統進口相連；另一組進口連接所述超濾系統，板框濾液出口與所述超濾系統進口相連；第三組進口連接所述除氟系統，上清液出口連接MVR蒸發系統進口。

（發明人：劉世琦;湯先貴;吳宋超;鄭建紅）