公布日：2023.11.03
申請日：2023.08.23
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/04(2023.01)I;C02F1/40(2023.01)I;C02F3/02(2023.01)I;C02F1/28(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)I;C02F1/24(2023.01)I;B01D21/
02(2006.01)I;B01D25/12(2006.01)I;C02F3/28(2023.01)I;C02F101/30(2006.01)N;C02F101/32(2006.01)N
摘要
本發明公開了一種三元鋰電回收過程中萃余廢水處理系統及方法，廢水順序通過除油單元進行浮油和溶油去除、通過高鹽生化單元進行有機物生化處理去除、通過深度處理單元進行剩余有機物吸附、通過氟回收單元將廢水中氟離子轉化為氟化物進行回收，最終通過蒸發單元通過蒸發處理對硫酸鈉產品和冷凝水進行回收，本發明有效降低了萃余廢水中的油類和COD、氟化物，提高萃余廢水處理效果的穩定性，降低廢水處理成本，在保證廢水蒸發設備穩定運行的同時，回收水中的氟、硫酸鈉等資源，進一步降低了廢水處理成本。
權利要求書
1.一種三元鋰電回收過程中萃余廢水處理系統，其特征在于：包括按水流方向順序連通的除油單元(1)、高鹽生化單元(2)、深度處理單元(3)、氟回收單元(4)和蒸發單元(5)，其中：除油單元能夠將其內的廢水中的油類物質進行去除；高鹽生化單元包括好氧反應器(21)和風機(22)，所述風機能夠向好氧反應器內提供空氣保證廢水中含氧量，好氧反應器內設有用于對有機物進行生化處理的耐鹽菌種和生物膜；深度處理單元包括吸附池(31)，所述吸附池內設有能夠吸附有機物的吸附劑；氟回收單元包括氟回收反應器(41)，含氟廢水能夠在氟回收反應器內與氟回收藥劑進行化學反應生成固體氟化物，氟回收反應器下端底面上設有供沉淀的固體氟化物排出的氟化物排放口，且氟化物排放口內安裝有能夠將氟化物排放口打開或閉合的閥門；蒸發單元包括蒸發器(51)和冷凝器(52)，所述蒸發器能夠對進入其內部的氟回收處理水通過蒸發回收硫酸鈉產品，冷凝器與蒸發器的蒸汽排放口連通，冷凝器能夠將蒸汽冷凝形成冷凝水進行回收。
2.根據權利要求1所述的三元鋰電回收過程中萃余廢水處理系統，其特征在于：所述除油單元包括隔油池(11)、氣浮機(12)、空壓機(13)、溶氣罐(14)、池面刮渣機(15)和浮渣槽，其中：隔油池一側壁上設有廢水進水口，隔油池另一側上設有除浮油出水口，且廢水進水口和除浮油出水口高度低于隔油池內液面高度，所述隔油池側壁上還設有浮油排出管道(111)，所述浮油排出管道的進油口與隔油池內液面正對供隔油池內漂浮于液面的浮油排出；氣浮機內沿水流方向順序形成反應區、氣浮分離區和除油出水區，所述反應區、氣浮分離區和除油出水區順序連通，所述隔油池的除浮油出水口與氣浮機位于反應區的氣浮進水口連通，廢水中的乳化油和分散油能夠在氣浮機的反應區與混凝劑反應形成懸浮物，所述空壓機給溶氣罐供應高壓氣，溶氣罐能夠將產生并釋放微氣泡至氣浮機的氣浮分離區內使得廢水中的懸浮物隨微氣泡上浮至氣浮分離區池面，氣浮分離區的側壁上還設有浮渣槽，池面刮渣機固定安裝于氣浮機的氣浮分離區上端開口部，氣浮分離區能夠將氣浮機的氣浮分離區池面的懸浮物刮至浮渣槽內，浮渣槽的排渣口能夠將產渣排出系統，除油出水區側壁上形成供除油后的廢水排出的除油排水口。
3.根據權利要求2所述的三元鋰電回收過程中萃余廢水處理系統，其特征在于：所述氣浮機的反應區內還設有攪拌機(121)，所述氣浮機的氣浮分離區內還設有豎向延伸的氣浮分離隔板(122)，所述氣浮分離隔板將氣浮分離區劃分為氣浮端和排渣端，氣浮分離隔板下端與氣浮分離區的池底存在供底層廢水流過的除油廢水流道，氣浮分離隔板上端形成自氣浮端向排渣端方向延伸的懸浮物導向斜面，所述池面刮渣機設于氣浮分離區的排渣端內。
4.根據權利要求1所述的三元鋰電回收過程中萃余廢水處理系統，其特征在于：所述高鹽生化單元還包括沉淀池(22)，所述沉淀池進水口與好氧反應器出水端連通，所述沉淀池側壁上設有高鹽生化出水口，沉淀池下端形成有高鹽生化污泥排放口，高鹽生化單元還包括高鹽培菌池(23)和接種泵(24)，所述高鹽培菌池上設有進泥口、排泥口和營養劑投加口，所述營養劑投加口用于向高鹽培菌池內投加營養劑使得高鹽培菌池內污泥富含耐鹽菌種，所述高鹽培菌池的進泥口與好氧反應器出水端的沉淀池的高鹽生化污泥排放口連通，所述高鹽培菌池的排泥口與好氧反應器的反應區連通，所述接種泵能夠將高鹽培菌池內的富含耐鹽菌種的污泥經排泥口送入好氧反應器的反應區內，所述高鹽培菌池的進泥口和排泥口上均設有控制其開閉的閥門，所述高鹽培菌池內還設有供氣管道，所述供氣管道的進氣口與風機連通。
5.根據權利要求1所述的三元鋰電回收過程中萃余廢水處理系統，其特征在于：所述深度處理單元還包括壓濾機(32)，所述壓濾機進水口與吸附池排水口通過管道連通，吸附池內廢水經過壓濾排水泵送入壓濾機內，壓濾機的出水口與氟回收單元的氟回收反應器進水口連通。
6.根據權利要求1所述的三元鋰電回收過程中萃余廢水處理系統，其特征在于：所述氟回收反應器內設有加熱裝置、攪拌裝置(412)和沉降擋板(413)，沉降擋板將氟回收反應器分隔成反應沉降區和出水區，沉降擋板下端形成朝向反應沉降區方向傾斜延伸的傾斜沉降引導面，沉降擋板下端與氟回收反應器下端底面之間形成能夠供廢水流動的過水通道，沉降擋板上端高度高于氟回收反應器內液面高度，所述氟回收反應器的反應沉降區側壁上間隔的設有氟回收進水口和氟回收加藥口，所述氟回收反應器的出水區側壁上設有氟回收排水口，氟回收反應器下端底面上形成有供固體氟化物排出的氟化物排放口，所述氟化物排放口內設有能夠將氟化物排放口打開或閉合的控制閥，所述攪拌裝置設于反應沉降區，攪拌裝置能夠對反應沉降區內廢水和氟回收藥劑進行攪拌混勻，所述加熱裝置能夠給氟回收反應器內廢水加熱到指定溫度范圍內。
7.一種三元鋰電回收過程中萃余廢水處理方法，其特征在于：包含以下步驟：步驟一：將廢水送入除油單元的隔油池內利用油水密度差分離出水中的浮油；步驟二：將去除浮油的廢水送入到除油單元的氣浮機內，通過在氣浮機反應區加入混凝劑，混凝劑投加量為廢水質量的0.01％-0.5％，使其與除浮油的廢水中的乳化油和分散油相結合形成懸浮物，然后利用位于氣浮機的氣浮分離區的池面刮渣機將漂浮在氣浮分離區池面的懸浮物刮除；步驟三：將去除油廢水送入高鹽生化單元內，高鹽生化單元通過生物膜法好氧生化工藝對除油廢水中的有機物進行生化處理，所述高鹽生化單元內采用由高鹽環境獲得并經擴產培育后的耐鹽微生物菌種進行生化反應；步驟四：將經過高鹽生化處理的廢水送入深度處理單元的吸附池內，并向吸附池內投加廢水質量的0.01-0.5％的吸附劑，由吸附劑將廢水中殘余有機物進行吸附處理，吸附時間不低于15min，使吸附池出水COD低于200mg/L；步驟五：將深度處理單元出水送入氟回收單元，在氟回收單元向廢水中投加氟回收藥劑使廢水中的氟與藥劑反應生成氟鋁酸鈉；步驟六：將氟回收單元出水送入蒸發單元，通過蒸發回收硫酸鈉產品和優質冷凝水。
8.根據權利要求7所述的三元鋰電回收過程中萃余廢水處理方法，其特征在于：在步驟二中將氣浮機反應區內pH控制在5.0-8.0之間，混凝劑選擇硫酸鋁、聚合硫酸鋁、硫酸鐵和聚合硫酸鐵中的任意一種。
9.根據權利要求7所述的三元鋰電回收過程中萃余廢水處理方法，其特征在于：步驟三中，在生物膜法好氧生化工藝前端設置厭氧水解工藝，生物膜法好氧生化工藝的好氧反應器的COD進水負荷設置為0.15-1.5kg/m3.d，并通過設置高鹽培菌池收集好氧反應器經沉淀排放的剩余高鹽生化污泥，通過向高鹽培菌池內投加營養劑法方式使高鹽培菌池內耐鹽微生物菌種保持活性，并根據好氧反應器內生化效果，將高鹽培菌池內培養的耐鹽微生物菌種送入好氧反應器內，及時更新生化反應器內的生物膜，維持生物膜的活性。
10.根據權利要求7所述的三元鋰電回收過程中萃余廢水處理方法，其特征在于：所述步驟五中氟回收藥劑為十二水合硫酸鋁鈉、硫酸鋁或者氫氧化鋁中的任意一種，氟回收藥劑投加量按照NaAlF6中的鋁和氟的摩爾比1:(6～8)進行投加，廢水與氟回收藥劑在20-50℃的條件下反應1-5h。
發明內容
為了克服上述缺陷，本發明提供一種三元鋰電回收過程中萃余廢水處理系統及方法，該三元鋰電回收過程中萃余廢水處理系統能夠有效降低萃余廢水中的油類和COD、氟化物，提高萃余廢水處理效果的穩定性，降低廢水處理成本，在保證廢水蒸發設備穩定運行的同時，回收水中的氟、硫酸鈉等資源。
本發明為了解決其技術問題所采用的技術方案：一種三元鋰電回收過程中萃余廢水處理系統，包括按水流方向順序連通的除油單元、高鹽生化單元、深度處理單元、氟回收單元和蒸發單元，其中：
除油單元能夠將其內的廢水中的油類物質進行去除；
高鹽生化單元包括好氧反應器和風機，所述風機能夠向好氧反應器內提供空氣保證廢水中含氧量，好氧反應器內設有用于對有機物進行生化處理的耐鹽菌種和生物膜；
深度處理單元包括吸附池，所述吸附池內設有能夠吸附有機物的吸附劑；
氟回收單元包括氟回收反應器，含氟廢水能夠在氟回收反應器內與氟回收藥劑進行化學反應生成固體氟化物，氟回收反應器下端底面上設有供沉淀的固體氟化物排出的氟化物排放口，且氟化物排放口內安裝有能夠將氟化物排放口打開或閉合的閥門；
蒸發單元包括蒸發器和冷凝器，所述蒸發器能夠對進入其內部的氟回收處理水通過蒸發回收硫酸鈉產品，冷凝器與蒸發器的蒸汽排放口連通，冷凝器能夠將蒸汽冷凝形成冷凝水進行回收。
作為本發明的進一步改進，所述除油單元包括隔油池、氣浮機、空壓機、溶氣罐、池面刮渣機和浮渣槽，其中：
隔油池一側壁上設有廢水進水口，隔油池另一側上設有除浮油出水口，且廢水進水口和除浮油出水口高度低于隔油池內液面高度，所述隔油池側壁上還設有浮油排出管道，所述浮油排出管道的進油口與隔油池內液面正對供隔油池內漂浮于液面的浮油排出；
氣浮機內沿水流方向順序形成反應區、氣浮分離區和除油出水區，所述反應區、氣浮分離區和除油出水區順序連通，所述隔油池的除浮油出水口與氣浮機位于反應區的氣浮進水口連通，廢水中的乳化油和分散油能夠在氣浮機的反應區與混凝劑反應形成懸浮物，所述空壓機給溶氣罐供應高壓氣，溶氣罐能夠將產生并釋放微氣泡至氣浮機的氣浮分離區內使得廢水中的懸浮物隨微氣泡上浮至氣浮分離區池面，氣浮分離區的側壁上還設有浮渣槽，池面刮渣機固定安裝于氣浮機的氣浮分離區上端開口部，氣浮分離區能夠將氣浮機的氣浮分離區池面的懸浮物刮至浮渣槽內，浮渣槽的排渣口能夠將產渣排出系統，除油出水區側壁上形成供除油后的廢水排出的除油排水口。
作為本發明的進一步改進，所述氣浮機的反應區內還設有攪拌機，所述氣浮機的氣浮分離區內還設有豎向延伸的氣浮分離隔板，所述氣浮分離隔板將氣浮分離區劃分為氣浮端和排渣端，氣浮分離隔板下端與氣浮分離區的池底存在供底層廢水流過的除油廢水流道，氣浮分離隔板上端形成自氣浮端向排渣端方向延伸的懸浮物導向斜面，所述池面刮渣機設于氣浮分離區的排渣端內。
作為本發明的進一步改進，所述高鹽生化單元還包括沉淀池，所述沉淀池進水口與好氧反應器出水端連通，所述沉淀池側壁上設有高鹽生化出水口，沉淀池下端形成有高鹽生化污泥排放口，高鹽生化單元還包括高鹽培菌池和接種泵，所述高鹽培菌池上設有進泥口、排泥口和營養劑投加口，所述營養劑投加口用于向高鹽培菌池內投加營養劑使得高鹽培菌池內污泥富含耐鹽菌種，所述高鹽培菌池的進泥口與好氧反應器出水端的沉淀池的高鹽生化污泥排放口連通，所述高鹽培菌池的排泥口與好氧反應器的反應區連通，所述接種泵能夠將高鹽培菌池內的富含耐鹽菌種的污泥經排泥口送入好氧反應器的反應區內，所述高鹽培菌池的進泥口和排泥口上均設有控制其開閉的閥門，所述高鹽培菌池內還設有供氣管道，所述供氣管道的進氣口與風機連通。
作為本發明的進一步改進，所述深度處理單元還包括壓濾機，所述壓濾機進水口與吸附池排水口通過管道連通，吸附池內廢水經過壓濾排水泵送入壓濾機內，壓濾機的出水口與氟回收單元的氟回收反應器進水口連通。
作為本發明的進一步改進，所述氟回收反應器內設有加熱裝置、攪拌裝置和沉降擋板，沉降擋板將氟回收反應器分隔成反應沉降區和出水區，沉降擋板下端形成朝向反應沉降區方向傾斜延伸的傾斜沉降引導面，沉降擋板下端與氟回收反應器下端底面之間形成能夠供廢水流動的過水通道，沉降擋板上端高度高于氟回收反應器內液面高度，所述氟回收反應器的反應沉降區側壁上間隔的設有氟回收進水口和氟回收加藥口，所述氟回收反應器的出水區側壁上設有氟回收排水口，氟回收反應器下端底面上形成有供固體氟化物排出的氟化物排放口，所述氟化物排放口內設有能夠將氟化物排放口打開或閉合的控制閥，所述攪拌裝置設于反應沉降區，攪拌裝置能夠對反應沉降區內廢水和氟回收藥劑進行攪拌混勻，所述加熱裝置能夠給氟回收反應器內廢水加熱到指定溫度范圍內。
一種三元鋰電回收過程中萃余廢水處理方法，包含以下步驟：
步驟一：將廢水送入除油單元的隔油池內利用油水密度差分離出水中的浮油；
步驟二：將去除浮油的廢水送入到除油單元的氣浮機內，通過在氣浮機反應區加入混凝劑，混凝劑投加量為廢水質量的0.01％-0.5％，使其與除浮油的廢水中的乳化油和分散油相結合形成懸浮物，然后利用位于氣浮機的氣浮分離區的池面刮渣機將漂浮在氣浮分離區池面的懸浮物刮除；
步驟三：將去除油廢水送入高鹽生化單元內，高鹽生化單元通過生物膜法好氧生化工藝對除油廢水中的有機物進行生化處理，所述高鹽生化單元內采用由高鹽環境獲得并經擴產培育后的耐鹽微生物菌種進行生化反應；
步驟四：將經過高鹽生化處理的廢水送入深度處理單元的吸附池內，并向吸附池內投加廢水質量的0.01-0.5％的吸附劑，由吸附劑將廢水中殘余有機物進行吸附處理，吸附時間不低于15min，使吸附池出水COD低于200mg/L；
步驟五：將深度處理單元出水送入氟回收單元，在氟回收單元向廢水中投加氟回收藥劑使廢水中的氟與藥劑反應生成氟鋁酸鈉；
步驟六：將氟回收單元出水送入蒸發單元，通過蒸發回收硫酸鈉產品和優質冷凝水。
作為本發明的進一步改進，在步驟二中將氣浮機反應區內pH控制在5.0-8.0之間，混凝劑選擇硫酸鋁、聚合硫酸鋁、硫酸鐵和聚合硫酸鐵中的任意一種。
作為本發明的進一步改進，步驟三中，在生物膜法好氧生化工藝前端設置厭氧水解工藝，生物膜法好氧生化工藝的好氧反應器的COD進水負荷設置為0.15-1.5kg/m3.d，并通過設置高鹽培菌池收集好氧反應器經沉淀排放的剩余高鹽生化污泥，通過向高鹽培菌池內投加營養劑法方式使高鹽培菌池內耐鹽微生物菌種保持活性，并根據好氧反應器內生化效果，將高鹽培菌池內培養的耐鹽微生物菌種送入好氧反應器內，及時更新生化反應器內的生物膜，維持生物膜的活性。
作為本發明的進一步改進，所述步驟五中氟回收藥劑為十二水合硫酸鋁鈉、硫酸鋁或者氫氧化鋁中的任意一種，氟回收藥劑投加量按照NaAlF6中的鋁和氟的摩爾比1:(6～8)進行投加，廢水與氟回收藥劑在20-50℃的條件下反應1-5h。
本發明的有益效果是：本發明通過兩步除油，將廢水中的浮油和乳化油和分散油進行了充分去除，并向高鹽生化單元投加來自海洋、鹽堿地等高鹽環境獲得并經擴產培育后的耐鹽微生物菌種對廢水采用生物膜法好氧生化工藝處理，有效降解了高鹽廢水中的可生化有機組分，從而大幅降低了后續物化處理負荷和運行成本，保證了有機物處理效果，確保蒸發設備的長周期穩定運行；本發明還通過設置高鹽培菌池，有效保證了高鹽生化單元生化效果的穩定性；同時，在氟回收單元中通過向廢水中加入鋁鹽，使其與水中氟化物生成氟鋁酸鈉沉淀，實現了廢水中氟資源的回收，從而進一步降低了廢水處理成本。
（發明人：張柯;何一群;徐子穎;朱金寶;周興東;付培清;唐家磊;劉存陽）
