一种三元前驱体材料生产废水的近零排放处理系统及工艺技术方案

本发明专利技术公开了一种三元前驱体生产废水的近零排放处理系统及工艺，采用沉淀法回收重金属，采用两级法MVR技术进行资源化回收废水中的水、氨气、硫酸钠盐。废水升温、重金属沉淀澄清工序所挥发逸出的氨气被回收后产生的氨水回用于生产，在MVR一级蒸发浓缩分离过程中产生了水蒸气和氨气，在回收冷凝水的同时回收氨气用于生产氨水，采用这种同时回收水和氨的集成技术替代现有的单工序的高能耗的蒸汽汽提法氨回收技术，不仅减少了处理工序、降低运行成本，并且采用二级MVR蒸发结晶技术资源化回收元明粉和冷凝水。保护环境，减少高含盐废水的排放、减少废水资源化处理成本，实现变废为宝，产生经济效益，实现废水近零排放处理。

A Near Zero Discharge Treatment System and Technology for Wastewater from Ternary Precursor Material Production

The invention discloses a near-zero discharge treatment system and process for wastewater from ternary precursor production. Heavy metals are recovered by precipitation method and water, ammonia and sodium sulfate are recovered by two-stage MVR technology. The ammonia water from the process of wastewater heating and heavy metal precipitation and clarification is recycled for production. Water vapor and ammonia gas are produced in the process of MVR primary evaporation, concentration and separation. The ammonia gas is recycled for ammonia production while the condensate water is recovered. This integrated technology of recovering water and ammonia at the same time replaces the high energy consumption steam stripping ammonia recycling in the existing single process. Recycling technology not only reduces the treatment process and operation cost, but also utilizes two-stage MVR evaporation crystallization technology to recycle sodium bicarbonate and condensate. Protect the environment, reduce the discharge of high salinity wastewater, reduce the cost of wastewater resource treatment, realize turning waste into treasure, generate economic benefits, and achieve nearly zero discharge of wastewater treatment.

【技术实现步骤摘要】
一种三元前驱体材料生产废水的近零排放处理系统及工艺
本专利技术涉及工业生产污水处理领域，具体涉及化学法生产三元前驱体材料氢氧化镍钴锰的工艺废水处理，是一种三元前驱体材料生产废水的近零排放处理系统及工艺。
技术介绍
目前三元前驱体材料氢氧化镍钴锰(即NCM材料，化学式NixCoyMnz(OH)2，主要的型号有811、622、523等)用于生产锂电池正极材料，采用这种正极材料生产的电池的性能优异从而具有良好的发展前景。在多种三元前驱体材料生产方法中，以采用络合共沉淀化学法生产工艺生产得到的材料的性能最高，应用更广泛。其主要工艺流程如下：将硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰配制成一定浓度的盐溶液、氢氧化钠配制成一定浓度的碱溶液，将浓氨水配制成一定浓度的氨水，其中氨水作为络合剂使用，上述物料按一定工序要求加入反应釜进行反应、陈化，当达到设定条件后，对浆料进行过滤、洗涤除杂、干燥后得到三元前驱体材料。其生产过程中废水主要为反应、陈化、洗涤工段产生的母液和洗涤水，母液废水主要成分为微量金属离子Ni、Co、Mn，硫酸钠、硫酸铵、金属络合物、游离氨等。生产过程中产生的洗涤废水，其杂质成分与母液相同，但盐分含量低、水量大，因此可先将洗涤废水经预处理+过滤+反渗透+超级反渗透处理后的淡水部分回用于生产而浓缩浓水部分并入母液一起处理。目前，化学法生产三元前驱体材料工艺废水主要有以下两种处理工艺：1.pH调节+汽提脱氨回收氨+重金属沉淀过滤+排放；2.分质处理：洗涤废水经反渗透膜处理后回收膜产水、而膜浓水并入母液废水处理；母液废水，汽提脱氨+沉淀过滤+MVR蒸发结晶回收元明粉+浊冷凝水反渗透膜处理后回收膜产水、而膜浓水送工业区污水厂处理后排放。工艺1除了独立的汽提脱氨工序运行成本高外，排放的废水还含有高浓度的硫酸钠盐，对环境影响极大；工艺2除了MVR蒸发结晶回收元明粉工序外，还包含独立的汽提脱氨工序和浊冷凝水反渗透膜处理工序，处理工艺流程长、工艺复杂、同时运行成本高。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种三元前驱体材料生产废水的近零排放处理系统及工艺，不仅减少了处理工序、降低运行成本，并且采用二级MVR蒸发结晶技术资源化回收元明粉和冷凝水。保护环境，减少高含盐废水的排放、减少废水资源化处理成本，实现变废为宝，产生经济效益，实现废水近零排放处理。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种三元前驱体材料生产废水的近零排放处理系统，包括：废水储罐，用于储存三元前驱体母液废水；预热器，包括一级预热器和二级预热器，一级预热器和二级预热器依次连接在废水储罐之后，对流经预热器的废水进行加热升温；重金属处理装置，包括密封的重金属沉淀澄清池和重金属压滤回收机，重金属沉淀澄清池连接所述二级预热器接收加热后的废水，重金属沉淀澄清池上配套设有氢氧化钠加药机，用于沉淀池内废水中的重金属，重金属压滤回收机连通金属沉淀澄清池的底部，用于接收重金属沉淀澄清池内的重金属沉淀进行压滤后收集；过滤净化器，其中设有孔径0.2-.5μm的PTFE材质或陶瓷材质的耐高温微滤膜，过滤净化器上设有上端进口，上端出口和下端出口，过滤净化器的上端进口连接重金属沉淀澄清池，用于接收重金属沉淀澄清池中的上清液，过滤净化器的下端出口连接重金属压缩回收机，用于回收残余的重金属；氨气回收处理装置，包括依次连接的MVR一级蒸发浓缩子系统、MVR二级蒸发结晶子系统和氨气回收装置，用于对从重金属沉淀澄清池逸出的氨气和过滤净化器上端出口输出的过滤液进行蒸发浓缩分离产生的氨气进行回收；以及硫酸钠盐回收装置，连接MVR二级蒸发结晶子系统的尾端，用于对硫酸钠盐进行回收。作为优选地，所述MVR一级蒸发浓缩子系统和MVR二级蒸发结晶子系统都包括有循环泵、循环管、加热器、蒸发分离塔、蒸汽洗涤塔和蒸汽压缩机，加热器和蒸发分离塔通过循环管连通形成循环通路，蒸发分离塔的顶部连接蒸汽洗涤塔的顶部，蒸汽洗涤塔的下部连接蒸汽压缩机，而蒸汽压缩机连接加热器；具体地，MVR一级蒸发浓缩子系统的循环管与过滤净化器连接，用于接收过滤净化器中的过滤液，MVR二级蒸发结晶子系统的循环管通过转料泵连接MVR一级蒸发浓缩子系统的蒸发分离塔底部，用于接收蒸发分离塔中的废水进行第二次蒸发浓缩结晶处理。当然，在实际应用中，为了节省成本同时便于控制氨气回收过程，所述MVR一级蒸发浓缩子系统和MVR二级蒸发结晶子系统可以共用一组蒸汽洗涤塔和蒸汽压缩机。作为优选地，所述氨气回收装置包括氨气冷却器、水环真空泵、氨水回收罐以及氨气吸收塔，所述氨气冷却器的入口直接连接MVR一级蒸发浓缩子系统和MVR二级蒸发结晶子系统中的加热器，氨气冷却器的出口通过水环真空泵连接氨水回收罐，所述氨气吸收塔设置在氨水回收罐上方，氨气回收装置处理过程中，氨气先经冷却后再被水环真空泵吸入并溶于冷却水中得到的氨水回用，未被吸收的氨气送氨气吸收塔中继续吸收后回用。作为优选地，所述硫酸钠盐回收装置包括离心机、搅拌罐、元明粉干燥包装机，所述离心机连接MVR二级蒸发结晶子系统中的蒸发分离塔，搅拌罐、元明粉干燥包装机连接离心机分别接收其中的离心母液和元明粉，搅拌罐还连接MVR二级蒸发结晶子系统中的循环管，使离心母液进入MVR二级蒸发结晶子系统中再次处理。作为优选地，所述一级预热器和二级预热器为热传递式的换热器，一级预热器和二级预热器的热水端各自连接有一冷凝水储罐，两个冷凝水储罐分别与MVR一级蒸发浓缩子系统和MVR二级蒸发结晶子系统中的加热器连接，以接收其中的冷凝水，冷凝水进入冷凝水储罐后从一级预热器和二级预热器的热水端入口进入，与一级预热器和二级预热器中的三元前驱体母液废水进行换热。一种前驱体材料生产废水的零排放工艺，包括如下步骤：1)废水预热将待处理的三元前驱体母液废水送入废水储罐，三元前驱体母液废水进入一级预热器中与MVR一级蒸发浓缩子系统产生的蒸汽冷凝水进行换热以将废水预热到50-100℃，同时回收热量；将经一级预热器预热的废水送二级预热器中与MVR二级蒸发结晶子系统产生的冷凝水进行换热以将废水预热到60-110℃，同时回收热量；2)分离重金属将经二级预热的废水送入密封的重金属沉淀澄清池中，向重金属沉淀澄清池中投加浓度10％的氢氧化钠溶液，控制废水的pH>10，废水与氢氧化钠反应生成重金属的氢氧化物沉淀物和氨气，重金属氢氧化物沉淀经重金属压滤回收机收集后压滤，滤渣回用于金属溶解车间，滤液返回重金属沉淀澄清池中再处理，废水中挥发性的氨气在温度升高时加速逸出，逸出的氨气送氨气冷却后吸收回用；3)过滤净化将重金属沉淀澄清池中的上清液送入过滤净化器中，过滤净化器中废水用硫酸溶液调节pH到8-10，采用孔径为0.2-0.5μm的PTFE材质或陶瓷材质的耐高温微滤膜进行过滤，过滤产生过滤液和沉淀物，沉淀物送入重金属压滤回收机经压滤后滤渣回用于生产环节，压滤液返回重金属沉淀澄清池中再处理；4)蒸发浓缩将过滤液送入MVR一级蒸发浓缩子系统中，过滤液废水在MVR一级加热器中通过水环真空泵调节子系统的真空度来控制废水的沸腾蒸发温度，废水受热后经循环管进入一级蒸发分离塔中产生了二次蒸汽(含水蒸气、氨气等)、不饱和浓缩废水，二次蒸汽先经一级蒸发分离塔的顶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三元前驱体材料生产废水的近零排放处理系统，其特征在于，包括：废水储罐，用于储存三元前驱体母液废水；预热器，包括一级预热器和二级预热器，一级预热器和二级预热器依次连接在废水储罐之后，对流经预热器的废水进行加热升温；重金属处理装置，包括密封的重金属沉淀澄清池和重金属压滤回收机，重金属沉淀澄清池连接所述二级预热器接收加热后的废水，重金属沉淀澄清池上配套设有氢氧化钠加药机，用于沉淀池内废水中的重金属，重金属压滤回收机连通金属沉淀澄清池的底部，用于接收重金属沉淀澄清池内的重金属沉淀进行压滤后收集；过滤净化器，其中设有孔径0.2‑0.5μm的PTFE材质或陶瓷材质的耐高温微滤膜，过滤净化器上设有上端进口，上端出口和下端出口，过滤净化器的上端进口连接重金属沉淀澄清池，用于接收重金属沉淀澄清池中的上清液，过滤净化器的下端出口连接重金属压缩回收机，用于回收残余的重金属；氨气回收处理装置，包括依次连接的MVR一级蒸发浓缩子系统、MVR二级蒸发结晶子系统和氨气回收装置，用于对从重金属沉淀澄清池逸出的氨气和过滤净化器上端出口输出的过滤液进行蒸发浓缩分离产生的氨气进行回收；以及硫酸钠盐回收装置，连接MVR二级蒸发结晶子系统的尾端，用于对硫酸钠盐进行回收。...

【技术特征摘要】
1.一种三元前驱体材料生产废水的近零排放处理系统，其特征在于，包括：废水储罐，用于储存三元前驱体母液废水；预热器，包括一级预热器和二级预热器，一级预热器和二级预热器依次连接在废水储罐之后，对流经预热器的废水进行加热升温；重金属处理装置，包括密封的重金属沉淀澄清池和重金属压滤回收机，重金属沉淀澄清池连接所述二级预热器接收加热后的废水，重金属沉淀澄清池上配套设有氢氧化钠加药机，用于沉淀池内废水中的重金属，重金属压滤回收机连通金属沉淀澄清池的底部，用于接收重金属沉淀澄清池内的重金属沉淀进行压滤后收集；过滤净化器，其中设有孔径0.2-0.5μm的PTFE材质或陶瓷材质的耐高温微滤膜，过滤净化器上设有上端进口，上端出口和下端出口，过滤净化器的上端进口连接重金属沉淀澄清池，用于接收重金属沉淀澄清池中的上清液，过滤净化器的下端出口连接重金属压缩回收机，用于回收残余的重金属；氨气回收处理装置，包括依次连接的MVR一级蒸发浓缩子系统、MVR二级蒸发结晶子系统和氨气回收装置，用于对从重金属沉淀澄清池逸出的氨气和过滤净化器上端出口输出的过滤液进行蒸发浓缩分离产生的氨气进行回收；以及硫酸钠盐回收装置，连接MVR二级蒸发结晶子系统的尾端，用于对硫酸钠盐进行回收。2.根据权利要求1所述的近零排放处理系统，其特征在于，所述MVR一级蒸发浓缩子系统和MVR二级蒸发结晶子系统都包括有循环泵、循环管、加热器、蒸发分离塔、蒸汽洗涤塔和蒸汽压缩机，加热器和蒸发分离塔通过循环管连通形成循环通路，蒸发分离塔的顶部连接蒸汽洗涤塔的顶部，蒸汽洗涤塔的下部连接蒸汽压缩机，而蒸汽压缩机连接加热器；具体地，MVR一级蒸发浓缩子系统的循环管与过滤净化器连接，用于接收过滤净化器中的过滤液，MVR二级蒸发结晶子系统的循环管通过转料泵连接MVR一级蒸发浓缩子系统的蒸发分离塔底部，用于接收蒸发分离塔中的废水进行第二次蒸发浓缩结晶处理。3.根据权利要求1所述的近零排放处理系统，其特征在于，所述氨气回收装置包括氨气冷却器、水环真空泵、氨水回收罐以及氨气吸收塔，所述氨气冷却器的入口直接连接MVR一级蒸发浓缩子系统和MVR二级蒸发结晶子系统中的加热器，氨气冷却器的出口通过水环真空泵连接氨水回收罐，所述氨气吸收塔设置在氨水回收罐上方。4.根据权利要求1所述的近零排放处理系统，其特征在于，所述硫酸钠盐回收装置包括离心机、搅拌罐、元明粉干燥包装机，所述离心机连接MVR二级蒸发结晶子系统中的蒸发分离塔，搅拌罐和元明粉干燥包装机连接离心机，分别接收其中的离心母液和元明粉，搅拌罐还连接MVR二级蒸发结晶子系统中的循环管。5.根据权利要求1所述的近零排放处理系统，其特征在于，所述一级预热器和二级预热器为热传递式的换热器，一级预热器和二级预热器的热水端各自连接有一冷凝水储罐，两个冷凝水储罐分别与MVR一级蒸发浓缩子系统和MVR二级蒸发结晶子系统中的加热器连接，以接收其中的冷凝水。6.一种前驱体材料生产废水的零排放工艺，其特征在于，包括如下步骤：1)废水预热将待处理的三元前驱体母液废水送入废水储罐，三元前驱体母液废水进入一级预热器中与MVR一级蒸发浓...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄莹莹，莫明光，杨恒君，谭子斌，覃涛，
申请(专利权)人：广州新普利节能环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44