本實(shí)用新型涉及廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種磷酸鐵廢水及磷和氨氮的資源化回收系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

集節(jié)能、環(huán)保、可循環(huán)利用于一體的綠色鋰電子動(dòng)力電池是目前國(guó)內(nèi)最具達(dá)標(biāo)性的清潔能源，主要用于電動(dòng)交通工具、通訊、家庭、儲(chǔ)能設(shè)備，儀器設(shè)備及航模等領(lǐng)域。我國(guó)政府高度重視電池發(fā)展產(chǎn)業(yè)，國(guó)家發(fā)改委將鋰電子電池，電動(dòng)車(chē)電池等列入國(guó)家重點(diǎn)科技公關(guān)項(xiàng)目。當(dāng)前鋰離子電池的研發(fā)與應(yīng)用，在新能源領(lǐng)域具有重大戰(zhàn)略意義，已成為現(xiàn)階段的焦點(diǎn)技術(shù)。

磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。其特色是不含鈷等貴重元素，原料價(jià)格低且磷、鐵存在于地球的資源含量豐富，不會(huì)有供料問(wèn)題。其工作電壓適中（3.2V）、單位重量下電容量大（170mAh/g）、高放電功率、可快速充電且循環(huán)壽命長(zhǎng)，在高溫與高熱環(huán)境下的穩(wěn)定性高。磷酸鐵鋰電池作為鋰離子二次電池，相對(duì)NI-H,Ni-Cd電池有很大優(yōu)勢(shì)，成為電池的一種新興材料。

磷酸鐵鋰動(dòng)力電池七大優(yōu)勢(shì): 一、超長(zhǎng)壽命，長(zhǎng)壽命鉛酸電池的循環(huán)壽命在300次左右，最高也就500次，而山東海霸能源集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池，循環(huán)壽命達(dá)到2000次以上，標(biāo)準(zhǔn)充電（5小時(shí)率）使用，可達(dá)到2000次。同質(zhì)量的鉛酸電池是“新半年、舊半年、維護(hù)維護(hù)又半年”，最多也就1—1.5年時(shí)間，而磷酸鐵鋰電池在同樣條件下使用，將達(dá)到7-8年。綜合考慮，性能價(jià)格比將為鉛酸電池的4倍以上。二、使用安全，磷酸鐵鋰完全解決了鈷酸鋰和錳酸鋰的安全隱患問(wèn)題，鈷酸鋰和錳酸鋰在強(qiáng)烈的碰撞下會(huì)產(chǎn)生爆炸對(duì)消費(fèi)者的生命安全構(gòu)成威脅，而磷酸鐵鋰以經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的安全測(cè)試即使在最?lèi)毫拥慕煌ㄊ鹿手幸膊粫?huì)產(chǎn)生爆炸。三、可大電流2C快速充放電，在專(zhuān)用充電器下，1.5C充電40分鐘內(nèi)即可使電池充滿，起動(dòng)電流可達(dá)2C,而鉛酸電池現(xiàn)在無(wú)此性能。四、耐高溫，磷酸鐵鋰電熱峰值可達(dá)350℃—500℃而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。五、大容量。六、無(wú)記憶效應(yīng)。七、綠色環(huán)保。

其中，磷酸鐵是磷酸鐵鋰電池的重要原料，是一種專(zhuān)門(mén)針對(duì)磷酸鐵鋰電池正極材料LiFePO4特性而研發(fā)生產(chǎn)的一種物質(zhì)。在磷酸鐵制造過(guò)程中產(chǎn)生的廢水為新興行業(yè)的廢水，沒(méi)有工程案列，其廢水中含有高濃度的磷和氨氮，具有一定的回收價(jià)值。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本實(shí)用新型的目的在于提供磷酸鐵廢水及磷和氨氮的資源化回收系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中磷酸鐵制造廢水無(wú)成熟工程處理案例的問(wèn)題。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采取了以下技術(shù)方案：

一種磷酸鐵廢水及磷和氨氮的資源化回收系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括：依次通過(guò)管道連接的序批式攪拌反應(yīng)裝置、壓濾裝置、第一中間水池、反應(yīng)沉淀池、第二中間水池、脫氨塔、折點(diǎn)投氯反應(yīng)池以及深度除磷反應(yīng)沉淀池；

所述序批式攪拌反應(yīng)裝置的輸出端與所述壓濾裝置連接，截留壓濾序批式攪拌反應(yīng)裝置輸出的廢水；

所述第一中間水池存儲(chǔ)所述壓濾裝置輸出的壓濾出水；所述第一中間水池與所述反應(yīng)沉淀池的連接管道中設(shè)置有用于投加燒堿和絮凝劑的投藥裝置；所述第二中間水池存儲(chǔ)所述反應(yīng)沉淀池輸出的上清出水；

所述第二中間水池的輸出端通過(guò)提升泵與脫氨塔連接；

所述脫氨塔包括位于底部的脫氨廢水輸出口和設(shè)置于頂部的廢氣出口；所述脫氨廢水輸出口與所述折點(diǎn)投氯反應(yīng)池連接；

所述折點(diǎn)投氯反應(yīng)池進(jìn)行折點(diǎn)除氯后的除氮廢水輸出至所述深度除磷反應(yīng)沉淀池中，通過(guò)添加絮凝劑并沉淀分離后，形成處理后廢水。

所述的系統(tǒng)，其中，所述序批式攪拌反應(yīng)裝置包括：藥劑投加系統(tǒng)、螺桿給料機(jī)、pH計(jì)、封閉的反應(yīng)池、反應(yīng)攪拌裝置以及氣動(dòng)隔膜泵；

所述藥劑投加系統(tǒng)與螺桿給料機(jī)連接，所述反應(yīng)攪拌裝置設(shè)置在反應(yīng)池內(nèi)，用于攪拌所述反應(yīng)池內(nèi)廢水；所述氣動(dòng)隔膜泵與所述反應(yīng)池的底部連接，用于泵出廢水至所述壓濾裝置中；

所述pH計(jì)在線檢測(cè)所述反應(yīng)池內(nèi)廢水的pH值，所述藥劑投加系統(tǒng)根據(jù)所述pH值自動(dòng)控制燒堿藥劑的投加。

所述的系統(tǒng)，其中，所述壓濾裝置具體為自動(dòng)拉板隔膜式暗流箱式壓濾機(jī)；

所述自動(dòng)拉板隔膜式暗流箱式壓濾機(jī)的濾液輸出口與所述第一中間水池連接，壓濾出水存儲(chǔ)至所述第一中間水池中。

所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還包括：氨氣回收塔及磷酸氨儲(chǔ)罐，所述脫氨塔為兩級(jí)脫氨塔；

所述氨氣回收塔與所述脫氨塔的廢氣出口連接，通過(guò)40%的磷酸噴淋吸收；所述氨氣回收塔的磷酸氨出口與所述磷酸氨儲(chǔ)罐連接，產(chǎn)生的磷酸氨存儲(chǔ)在所述磷酸氨儲(chǔ)罐中。

有益效果：本實(shí)用新型提供的磷酸鐵廢水及磷和氨氮的資源化回收系統(tǒng)，首先利用鎂磷法對(duì)廢水進(jìn)行序批處理并配合壓濾機(jī)進(jìn)行泥水分離，在初步去除廢水中磷和氨氮污染物的同時(shí)又回收了資源，產(chǎn)生的污泥為和“鳥(niǎo)糞石”同效的肥料，產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。后續(xù)廢水設(shè)計(jì)采用反應(yīng)沉淀—兩級(jí)脫氨—折點(diǎn)投氯—深度除磷工藝，令出水達(dá)標(biāo)排放，實(shí)現(xiàn)了完整的廢水處理流程。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的磷酸鐵廢水及磷和氨氮的資源化回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的序批式攪拌反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的磷酸鐵廢水處理方法的方法流程圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的磷酸鐵廢水處理方法的氨氣回收方法的方法流程圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型提供一種磷酸鐵廢水及磷和氨氮的資源化回收系統(tǒng)。為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的磷酸鐵廢水及磷和氨氮的資源化回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該處理系統(tǒng)可以包括：序批式攪拌反應(yīng)裝置10、壓濾裝置20、第一中間水池30、反應(yīng)沉淀池40、第二中間水池50、脫氨塔60、折點(diǎn)投氯反應(yīng)池70以及深度除磷反應(yīng)沉淀池80。

其中，所述第一中間水池30與所述反應(yīng)沉淀池40的連接管道中設(shè)置有用于投加燒堿和絮凝劑的投藥裝置。所述脫氨塔包括位于底部的脫氨廢水輸出口和設(shè)置于頂部的廢氣出口；所述脫氨廢水輸出口與所述折點(diǎn)投氯反應(yīng)池連接。所述折點(diǎn)投氯反應(yīng)池進(jìn)行折點(diǎn)除氯后的除氮廢水輸出至所述深度除磷反應(yīng)沉淀池中，通過(guò)添加絮凝劑并沉淀分離后，形成處理后廢水。

在一些實(shí)施例中，所述壓濾裝置20具體可以是自動(dòng)拉板隔膜式暗流箱式壓濾機(jī)。這樣的隔膜式壓濾機(jī)產(chǎn)泥的含水率在60%左右，大大減輕污泥重量和體積，也是減輕了肥料的含水率。其自動(dòng)拉板式自動(dòng)卸泥功能，能夠很好的減輕人工操作強(qiáng)度。另外，使用暗流式壓濾機(jī)時(shí)，壓濾機(jī)濾液全部從一個(gè)管道中流出，減少了部分濾液泄露進(jìn)入底部泥餅的水量，產(chǎn)泥的含水量具有較好的保證。

在本實(shí)施例中，如圖1所示，在所述序批式攪拌反應(yīng)裝置10之前，還可以設(shè)置有一個(gè)調(diào)節(jié)池00，用以存儲(chǔ)一定量的廢水以及均和水質(zhì)，為廢水處理做準(zhǔn)備。

較佳的是，為了進(jìn)一步的處理廢氣和回收廢氣中的氨氣，所示處理系統(tǒng)還可以包括：氨氣回收塔90及磷酸氨儲(chǔ)罐100。在本實(shí)施例中，所述脫氨塔可以為依次連接的兩級(jí)脫氨塔。

所述氨氣回收塔90通過(guò)40%的磷酸噴淋吸收。所述氨氣回收塔90產(chǎn)生的磷酸氨可以存儲(chǔ)在所述磷酸氨儲(chǔ)罐100中。經(jīng)過(guò)氨氣回收塔處理后的廢氣則通過(guò)煙囪向外排出。具體的，所述磷酸氨儲(chǔ)罐100可以是任何合適類(lèi)型的，一個(gè)或者多個(gè)儲(chǔ)罐，用于儲(chǔ)存氨氣回收產(chǎn)生的磷酸氨溶液。

在本實(shí)施例中，脫氨塔的廢氣利用氨氣回收塔進(jìn)行回收處理，用磷酸吸收產(chǎn)生了磷酸氨肥料處理后的廢氣達(dá)標(biāo)排放。即實(shí)現(xiàn)了廢水廢氣的減量達(dá)標(biāo)排放，并對(duì)廢水進(jìn)行了資源化回收，產(chǎn)生了經(jīng)濟(jì)價(jià)值，具有良好的應(yīng)用前景。

具體的，所述序批式攪拌反應(yīng)裝置的輸出端與所述壓濾裝置連接，截留壓濾序批式攪拌反應(yīng)裝置輸出的廢水。序批式處理是一種廢水處理中常用的處理方式，是在一個(gè)反應(yīng)池內(nèi)依次執(zhí)行完成一個(gè)運(yùn)行周期。

如圖2所示，在一些實(shí)施例中，所述序批式攪拌反應(yīng)裝置10具體可以包括：藥劑投加系統(tǒng)11、螺桿給料機(jī)12、pH計(jì)13、封閉的反應(yīng)池14、反應(yīng)攪拌裝置15以及氣動(dòng)隔膜泵16。

其中，所述藥劑投加系統(tǒng)11與螺桿給料機(jī)12連接，用于向反應(yīng)池內(nèi)投加藥劑。所述反應(yīng)攪拌裝置15設(shè)置在反應(yīng)池內(nèi)，用于攪拌所述反應(yīng)池內(nèi)廢水，具體可以是合適類(lèi)型的機(jī)械攪拌機(jī)。所述氣動(dòng)隔膜泵與所述反應(yīng)池的底部連接，用于泵出廢水至所述壓濾裝置中。

所述pH計(jì)在線檢測(cè)所述反應(yīng)池內(nèi)廢水的pH值，所述藥劑投加系統(tǒng)根據(jù)所述pH值自動(dòng)控制燒堿藥劑的投加。

在實(shí)用新型實(shí)施例提供的磷酸鐵廢水處理方法中，初步處理過(guò)程中采用的是上述的序批式攪拌反應(yīng)裝置10與暗流廂式壓濾機(jī)20。與現(xiàn)有技術(shù)中采用投加絮凝劑的絮凝沉淀處理相比：

現(xiàn)有技術(shù)中的絮凝沉淀處理只能去除部分的磷及CODcr，SS等物質(zhì)，而不能將磷及氨氮結(jié)合同時(shí)去除的同時(shí)，生產(chǎn)出可以做肥料二次使用的磷酸氨鎂沉淀（俗稱(chēng)“鳥(niǎo)糞石”），實(shí)現(xiàn)資源回收和產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。

以下詳細(xì)描述在本實(shí)用新型實(shí)施例中各個(gè)處理工序之間的相互連接關(guān)系：

如圖1所示，調(diào)節(jié)池00、序批式攪拌反應(yīng)裝置10與暗流廂式壓濾機(jī)20相聯(lián)、第一中間水池30與反應(yīng)沉淀池40與第二中間水池50與脫氨塔60依次相連。

脫氨塔60的頂部廢氣出口與氨氣回收塔90相連、脫氨塔60的底部與折點(diǎn)投氯反應(yīng)池70相連、氨氣回收塔90與磷酸氨儲(chǔ)罐100相連。脫氨塔60的最后一級(jí)脫氮塔底部與深度除磷反應(yīng)沉淀池80相連、氨氣回收塔90頂部與煙囪相連，通過(guò)煙囪向外排出廢氣。

經(jīng)過(guò)所述暗流廂式壓濾機(jī)20壓濾脫水后的污泥堆放作為肥料使用，濾液則自流進(jìn)入處于低位第一中間水池30。所述第一中間水池30與配套的提升泵相連，可以將廢水提升至反應(yīng)沉淀池40中。

所述反應(yīng)沉淀池40的反應(yīng)沉淀上清液則自流進(jìn)入同樣處于低位的第二中間水池50。相類(lèi)似地，所述第二中間水池50也與配套的提升泵相連。

如上所述，該脫氨塔60可以是多級(jí)的脫氨塔，例如兩級(jí)脫氨塔，包含一級(jí)脫氮塔61及二級(jí)脫氮塔62以及離心風(fēng)機(jī)63。 需要說(shuō)明的是兩級(jí)脫氨塔采用串聯(lián)式連接，提升泵與一級(jí)脫氨塔61中上部連接，一級(jí)脫氨塔出水進(jìn)入二級(jí)脫氮塔62頂部。一級(jí)脫氨塔61及二級(jí)脫氨塔62塔頂出來(lái)的廢氣進(jìn)入氨氣回收塔90的底部，煙囪與氨氣回收塔90頂部相連。

脫氨時(shí)，廢水從頂部進(jìn)入脫氨塔，鼓風(fēng)機(jī)供應(yīng)氣體從底部進(jìn)入脫氨塔，堿性條件下，廢水中的逸散出來(lái)的氨氣被吹脫從脫氨塔的頂部出來(lái)，吹出的廢氣進(jìn)入氨氣回收塔，底部廢水進(jìn)入深度除氨池?；厥账?0頂部產(chǎn)生的廢氣從煙囪的底部進(jìn)入，從煙囪的頂部達(dá)標(biāo)排出。

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的磷酸鐵廢水處理方法。如圖3所示，該方法大致可以包括如下幾個(gè)階段：

初步處理階段100：

110：以序批式操作方式，向廢水投加氧化鎂、碳酸鈉和燒堿進(jìn)行反應(yīng)。

120：截留壓濾反應(yīng)后的廢水，形成壓濾出水和泥餅。具體的，如上所述，可以使用自動(dòng)拉板隔膜式暗流箱式壓濾機(jī)進(jìn)行截留壓濾。最后獲得的泥餅的含水量為60%左右。

如上所述，在初步處理階段100中，可以同時(shí)去除了廢水中的磷和氨氮，又產(chǎn)生了可以外售做肥料的污泥。該污泥富含大量磷肥和氮肥，是優(yōu)良的氮磷肥料（又稱(chēng)鳥(niǎo)糞石），具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效果。

反應(yīng)沉淀階段200：向所述壓濾出水投加燒堿以及絮凝劑，分離沉淀后形成上清出水。

較佳的，在反應(yīng)沉淀階段，通過(guò)加藥泵的開(kāi)啟或者關(guān)閉，控制投加所述燒堿以調(diào)節(jié)所述壓濾出水的pH值在9.5-10.5之間。例如，pH計(jì)與燒堿加藥泵連鎖控制，廢水pH達(dá)到10.5時(shí)，加藥泵關(guān)閉并停止運(yùn)行；廢水pH達(dá)到9.5時(shí)，加藥泵開(kāi)啟。

在本實(shí)施例提供的反應(yīng)沉淀階段200是通過(guò)在第一中間水池提升泵后管道中投加燒堿及PAM，利用泵后的水的流速進(jìn)行混合反應(yīng)完成。然后，廢水進(jìn)入到反應(yīng)沉淀池進(jìn)行泥水分離沉淀。其上清液可以從出水堰流出進(jìn)入第二中間水池，而沉淀分離出來(lái)的底部的污泥單獨(dú)用泵提升至壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾處理。

脫氨階段300：對(duì)所述上清出水進(jìn)行脫氨處理，形成脫氨廢水。

折點(diǎn)投氯階段400：在所述脫氨廢水中投加脫氯劑，進(jìn)行折點(diǎn)除氮反應(yīng)，形成除氮廢水。折點(diǎn)投氯是一種常用的廢水處理方法，具體操作原理在此不作贅述，在本實(shí)施例中，投加的脫氯劑為NaCLO。

深度除磷階段500：向所述除氮廢水添加絮凝劑，進(jìn)行絮凝反應(yīng)并沉淀分離后，輸出處理后廢水。

具體的，可以在反應(yīng)區(qū)投加PAC及PAM形成絮凝反應(yīng)，再進(jìn)行泥水分離沉淀處理，以去除廢水殘余的磷。令最終的出水水質(zhì)可以達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（CJ8978-1996）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

較佳的是，所述步驟120具體可以包括：檢測(cè)廢水的pH值，通過(guò)投加燒堿，將pH值控制在8.0-8.5的同時(shí)分別按量投加氧化鎂、碳酸鈉，以形成磷酸氨鎂沉淀。

其中，投加氧化鎂、碳酸鈉的比例控制在：

Mg²⁺：PO₄^3-：NH₄⁺=1.2:1:1~1.5:1.3:1。

在本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例中，為進(jìn)一步的對(duì)廢氣進(jìn)行處理和回收廢水中的氮，還可以執(zhí)行如圖4所示的回收步驟：

410：將所述上清出水通過(guò)兩級(jí)氨吹脫塔進(jìn)行脫氨反應(yīng)。

420：吹脫形成的氨氣使用40%磷酸液進(jìn)行回收，生成磷酸氨。

430：將磷酸氨泵入磷酸氨存儲(chǔ)罐中進(jìn)行存儲(chǔ)。其中，產(chǎn)生的磷酸氨可以作為肥料直接或者再加工使用，實(shí)現(xiàn)資源的回收利用。

進(jìn)一步地，在上述第二中間水池提升泵后管道內(nèi)可以投加脫氨劑，通過(guò)投加脫氨劑，氨氮脫除率一級(jí)去除率在90%以上，出水CODcr達(dá)到800-1200mg/L，二級(jí)處理在投加脫氨劑的條件下，去除率可達(dá)到85%以上，出水水質(zhì)在120-180mg/L。

可以理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案及本實(shí)用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。