一种废水处理系统及其在电池正极材料生产废水处理中的应用技术方案

本发明专利技术公开了一种废水处理系统及其在电池正极材料生产废水处理中的应用。废水处理系统包括依次相连的预处理装置、协同耦合催化氧化装置、DTNF膜装置和蒸发结晶装置。本发明专利技术采用“预处理+协同耦合催化氧化+DTNF膜处理+MVR蒸发结晶”组合工艺处理电池正极材料生产中的高浓度废水，废水中的水可全部回用于纯水生产线，废水中的盐经过蒸发结晶可以得到工业级无水硫酸钠产品，产品中硫酸钠含量达到99％以上；不仅实现了废水的零排放，节约了企业的用水成本，而且处理费用低，并且对废水中的盐类进行资源化利用，变废为宝，环境效益与经济效益显著。益显著。益显著。

【技术实现步骤摘要】
一种废水处理系统及其在电池正极材料生产废水处理中的应用


[0001]本专利技术属于废水处理
，具体涉及一种废水处理系统及其在电池正极材料生产废水处理中的应用。

技术介绍

[0002]随着我国快速发展的经济和信息时代对电池新材料需求的增加，我国电池新材料市场将不断扩大。镍钴锰三元前驱体材料凭借电压稳定、容量高、振实密度较大、能量密度大等优点，在电池正极材料的市场份额逐年增加，目前其应用范围越来越广泛，带动了电池材料的核心原料三元前驱体爆发式增长。
[0003]三元前驱体通常由硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰为原料，而在硫酸镍、硫酸钴的生产过程中会产生大量的废水，包括氯化铜锰液、硫酸钠萃余液、P204萃余液、C272萃取后的镍皂后液、C272萃取的洗镁液等，具有含油、含重金属、高盐、高COD等特点，常规工艺难以达到处理要求。
[0004]目前，针对该类废水，常用的处理工艺主要采用多工艺组合的方式，如采用“Fenton+沉淀+MCR”组合来处理该类废水，该工艺通过多级反应池，对不同重金属离子有层次地进行处理，有效的去除了水中的重金属离子，且其在一级处理系统里的一级反应池内通过Fenton反应，一方面去除COD，一方面破络合，为后续沉淀重金属做准备，但该工艺仅有一个氧化单元，且还起着破络合的作用，因此对COD的去除有限，而且Fenton工艺会产生大量的化学污泥，该污泥需按危废处理，一定程度上增加了运营成本。另外，其对盐基本没有去除，高浓度的盐分排放到水体中，不仅是一种资源浪费，而且对生态环境也会造成一定的影响。<br/>[0005]为了实现该类废水的资源化利用，现有技术有对酸浸工艺中镍浸出过程中产生的含镁废水进行处理的记载，其主要采用“多级沉淀+蒸发浓缩”工艺，工艺流程如下：通过将废水返回至洗矿工段来富集废水中的镁含量，当镁含量高于50g/L时，经沉淀去除部分重金属，再经氧化沉淀回收锰，最后废水经蒸发结晶系统后得到硫酸镁，结晶母液经沉淀得到渣和液，渣经烘干过滤后得到碳酸镁，母液再经蒸发浓缩得到硫酸钠或者回流至除铁工序。该工艺流程短，对重金属、镁有一定的去除效果，但其只针对含镁废水，而在镍的生产过程中，除酸浸外，还有重要的萃取工序，萃取过程中还会产生大量的萃取废水，其具有高COD、高盐、含重金属的特点，属难处理工业废水，未得到有效处理。而且该工艺仅靠化学沉淀法来去除重金属，其去除能力有限，使得后续的蒸发浓缩工艺处理负荷较高，且得到的盐基本为杂盐，而杂盐一般作为危废处置的成本极高(3000
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6000元/吨)，这对生产企业来说是极其高昂的运营费用。
[0006]由此可见，在电池正极材料原材料硫酸钴、硫酸镍等的生产过程中，产生的废水成分复杂、处理难度大、处理成本高，目前的处理工艺都存在一定的问题，在环保形式日趋严峻的环境下，废水处理问题在一定程度上会严重影响电池行业的发展。因此，现急切需要去
除效率高、运行成本低，且能实现资源化利用的废水零排放处理技术，以促进电池正极材料行业的快速发展。

技术实现思路

[0007]针对上述现有技术，本专利技术提供一种废水处理系统，并将该处理系统用于处理电池正极材料生产废水，以解决现有处理工艺的处理效率低、处理不彻底、运行成本高的问题。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：提供一种废水处理系统，包括依次相连的预处理装置、协同耦合催化氧化装置、DTNF膜装置和蒸发结晶装置；
[0009]预处理装置包括依次相连的气浮池、絮凝沉淀池和第一水箱；协同耦合催化氧化装置包括依次相连的催化氧化塔和电解反应器，催化氧化塔的进水口与第一水箱的出水口相连接，其内部填充有含多元金属活性物质的碳基、铝基或铝硅基催化剂，并与臭氧发生器和双氧水储罐连通，电解反应器的出水口通过分支管连接有第三水箱和电解循环水箱，电解循环水箱通过循环水泵与第一水箱相连接，第三水箱配备有还原剂储罐；
[0010]DTNF膜装置包括依次相连的保安过滤器、高压泵和DTNF膜组，保安过滤器的进水口与第三水箱的出水口相连接，DTNF膜组的透过液出口和浓缩液出口分别连接至回水箱和蒸发结晶装置；
[0011]蒸发结晶装置包括MVR蒸发器和换热器，MVR蒸发器的进水口与DTNF膜组的浓缩液出口相连接，MVR蒸发器的出水口通过强制循环泵与换热器的进口端连通，换热器的出口端与MVR蒸发器的蒸发腔连通；MVR蒸发器的蒸汽出口通过压缩机与换热器的第二进口端连通，换热器的第二出口端与回水箱连通。
[0012]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0013]进一步，预处理装置还包括吸附塔，吸附塔连接于絮凝沉淀池和第一水箱之间。
[0014]进一步，气浮池底部和絮凝沉淀池底部均设置有污泥出口，污泥出口连接至污泥处理装置。
[0015]进一步，催化氧化塔至少设置有一级，催化氧化塔为多级时，多级催化氧化塔串联设置。
[0016]进一步，催化氧化塔和电解反应器之间设置有第二水箱，第二水箱的进水口和出水口分别与催化氧化塔的出水口和电解反应器的进水口相连接。
[0017]进一步，DTNF膜装置还包括在线循环泵，在线循环泵连接于高压泵和DTNF膜组之间。
[0018]进一步，蒸发结晶装置还包括盐浆收集箱，盐浆收集箱通过带有阀门的支管连接于强制循环泵的出口端。
[0019]本专利技术中的废水处理系统可以用于含有油类物质、悬浮物、重金属离子等污染物的高盐废水的处理，比如用于电池正极材料生产废水的处理。对电池正极材料生产废水进行处理时，处理方法包括以下步骤：
[0020]S1：通过预处理装置去除电池正极材料生产废水中的悬浮物、油类物质和金属离子；
[0021]S2：将经过S1处理后的废水导入催化氧化塔中，同时按m(臭氧):m(COD)＝1～3:1、
n(臭氧):n(双氧水)＝2～4:1导入双氧水和臭氧，进行催化氧化反应，除去废水中的有机大分子；
[0022]S3：经过S3处理后的废水进入电解反应器，控制电解反应器中水的pH为6～9，电流密度为300～600A/m2，电解去除废水中的有机小分子；电解后的废水按50％～100％的回流比回流至催化氧化塔，其余废水进入第三水箱储存；
[0023]S4：向第三水箱中添加还原剂，还原剂为双氧水或亚硫酸钠或亚硫酸氢钠，将废水的ORP调节至50～200mV，然后导入DTNF膜装置中，控制DTNF膜组的运行压力为50～80bar，对废水进行减量浓缩，浓缩倍数2～10倍；减量浓缩后的产水通过透过液出口进入回水箱，浓缩液通过浓缩液出口进入MVR蒸发器；
[0024]S5：利用MVR蒸发器对浓缩液进行蒸发结晶，完成废水的处理。
[0025]其中，S1具体包括以下步骤：
[0026]SS1：将电池正极材料生产废水导入气浮池中，并将其pH值调节至中性，然后加入聚合氯化铝和破乳剂，通过气浮去除悬浮物和油类物质；聚合氯化铝的添加量为25～35mg/L，破乳剂的添加量为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废水处理系统，其特征在于：包括依次相连的预处理装置(101)、协同耦合催化氧化装置(102)、DTNF膜装置(103)和蒸发结晶装置(104)；所述预处理装置(101)包括依次相连的气浮池(1)、絮凝沉淀池(2)和第一水箱(4)；所述协同耦合催化氧化装置(102)包括依次相连的催化氧化塔(5)和电解反应器(7)，所述催化氧化塔(5)的进水口与所述第一水箱(4)的出水口相连接，其内部填充有含多元金属活性物质的碳基、铝基或铝硅基催化剂，并与臭氧发生器(22)和双氧水储罐连通，所述电解反应器(7)的出水口通过分支管连接有第三水箱(10)和电解循环水箱(8)，所述电解循环水箱(8)通过循环水泵(9)与所述第一水箱(4)相连接，所述第三水箱(10)配备有还原剂储罐；所述DTNF膜装置(103)包括依次相连的保安过滤器(12)、高压泵(13)和DTNF膜组(15)，所述保安过滤器(12)的进水口与所述第三水箱(10)的出水口相连接，所述DTNF膜组(15)的透过液出口和浓缩液出口分别连接至回水箱(21)和蒸发结晶装置(104)；所述蒸发结晶装置(104)包括MVR蒸发器(16)和换热器(18)，所述MVR蒸发器(16)的进水口与DTNF膜组(15)的浓缩液出口相连接，所述MVR蒸发器(16)的出水口通过强制循环泵(17)与所述换热器(18)的进口端连通，所述换热器(18)的出口端与所述MVR蒸发器(16)的蒸发腔连通；所述MVR蒸发器(16)的蒸汽出口通过压缩机(19)与所述换热器(18)的第二进口端连通，所述换热器(18)的第二出口端与所述回水箱(21)连通。2.根据权利要求1所述的废水处理系统，其特征在于：所述预处理装置(101)还包括吸附塔(3)，所述吸附塔(3)连接于所述絮凝沉淀池(2)和第一水箱(4)之间。3.根据权利要求1所述的废水处理系统，其特征在于：所述气浮池(1)底部和絮凝沉淀池(2)底部均设置有污泥出口，所述污泥出口连接至污泥处理装置(105)。4.根据权利要求1所述的废水处理系统，其特征在于：所述催化氧化塔(5)至少设置有一级，所述催化氧化塔(5)为多级时，多级催化氧化塔(5)串联设置。5.根据权利要求1所述的废水处理系统，其特征在于：所述催化氧化塔(5)和电解反应器(7)之间设置有第二水箱(6)，所述第二水箱(6)的进水口和出水口分别与所述催化氧化塔(...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄兴俊，雷成，韦驾，余剑，王苏昕，
申请(专利权)人：成都硕特科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：