CN217757169U

CN217757169U - 氨法磷酸铁生产废水资源化处理装置

Info

Publication number: CN217757169U
Application number: CN202221906970.4U
Authority: CN
Inventors: 张博; 张金锋; 褚明驰; 戚可卓
Original assignee: Jiangsu Zhuobo Environmental Protection Technology Co ltd
Current assignee: Jiangsu Zhuobo Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date: 2022-07-21
Filing date: 2022-07-21
Publication date: 2022-11-08
Anticipated expiration: 2032-07-21

Abstract

本实用新型涉及一种氨法磷酸铁生产废水资源化处理装置，首先通过母液预处理系统，利用氨水分段调节pH值，经过反应过滤去除母液中的钙、镁、重金属离子与悬浮物，通过洗水预处理系统，利用氨水调节pH值，经过反应沉淀过滤去除洗水中的钙、镁、重金属离子与悬浮物；进而利用多级反渗透浓缩出TDS浓度为150～180mg/L的浓缩液，净化出电导≤10μS/cm的纯水；最后利用蒸发结晶分盐系统产出纯度≥99%的硫酸铵与纯度≥98.5%的磷酸二氢铵，高效回收磷酸铁生产废水中的水与盐，硫酸铵外售，纯水与磷酸二氢铵回用与磷酸铁生产工序，达到氨法磷酸铁生产废水资源化处理的目的。

Description

氨法磷酸铁生产废水资源化处理装置

技术领域

本实用新型涉及的是氨法磷酸铁生产废水资源化处理装置，属于新材料废水处理的技术领域。

背景技术

随着新能源汽车与储能电站的快速发展，以具有不含贵重金属、原料廉价、资源丰富、结构稳定、安全可靠、充电寿命长、绿色无毒特点的磷酸铁锂电池得到了大量的应用，磷酸铁作为磷酸铁锂正极材料的前驱体地需求快速增加，氨法磷酸铁生产的产品稳定、纯度高，已成为磷酸铁生产的主流工艺；但在氨法磷酸铁生产过程中会产水大量的含氨氮、磷酸根、硫酸根以及少量重金属离子的氨法磷酸铁生产废水，通常将氨法磷酸铁生产废水分为高浓度的磷酸铁生产母液与低浓度的磷酸铁生产洗水；这里，一方面是氨法磷酸铁生产废水的污染极大，另一方面氨法磷酸铁生产废水中又含有大量的氮、磷、硫与水资源；传统的氨法磷酸铁生产废水处理方法主要有(1)简单的石灰法，会产生大量的磷石膏；(2)通过投加镁盐形成鸟粪石的磷酸铵镁法，而鸟粪石是一种缓释肥，不好销售；(3)蒸氨法，通过投加石灰或氢氧化钠调节pH，蒸出氨水，回收了氨氮，但会产生磷石膏与石膏。

发明内容

本实用新型提出的是一种氨法磷酸铁生产废水资源化处理装置，其目的旨在针对氨法磷酸铁生产废水是重污染源同时又含有大量的氮、磷、硫与水资源的问题，以及传统氨法磷酸铁生产废水的处理缺点，针对磷酸铁生产母液的水质主要为pH：0.8～2.0、TDS：50000～80000mg/L、NH₄ ⁺：5000～15000mg/L、PO₄ ^3-：3000～8000mg/L、SO₄ ^2-：40000～60000mg/L、K⁺：50～150mg/L、Na⁺：10～30mg/L、Ca²⁺：20～80mg/L、Mg²⁺：500～1100mg/L、Fe³⁺：300～700mg/L、AI³⁺：20～45mg/L、Mn²⁺：200～400mg/L、Co²⁺：15～30mg/L、Cd²⁺：15～30mg/L、Ti²⁺：70～150mg/L、F^-：4～100mg/L、SS：50～150mg/L，磷酸铁生产洗水的水质主要为pH：2.0～4.0、TDS：10000～18000mg/L、NH₄ ⁺：2000～7500mg/L、PO₄ ^3-：80～200mg/L、SO₄ ^2-：7000～14000mg/L、K⁺：10～30mg/L、Na⁺：2～8mg/L、Ca²⁺：2～8mg/L、Mg²⁺：30～90mg/L、Fe³⁺：30～70mg/L、AI³⁺：3～8mg/L、Mn²⁺：20～40mg/L、Co²⁺：3～10mg/L、Cd²⁺：5～10mg/L、Ti²⁺：3～8mg/L、F^-：1～5mg/L、SS：30～80mg/L的特点，采用投加氨水调节pH，去除母液与洗水中的重金属与悬浮物，利用多极反渗透膜净化出电导≤10μS/cm的纯水，回用于磷酸铁生产工序，利用多极反渗透膜浓缩出浓度为150～180g/L的浓缩液，进而利用蒸发结晶分盐系统产出纯度≥99％的硫酸铵，直接外售，精制出纯度≥98.5％的磷酸二氢铵，回用于磷酸铁生产工序；实现氨法磷酸铁生产废水资源化处理的目的。

本实用新型的技术解决方案：氨法磷酸铁生产废水资源化处理装置，包括母液预处理系统、洗水预处理系统、膜浓缩净化系统、蒸发结晶分盐系统；其中磷酸铁生产母液接至母液预处理系统的进水口，母液预处理系统的出泥口送出母液预处理泥饼，母液预处理系统的出水口送出母液预处理系统出水至膜浓缩净化系统的1#进水口；磷酸铁生产洗水接至洗水预处理系统的进水口，洗水预处理系统的出泥口送出洗水预处理泥饼，洗水预处理系统的出水口送出洗水预处理系统出水至膜浓缩净化系统的2#进水口；膜浓缩净化系统的纯水出口送出纯水，膜浓缩净化系统的浓缩液出口送出膜浓缩净化系统浓缩液至蒸发结晶分盐系统的进液口，蒸发结晶分盐系统的冷凝水出口送出冷凝水至膜浓缩净化系统的3#进水口，蒸发结晶分盐系统的1#出盐口送出硫酸铵，蒸发结晶分盐系统的2#出盐口送出磷酸二氢铵。

所述的母液预处理系统，其结构包括母液调节池、一级反应池、一级板框压滤机、中间水池、反应池、二级板框压滤机、清水池、砂滤器、自清洗过滤器、超滤装置、母液预处理系统出水池、反洗水收集池、反洗水板框压滤机、一级氨水投加装置、二级氨水投加装置、母液硫酸投加装置、砂滤器反洗风机、超滤反洗风机、一级提升泵、一级压滤泵、二级提升泵、二级压滤泵、过滤泵、砂滤器反洗泵、超滤反洗泵、母液预处理系统出水泵、反洗水压滤泵；其中磷酸铁生产母液接至母液调节池的进水口，母液调节池的出水口通过一级提升泵与一级反应池的进水口相接，一级氨水投加装置的出药口接至一级反应池的进药口，一级反应池的出水口通过一级压滤泵与一级板框压滤机的进泥口相接，一级板框压滤机的出液口接至中间水池的进水口；中间水池的出水口通过二级提升泵与二级反应池的进水口相接，二级氨水投加装置的出药口接至二级反应池的进药口，二级反应池的出水口通过二级压滤泵与二级板框压滤机的进泥口相接，二级板框压滤机的出液口接至清水池的1#进水口；清水池的1#出水口通过过滤泵与砂滤器的进水口相接，清水池的2#出水口通过砂滤器反洗泵与砂滤器的反洗水进水口相接，砂滤器反洗风机的出风口接至砂滤器的反洗进风口，砂滤器的反洗水排口接至反洗水收集池的进水口，反洗水收集池的出水口通过反洗水压滤泵与反洗水板框压滤机的进泥口相接，反洗水板框压滤机的出液口接至清水池的2#进水口，一级板框压滤机的出泥口、二级板框压滤机的出泥口和反洗水板框压滤机的出泥口送出母液预处理泥饼；砂滤器的出水口接至自清洗过滤器的进水口，自清洗过滤器的出水口接至超滤装置的进水口，超滤反洗风机的出风口接至超滤装置的反洗进风口，自清洗过滤器的清洗排水口和超滤装置的反洗排水口也接至反洗水收集池的进水口，超滤装置的出水口接至母液预处理系统出水池的进水口，母液预处理系统出水池的1#出水口通过超滤反洗泵与超滤装置的反洗进水口相接，母液预处理系统出水池的2#出水口通过母液预处理系统出水泵经母液预处理系统出水口送出母液预处理系统出水，母液硫酸投加装置的出药口也接至母液预处理系统出水口。

所述的洗水预处理系统，其结构包括洗水调节池、洗水反应池、洗水沉淀池、洗水氨水投加装置、污泥池、污泥板框压滤机、压滤液池、泥水分离膜池、泥水分离膜反洗风机、洗水预处理系统出水池、洗水硫酸投加装置、洗水提升泵、泥水分离膜抽吸泵、泥水分离膜反洗泵、洗水预处理系统出水泵、污泥压滤泵、压滤液提升泵；其中磷酸铁生产洗水接至洗水调节池的进水口，洗水调节池的出水口通过洗水提升泵与洗水反应池的1#进水口相接，洗水氨水投加装置的出药口接至洗水反应池的进药口，洗水反应池的出水口接至洗水沉淀池的进水口，洗水沉淀池的出水口接至泥水分离膜池的进水口；洗水沉淀池的出泥口接至污泥池的进泥口，污泥池的出泥口通过污泥压滤泵接至污泥板框压滤机的进泥口，污泥板框压滤机的出泥口送出洗水预处理泥饼，污泥板框压滤机的压滤液出口接至压滤液池的进水口，压滤液池的出水口通过压滤液提升泵接至洗水反应池的2#进水口；泥水分离膜池的反溪水出口也接至污泥池的进泥口，泥水分离膜池的出水口通过泥水分离膜抽吸泵与洗水预处理系统出水池的进水口相接，洗水预处理系统出水池的1#出水口通过泥水分离膜反洗泵与泥水分离膜池的反洗水进水口相接，泥水分离膜反洗风机的出风口接至泥水分离膜池的反洗进风口，洗水预处理系统出水池的2#出水口通过洗水预处理系统出水泵经过预处理系统出水口送出洗水预处理系统出水，洗水硫酸投加装置的出药口也接至预处理系统出水口。

所述洗水预处理系统中设有过滤孔径为0.05～1.0μm的PTFE材质的泥水分离膜。

所述的膜浓缩净化系统，其结构包括膜浓缩净化系统进水池、一级反渗透保安过滤器、一级反渗透装置、一级反渗透浓水池、超高压反渗透保安过滤器、超高压反渗透装置、膜浓缩净化系统浓缩液池、超高压反渗透产水池、二级反渗透保安过滤器、二级反渗透装置、一级反渗透产水池、三级反渗透保安过滤器、三级反渗透装置、纯水池、一级反渗透增压泵、一级反渗透高压泵、超高压反渗透增压泵、超高压反渗透高压柱塞泵、膜浓缩净化系统浓缩液输送泵、二级反渗透增压泵、二级反渗透高压泵、三级反渗透增压泵、三级反渗透高压泵、纯水输送泵；其中洗水预处理系统出水接至膜浓缩净化系统进水池的1#进水口，膜浓缩净化系统进水池的出水口通过一级反渗透增压泵与一级反渗透保安过滤器的进水口相接，一级反渗透保安过滤器的出水口通过一级反渗透高压泵与一级反渗透装置的进水口相接，一级反渗透装置的产水出口接至一级反渗透产水池的1#进水口，一级反渗透装置的浓水出口接至一级反渗透浓水池的1#进水口；母液预处理系统出水接至一级反渗透浓水池的2#进水口，一级反渗透浓水池的出水口通过超高压反渗透增压泵与超高压反渗透保安过滤器的进水口相接，超高压反渗透保安过滤器的出水口通过超高压反渗透高压柱塞泵与超高压反渗透装置的进水口相接，超高压反渗透装置的浓水出口接至膜浓缩净化系统浓缩液池的进水口，膜浓缩净化系统浓缩液池的出水口通过膜浓缩净化系统浓缩液输送泵送出膜浓缩净化系统浓缩液；超高压反渗透装置的产水出口接至超高压反渗透产水池的1#进水口，冷凝水接至超高压反渗透产水池的2#进水口，超高压反渗透产水池的出水口通过二级反渗透增压泵与二级反渗透保安过滤器的进水口相接，二级反渗透保安过滤器的出水口通过二级反渗透高压泵与二级反渗透装置的进水口相接，二级反渗透装置的浓水出口接至膜浓缩净化系统进水池的2#进水口，二级反渗透装置的产水出口接至一级反渗透产水池的2#进水口；一级反渗透产水池的出水口通过三级反渗透增压泵与三级反渗透保安过滤器的进水口相接，三级反渗透保安过滤器的出水口通过三级反渗透高压泵与三级反渗透装置的进水口相接，三级反渗透装置的浓水出口接至超高压反渗透产水池的3#进水口，三级反渗透装置的产水出口接至纯水池的进水口，纯水池的出水口通过纯水输送泵送出纯水。

所述的蒸发结晶分盐系统，其结构包括预热器、降膜蒸发器、降膜分离器、强制循环蒸发器、强制循环分离器、蒸汽压缩机、母液罐、冷凝水罐、稠厚器、硫酸铵离心机、硫酸铵干燥系统、硫酸铵称量包装机、降温结晶器、磷酸二氢铵离心机、磷酸二氢铵精制系统、磷酸二氢铵称量包装机及配套的供液泵、循环泵出料泵等。

这里，由于硫酸铵与磷酸二氢铵在水中的溶解度特性相差较大，硫酸铵与磷酸二氢铵的溶解度如下表：

硫酸铵与磷酸二氢铵的溶解度表单位：g/100g水

温度	0℃	20℃	40℃	60℃	80℃	100℃
							硫酸铵	70.6	75.4	81	88	95	103
磷酸二氢铵	22.7	37.4	56.7	82.5	118	173

从上表中可以看到当温度在0～100℃变化时，硫酸铵溶解度的升高较为平缓，磷酸二氢铵溶解度的升高很快，同时考虑到磷酸铁生产废水中磷酸铵的浓度远大于磷酸二氢铵的浓度，针对磷酸铁废水浓缩液，先依次利用预热器、降膜蒸发器、降膜分离器、强制循环蒸发器、强制循环分离器、稠厚器、硫酸铵离心机、硫酸铵干燥系统、硫酸铵称量包装机产出磷酸铵；当磷酸二氢铵接近饱和时再利用降温结晶器、磷酸二氢铵离心机、磷酸二氢铵精制系统、磷酸二氢铵称量包装机产出磷酸二氢铵。

本实用新型的特点，本实用新型氨法磷酸铁生产废水资源化处理装置，首先通过母液预处理系统，利用氨水分段调节pH值，经过反应过滤去除母液中的钙、镁、重金属离子与悬浮物，通过洗水预处理系统，利用氨水调节pH值，经过反应沉淀过滤去除洗水中的钙、镁、重金属离子与悬浮物；进而利用多级反渗透浓缩出TDS浓度为150～180mg/L的浓缩液，净化出电导≤10μS/cm的纯水；最后利用蒸发结晶分盐系统产出纯度≥99％的硫酸铵与纯度≥98.5％的磷酸二氢铵，高效回收磷酸铁生产废水中的水与盐，硫酸铵外售，纯水与磷酸二氢铵回用与磷酸铁生产工序，达到氨法磷酸铁生产废水资源化处理的目的。

附图说明

附图1氨法磷酸铁生产废水资源化处理装置的总体结构框图。

附图中的PTS₁表示母液预处理系统，PTS₂表示洗水预处理系统，MCPS表示膜浓缩净化系统，ECSS表示蒸发结晶分盐系统，ML表示磷酸铁生产母液，WW表示磷酸铁生产洗水，SC₁表示母液预处理泥饼，SC₂表示洗水预处理泥饼，CW表示冷凝水，NS表示硫酸铵，NHP表示磷酸二氢铵，PW表示纯水，PTO₁表示母液预处理系统出水，PTO₂表示洗水预处理系统出水，CL表示膜浓缩净化系统浓缩液。

附图2氨法磷酸铁生产废水资源化处理装置的母液预处理系统结构框图。

附图中的PTS₁表示母液预处理系统，ML表示磷酸铁生产母液，SC₁表示母液预处理泥饼，PTO₁表示母液预处理系统出水，MLT表示母液调节池，RT₁₁表示一级反应池，BF₁₁表示一级板框压滤机，MT₁₁表示中间水池，RT₁₂表示二级反应池，BF₁₂表示二级板框压滤机，MT₁₂表示清水池，SF₁₁表示砂滤器，AF₁₁表示自清洗过滤器，UF₁₁表示超滤装置，MT₁₃表示母液预处理系统出水池，MT₁₄表示反洗水收集池，BF₁₃表示反洗水板框压滤机，D₁₁表示一级氨水投加装置，D₁₂表示二级氨水投加装置，D₁₃表示母液硫酸投加装置，B₁₁表示砂滤器反洗风机，B₁₂表示超滤反洗风机，P₁₁表示一级提升泵，P₁₂表示一级压滤泵，P₁₃表示二级提升泵，P₁₄表示二级压滤泵，P₁₅表示过滤泵，P₁₆表示砂滤器反洗泵，P₁₇表示超滤反洗泵，P₁₈表示母液预处理系统出水泵，P₁₉表示反洗水压滤泵。

附图3氨法磷酸铁生产废水资源化处理装置的洗水预处理系统结构框图。

附图中的PTS₂表示洗水预处理系统，WW表示磷酸铁生产洗水，SC₂表示洗水预处理泥饼，PTO₂表示洗水预处理系统出水，WWT表示洗水调节池，RT₂₁表示洗水反应池，ST₂₁表示洗水沉淀池，D₂₁表示洗水氨水投加装置，MT₂₂表示污泥池，BF₂₁表示污泥板框压滤机，MT₂₃表示压滤液池，SMT表示泥水分离膜池，B₂₁表示泥水分离膜反洗风机，MT₂₁表示洗水预处理系统出水池，D₂₂表示洗水硫酸投加装置，P₂₁表示洗水提升泵，P₂₂表示泥水分离膜抽吸泵，P₂₃表示泥水分离膜反洗泵，P₂₄表示洗水预处理系统出水泵，P₂₅表示污泥压滤泵，P₂₆表示压滤液提升泵。

附图4氨法磷酸铁生产废水资源化处理装置的膜浓缩净化系统结构框图。

附图中的MCPS表示膜浓缩净化系统，PTO₁表示母液预处理系统出水，PTO₂表示洗水预处理系统出水，CL表示膜浓缩净化系统浓缩液，PW表示纯水，CW表示冷凝水，MT₃₁表示膜浓缩净化系统进水池，SAF₃₁表示一级反渗透保安过滤器，RO₁表示一级反渗透装置，MT₃₂表示一级反渗透浓水池，SAF₃₂表示超高压反渗透保安过滤器，URO表示超高压反渗透装置，CLT表示膜浓缩净化系统浓缩液池，MT₃₃表示超高压反渗透产水池，SAF₃₃表示二级反渗透保安过滤器，RO₂表示二级反渗透装置，MT₃₄表示一级反渗透产水池，SAF₃₄表示三级反渗透保安过滤器，RO₃表示三级反渗透装置，PWT表示纯水池，P₃₁表示一级反渗透增压泵，P₃₂表示一级反渗透高压泵，P₃₃表示超高压反渗透增压泵，P₃₄表示超高压反渗透高压柱塞泵，P₃₅表示膜浓缩净化系统浓缩液输送泵，P₃₆表示二级反渗透增压泵，P₃₇表示二级反渗透高压泵，P₃₈表示三级反渗透增压泵，P₃₉表示三级反渗透高压泵，P₄₀表示纯水输送泵。

附图5氨法磷酸铁生产废水资源化处理装置实施例的水量平衡图。

具体实施方式

对照附图1，氨法磷酸铁生产废水资源化处理装置，其结构包括母液预处理系统PTS₁、洗水预处理系统PTS₂、膜浓缩净化系统MCPS、蒸发结晶分盐系统ECSS；其中磷酸铁生产母液ML接至母液预处理系统PTS₁的进水口，母液预处理系统PTS₁的出泥口送出母液预处理泥饼SC₁，母液预处理系统PTS₁的出水口送出母液预处理系统出水PTO₁至膜浓缩净化系统MCPS的1#进水口；磷酸铁生产洗水WW接至洗水预处理系统PTS₂的进水口，洗水预处理系统PTS₂的出泥口送出洗水预处理泥饼SC₂，洗水预处理系统PTS₂的出水口送出洗水预处理系统出水PTO₂至膜浓缩净化系统MCPS的2#进水口；膜浓缩净化系统MCPS的纯水出口送出纯水PW，膜浓缩净化系统MCPS的浓缩液出口送出膜浓缩净化系统浓缩液CL至蒸发结晶分盐系统ECSS的进液口，蒸发结晶分盐系统ECSS的冷凝水出口送出冷凝水CW至膜浓缩净化系统MCPS的3#进水口，蒸发结晶分盐系统ECSS的1#出盐口送出硫酸铵NS，蒸发结晶分盐系统ECSS的2#出盐口送出磷酸二氢铵NHP。

对照附图2，母液预处理系统PTS₁，其结构包括母液调节池MLT、一级反应池RT₁₁、一级板框压滤机BF₁₁、中间水池MT₁₁、反应池RT₁₂、二级板框压滤机BF₁₂、清水池MT₁₂、砂滤器SF₁₁、自清洗过滤器AF₁₁、超滤装置UF₁₁、母液预处理系统出水池MT₁₃、反洗水收集池MT₁₄、反洗水板框压滤机BF₁₃、一级氨水投加装置D₁₁、二级氨水投加装置D₁₂、母液硫酸投加装置D₁₃、砂滤器反洗风机B₁₁、超滤反洗风机B₁₂、一级提升泵P₁₁、一级压滤泵P₁₂、二级提升泵P₁₃、二级压滤泵P₁₄、过滤泵P₁₅、砂滤器反洗泵P₁₆、超滤反洗泵P₁₇、母液预处理系统出水泵P₁₈、反洗水压滤泵P₁₉；其中磷酸铁生产母液ML接至母液调节池MLT的进水口，母液调节池MLT的出水口通过一级提升泵P₁₁与一级反应池RT₁₁的进水口相接，一级氨水投加装置D₁₁的出药口接至一级反应池RT₁₁的进药口，一级反应池RT₁₁的出水口通过一级压滤泵P₁₂与一级板框压滤机BF₁₁的进泥口相接，一级板框压滤机BF₁₁的出液口接至中间水池MT₁₁的进水口；中间水池MT₁₁的出水口通过二级提升泵P₁₃与二级反应池RT₁₂的进水口相接，二级氨水投加装置D₁₂的出药口接至二级反应池RT₁₂的进药口，二级反应池RT₁₂的出水口通过二级压滤泵P₁₄与二级板框压滤机BF₁₂的进泥口相接，二级板框压滤机BF₁₂的出液口接至清水池MT₁₂的1#进水口；清水池MT₁₂的1#出水口通过过滤泵P₁₅与砂滤器SF₁₁的进水口相接，清水池MT₁₂的2#出水口通过砂滤器反洗泵P₁₆与砂滤器SF₁₁的反洗水进水口相接，砂滤器反洗风机B₁₁的出风口接至砂滤器SF₁₁的反洗进风口，砂滤器SF₁₁的反洗水排口接至反洗水收集池MT₁₄的进水口，反洗水收集池MT₁₄的出水口通过反洗水压滤泵P₁₉与反洗水板框压滤机BF₁₃的进泥口相接，反洗水板框压滤机BF₁₃的出液口接至清水池MT₁₂的2#进水口，一级板框压滤机BF₁₁的出泥口、二级板框压滤机BF₁₂的出泥口和反洗水板框压滤机BF₁₃的出泥口送出母液预处理泥饼SC₁；砂滤器SF₁₁的出水口接至自清洗过滤器AF₁₁的进水口，自清洗过滤器AF₁₁的出水口接至超滤装置UF₁₁的进水口，超滤反洗风机B₁₂的出风口接至超滤装置UF₁₁的反洗进风口，自清洗过滤器AF₁₁的清洗排水口和超滤装置UF₁₁的反洗排水口也接至反洗水收集池MT₁₄的进水口，超滤装置UF₁₁的出水口接至母液预处理系统出水池MT₁₃的进水口，母液预处理系统出水池MT₁₃的1#出水口通过超滤反洗泵P₁₇与超滤装置UF₁₁的反洗进水口相接，母液预处理系统出水池MT₁₃的2#出水口通过母液预处理系统出水泵P₁₈经母液预处理系统出水口送出母液预处理系统出水PTO₁，母液硫酸投加装置D₁₃的出药口也接至母液预处理系统出水口。

对照附图3，洗水预处理系统PTS₂，其结构包括洗水调节池WWT、洗水反应池RT₂₁、洗水沉淀池ST₂₁、洗水氨水投加装置D₂₁、污泥池MT₂₂、污泥板框压滤机BF₂₁、压滤液池MT₂₃、泥水分离膜池SMT、泥水分离膜反洗风机B₂₁、洗水预处理系统出水池MT₂₁、洗水硫酸投加装置D₂₂、洗水提升泵P₂₁、泥水分离膜抽吸泵P₂₂、泥水分离膜反洗泵P₂₃、洗水预处理系统出水泵P₂₄、污泥压滤泵P₂₅、压滤液提升泵P₂₆；其中磷酸铁生产洗水WW接至洗水调节池WWT的进水口，洗水调节池WWT的出水口通过洗水提升泵P₂₁与洗水反应池RT₂₁的1#进水口相接，洗水氨水投加装置D₂₁的出药口接至洗水反应池RT₂₁的进药口，洗水反应池RT₂₁的出水口接至洗水沉淀池ST₂₁的进水口，洗水沉淀池ST₂₁的出水口接至泥水分离膜池SMT的进水口；洗水沉淀池ST₂₁的出泥口接至污泥池MT₂₂的进泥口，污泥池MT₂₂的出泥口通过污泥压滤泵P₂₅接至污泥板框压滤机BF₂₁的进泥口，污泥板框压滤机BF₂₁的出泥口送出洗水预处理泥饼SC₂，污泥板框压滤机BF₂₁的压滤液出口接至压滤液池MT₂₃的进水口，压滤液池MT₂₃的出水口通过压滤液提升泵P₂₆接至洗水反应池RT₂₁的2#进水口；泥水分离膜池SMT的反溪水出口也接至污泥池MT₂₂的进泥口，泥水分离膜池SMT的出水口通过泥水分离膜抽吸泵P₂₂与洗水预处理系统出水池MT₂₁的进水口相接，洗水预处理系统出水池MT₂₁的1#出水口通过泥水分离膜反洗泵P₂₃与泥水分离膜池SMT的反洗水进水口相接，泥水分离膜反洗风机B₂₁的出风口接至泥水分离膜池SMT的反洗进风口，洗水预处理系统出水池MT₂₁的2#出水口通过洗水预处理系统出水泵P₂₄经过预处理系统出水口送出洗水预处理系统出水PTO₂，洗水硫酸投加装置D₂₂的出药口也接至预处理系统出水口。

对照附图4，膜浓缩净化系统MCPS，其结构包括膜浓缩净化系统进水池MT₃₁、一级反渗透保安过滤器SAF₃₁、一级反渗透装置RO₁、一级反渗透浓水池MT₃₂、超高压反渗透保安过滤器SAF₃₂、超高压反渗透装置URO、膜浓缩净化系统浓缩液池CLT、超高压反渗透产水池MT₃₃、二级反渗透保安过滤器SAF₃₃、二级反渗透装置RO₂、一级反渗透产水池MT₃₄、三级反渗透保安过滤器SAF₃₄、三级反渗透装置RO₃、纯水池PWT、一级反渗透增压泵P₃₁、一级反渗透高压泵P₃₂、超高压反渗透增压泵P₃₃、超高压反渗透高压柱塞泵P₃₄、膜浓缩净化系统浓缩液输送泵P₃₅、二级反渗透增压泵P₃₆、二级反渗透高压泵P₃₇、三级反渗透增压泵P₃₈、三级反渗透高压泵P₃₉、纯水输送泵P₄₀；其中洗水预处理系统出水PTO₂接至膜浓缩净化系统进水池MT₃₁的1#进水口，膜浓缩净化系统进水池MT₃₁的出水口通过一级反渗透增压泵P₃₁与一级反渗透保安过滤器SAF₃₁的进水口相接，一级反渗透保安过滤器SAF₃₁的出水口通过一级反渗透高压泵P₃₂与一级反渗透装置RO₁的进水口相接，一级反渗透装置RO₁的产水出口接至一级反渗透产水池MT₃₄的1#进水口，一级反渗透装置RO₁的浓水出口接至一级反渗透浓水池MT₃₂的1#进水口；母液预处理系统出水PTO₁接至一级反渗透浓水池MT₃₂的2#进水口，一级反渗透浓水池MT₃₂的出水口通过超高压反渗透增压泵P₃₃与超高压反渗透保安过滤器SAF₃₂的进水口相接，超高压反渗透保安过滤器SAF₃₂的出水口通过超高压反渗透高压柱塞泵P₃₄与超高压反渗透装置URO的进水口相接，超高压反渗透装置URO的浓水出口接至膜浓缩净化系统浓缩液池CLT的进水口，膜浓缩净化系统浓缩液池CLT的出水口通过膜浓缩净化系统浓缩液输送泵P₃₅送出膜浓缩净化系统浓缩液CL；超高压反渗透装置URO的产水出口接至超高压反渗透产水池MT₃₃的1#进水口，冷凝水CW接至超高压反渗透产水池MT₃₃的2#进水口，超高压反渗透产水池MT₃₃的出水口通过二级反渗透增压泵P₃₆与二级反渗透保安过滤器SAF₃₃的进水口相接，二级反渗透保安过滤器SAF₃₃的出水口通过二级反渗透高压泵P₃₇与二级反渗透装置RO₂的进水口相接，二级反渗透装置RO₂的浓水出口接至膜浓缩净化系统进水池MT₃₁的2#进水口，二级反渗透装置RO₂的产水出口接至一级反渗透产水池MT₃₄的2#进水口；一级反渗透产水池MT₃₄的出水口通过三级反渗透增压泵P₃₈与三级反渗透保安过滤器SAF₃₄的进水口相接，三级反渗透保安过滤器SAF₃₄的出水口通过三级反渗透高压泵P₃₉与三级反渗透装置RO₃的进水口相接，三级反渗透装置RO₃的浓水出口接至超高压反渗透产水池MT₃₃的3#进水口，三级反渗透装置RO₃的产水出口接至纯水池PWT的进水口，纯水池PWT的出水口通过纯水输送泵P₄₀送出纯水PW。

氨法磷酸铁生产废水资源化处理装置的工作方法，包括如下步骤：

1)通过母液预处理系统，利用分两段投加氨水调节磷酸铁生产母液的pH，除去母液中的钙、镁与重金属离子，将母液中的悬浮物降低到≤1mg/L；

2)通过洗水预处理系统，利用投加氨水调节磷酸铁生产洗水的pH，除去洗水中的钙、镁与重金属离子，将洗水中的悬浮物降低到≤1mg/L；

3)通过膜浓缩净化系统，对洗水预处理系统出水进行二级反渗透浓缩，对母液预处理系统出水进行一级反渗透浓缩，得到浓度为150～180g/L的膜浓缩净化系统浓缩液；同时利用多级反渗透净化出电导≤10μS/cm的纯水，回用于磷酸铁生产工序。

4)通过蒸发结晶分盐系统，具体是针对膜浓缩净化系统浓缩液，先蒸发结晶并干燥出纯度≥99％的硫酸铵，直接外售；再利用精制出纯度≥98.5％的磷酸二氢铵，回用于磷酸铁生产工序。

所述步骤1)通过母液预处理系统，具体是针对磷酸铁生产母液，首先利用一级氨水投加装置投加氨水，将母液的pH值从0.8～1.5调节到5.0～6.0，进行一级反应与压滤，进而利用二级氨水投加装置投加氨水，将母液的pH值调节到7.5～9.0，进行二级反应与压滤，除去母液中的钙、镁与重金属离子，形成富含氮、磷、硫元素的母液预处理泥饼，外运作为复合肥的原料；再依次利用砂滤器、自清洗过滤器、超滤装置滤除母液中的小颗粒物，将母液中的悬浮物降低到≤1mg/L，砂滤器每4～12小时进行一次气水反洗，超滤装置每30～90分钟进行一次气水反洗，保证过滤系统的正常工作，最后利用投加硫酸将母液预处理系统出水的pH值回调到5.0～6.0。

所述步骤2)通过洗水预处理系统，具体是针对磷酸铁生产洗水，利用洗水氨水投加装置投加氨水将洗水的pH至从2.0～4.0调节到7.5～9.0，进行反应与沉淀，除去洗水中的钙、镁与重金属离子，压滤出富含氮、磷、硫元素的洗水预处理泥饼，外运作为复合肥的原料；进而利用过滤精度为50～100纳米的PTFE材质的泥水分离膜滤除洗水中的小颗粒物，将洗水中的悬浮物降低到≤1mg/L，泥水分离膜每30～90分钟进行一次气水反洗，保证泥水分离膜的正常工作，最后利用洗水硫酸投加装置投加硫酸将洗水预处理系统出水的pH值回调到5.0～6.0。

所述步骤3)通过膜浓缩净化系统，具体是针对洗水预处理系统出水，利用浓缩倍数为4～8倍的一级反渗透将其TDS浓度从8～18g/L浓缩到50～80g/L，再利用浓缩倍数为2～3倍的超高压反渗透将TDS浓度从50～80g/L浓缩到150～180g/L的膜浓缩净化系统浓缩液；针对母液预处理系统出水，利用浓缩倍数为2～3倍的超高压反渗透将其TDS浓度从50～80g/L浓缩到150～180g/L的膜浓缩净化系统浓缩液；利用一级反渗透、二级反渗透、三级反渗净化出电导≤10μS/cm的纯水，回用于磷酸铁生产工序。

所述步骤4)通过蒸发结晶分盐系统，具体是针对TDS浓度为150～180g/L的膜浓缩净化系统浓缩液，利用浓缩液中硫酸铵与磷酸二氢铵饱和溶解度的差异，在80～90℃先蒸发结晶并干燥出纯度≥99％的硫酸铵，高于GB/T 535-2020肥料级硫酸铵Ⅰ型的技术指标要求，即氮(N)≥20.5％、硫(S)≥24.0％、游离酸(H₂SO₄)≤0.05％、水分(H₂O)≤0.5％、水不溶物≤0.5％、氯离子(Cl^-)≤1.0％，直接外售；当磷酸二氢铵在高温区接近饱和，将温度降低到40～50℃结晶出纯度≥82％的磷酸二氢铵，再利用重结晶精制出纯度≥98.5％的磷酸二氢铵，满足HG/T 4133-2010工业磷酸二氢铵Ⅰ类指标，即主含量(以NH₄H₂PO₄计)≥98.5％、硫酸盐(以SO₄计)≤0.9％、水分(H₂O)≤0.5％、水不溶物≤0.1％，回用于磷酸铁生产工序。

实施例

某化工公司新建年产磷酸铁10万吨项目，氨法磷酸铁生产过程中会产生大量的高浓度氨氮、磷酸根、硫酸根的高盐废水，采用氨法磷酸铁生产废水资源化处理技术配套建设的磷酸铁生产废水处理站，深度处理了磷酸铁生产洗水与磷酸铁生产母液，有效的回收了纯水、硫酸铵与磷酸二氢铵，达到了氨法磷酸铁生产废水资源化利用的目的。

1.磷酸铁生产废水的水质与水量

磷酸铁生产废水分为磷酸铁生产洗水与磷酸铁生产母液，其主要水质如下：

氨法磷酸铁生产废水量分成：磷酸铁生产洗水水量为470m³/H，磷酸铁生产母液水量为160m³/H。

2.水量平衡与反渗透浓缩净化效果

2.1水量平衡

氨法磷酸铁生产废水资源化处理水量平衡见附图5氨法磷酸铁生产废水资源化处理装置实施例的水量平衡图，图中泥饼的含水率为50％，母液与洗水预处理系统共投加了11T/H的20％浓度的氨水，产出纯水的电导≤10μS/cm(TDS≤4mg/L)、磷酸二氢铵的纯度≥98.5％，均回用于氨法磷酸铁生产工序，产出硫酸铵的纯度≥99％，直接外售。

2.2反渗透浓缩净化效果

各级反渗透装置的净化效果如下表：

3.系统主要设计参数

3.1相关土建工程：

3.2主要设备：

Claims

1.氨法磷酸铁生产废水资源化处理装置，其特征是包括母液预处理系统、洗水预处理系统、膜浓缩净化系统、蒸发结晶分盐系统；其中磷酸铁生产母液接至母液预处理系统的进水口，母液预处理系统的出泥口送出母液预处理泥饼，母液预处理系统的出水口送出母液预处理系统出水至膜浓缩净化系统的1#进水口；磷酸铁生产洗水接至洗水预处理系统的进水口，洗水预处理系统的出泥口送出洗水预处理泥饼，洗水预处理系统的出水口送出洗水预处理系统出水至膜浓缩净化系统的2#进水口；膜浓缩净化系统的纯水出口送出纯水，膜浓缩净化系统的浓缩液出口送出膜浓缩净化系统浓缩液至蒸发结晶分盐系统的进液口，蒸发结晶分盐系统的冷凝水出口送出冷凝水至膜浓缩净化系统的3#进水口，蒸发结晶分盐系统的1#出盐口送出硫酸铵，蒸发结晶分盐系统的2#出盐口送出磷酸二氢铵。

2.根据权利要求1所述的氨法磷酸铁生产废水资源化处理装置，其特征是所述的母液预处理系统，其结构包括母液调节池、一级反应池、一级板框压滤机、中间水池、反应池、二级板框压滤机、清水池、砂滤器、自清洗过滤器、超滤装置、母液预处理系统出水池、反洗水收集池、反洗水板框压滤机、一级氨水投加装置、二级氨水投加装置、母液硫酸投加装置、砂滤器反洗风机、超滤反洗风机、一级提升泵、一级压滤泵、二级提升泵、二级压滤泵、过滤泵、砂滤器反洗泵、超滤反洗泵、母液预处理系统出水泵、反洗水压滤泵；其中磷酸铁生产母液接至母液调节池的进水口，母液调节池的出水口通过一级提升泵与一级反应池的进水口相接，一级氨水投加装置的出药口接至一级反应池的进药口，一级反应池的出水口通过一级压滤泵与一级板框压滤机的进泥口相接，一级板框压滤机的出液口接至中间水池的进水口；中间水池的出水口通过二级提升泵与二级反应池的进水口相接，二级氨水投加装置的出药口接至二级反应池的进药口，二级反应池的出水口通过二级压滤泵与二级板框压滤机的进泥口相接，二级板框压滤机的出液口接至清水池的1#进水口；清水池的1#出水口通过过滤泵与砂滤器的进水口相接，清水池的2#出水口通过砂滤器反洗泵与砂滤器的反洗水进水口相接，砂滤器反洗风机的出风口接至砂滤器的反洗进风口，砂滤器的反洗水排口接至反洗水收集池的进水口，反洗水收集池的出水口通过反洗水压滤泵与反洗水板框压滤机的进泥口相接，反洗水板框压滤机的出液口接至清水池的2#进水口，一级板框压滤机的出泥口、二级板框压滤机的出泥口和反洗水板框压滤机的出泥口送出母液预处理泥饼；砂滤器的出水口接至自清洗过滤器的进水口，自清洗过滤器的出水口接至超滤装置的进水口，超滤反洗风机的出风口接至超滤装置的反洗进风口，自清洗过滤器的清洗排水口和超滤装置的反洗排水口也接至反洗水收集池的进水口，超滤装置的出水口接至母液预处理系统出水池的进水口，母液预处理系统出水池的1#出水口通过超滤反洗泵与超滤装置的反洗进水口相接，母液预处理系统出水池的2#出水口通过母液预处理系统出水泵经母液预处理系统出水口送出母液预处理系统出水，母液硫酸投加装置的出药口也接至母液预处理系统出水口。

3.根据权利要求1所述的氨法磷酸铁生产废水资源化处理装置，其特征是所述的洗水预处理系统，其结构包括洗水调节池、洗水反应池、洗水沉淀池、洗水氨水投加装置、污泥池、污泥板框压滤机、压滤液池、泥水分离膜池、泥水分离膜反洗风机、洗水预处理系统出水池、洗水硫酸投加装置、洗水提升泵、泥水分离膜抽吸泵、泥水分离膜反洗泵、洗水预处理系统出水泵、污泥压滤泵、压滤液提升泵；其中磷酸铁生产洗水接至洗水调节池的进水口，洗水调节池的出水口通过洗水提升泵与洗水反应池的1#进水口相接，洗水氨水投加装置的出药口接至洗水反应池的进药口，洗水反应池的出水口接至洗水沉淀池的进水口，洗水沉淀池的出水口接至泥水分离膜池的进水口；洗水沉淀池的出泥口接至污泥池的进泥口，污泥池的出泥口通过污泥压滤泵接至污泥板框压滤机的进泥口，污泥板框压滤机的出泥口送出洗水预处理泥饼，污泥板框压滤机的压滤液出口接至压滤液池的进水口，压滤液池的出水口通过压滤液提升泵接至洗水反应池的2#进水口；泥水分离膜池的反溪水出口也接至污泥池的进泥口，泥水分离膜池的出水口通过泥水分离膜抽吸泵与洗水预处理系统出水池的进水口相接，洗水预处理系统出水池的1#出水口通过泥水分离膜反洗泵与泥水分离膜池的反洗水进水口相接，泥水分离膜反洗风机的出风口接至泥水分离膜池的反洗进风口，洗水预处理系统出水池的2#出水口通过洗水预处理系统出水泵经过预处理系统出水口送出洗水预处理系统出水，洗水硫酸投加装置的出药口也接至预处理系统出水口。

4.根据权利要求3所述的氨法磷酸铁生产废水资源化处理装置，其特征是所述洗水预处理系统中设有过滤孔径为0.05～1.0μm的PTFE材质的泥水分离膜。

5.根据权利要求1所述的氨法磷酸铁生产废水资源化处理装置，其特征是所述的膜浓缩净化系统，其结构包括膜浓缩净化系统进水池、一级反渗透保安过滤器、一级反渗透装置、一级反渗透浓水池、超高压反渗透保安过滤器、超高压反渗透装置、膜浓缩净化系统浓缩液池、超高压反渗透产水池、二级反渗透保安过滤器、二级反渗透装置、一级反渗透产水池、三级反渗透保安过滤器、三级反渗透装置、纯水池、一级反渗透增压泵、一级反渗透高压泵、超高压反渗透增压泵、超高压反渗透高压柱塞泵、膜浓缩净化系统浓缩液输送泵、二级反渗透增压泵、二级反渗透高压泵、三级反渗透增压泵、三级反渗透高压泵、纯水输送泵；其中洗水预处理系统出水接至膜浓缩净化系统进水池的1#进水口，膜浓缩净化系统进水池的出水口通过一级反渗透增压泵与一级反渗透保安过滤器的进水口相接，一级反渗透保安过滤器的出水口通过一级反渗透高压泵与一级反渗透装置的进水口相接，一级反渗透装置的产水出口接至一级反渗透产水池的1#进水口，一级反渗透装置的浓水出口接至一级反渗透浓水池的1#进水口；母液预处理系统出水接至一级反渗透浓水池的2#进水口，一级反渗透浓水池的出水口通过超高压反渗透增压泵与超高压反渗透保安过滤器的进水口相接，超高压反渗透保安过滤器的出水口通过超高压反渗透高压柱塞泵与超高压反渗透装置的进水口相接，超高压反渗透装置的浓水出口接至膜浓缩净化系统浓缩液池的进水口，膜浓缩净化系统浓缩液池的出水口通过膜浓缩净化系统浓缩液输送泵送出膜浓缩净化系统浓缩液；超高压反渗透装置的产水出口接至超高压反渗透产水池的1#进水口，冷凝水接至超高压反渗透产水池的2#进水口，超高压反渗透产水池的出水口通过二级反渗透增压泵与二级反渗透保安过滤器的进水口相接，二级反渗透保安过滤器的出水口通过二级反渗透高压泵与二级反渗透装置的进水口相接，二级反渗透装置的浓水出口接至膜浓缩净化系统进水池的2#进水口，二级反渗透装置的产水出口接至一级反渗透产水池的2#进水口；一级反渗透产水池的出水口通过三级反渗透增压泵与三级反渗透保安过滤器的进水口相接，三级反渗透保安过滤器的出水口通过三级反渗透高压泵与三级反渗透装置的进水口相接，三级反渗透装置的浓水出口接至超高压反渗透产水池的3#进水口，三级反渗透装置的产水出口接至纯水池的进水口，纯水池的出水口通过纯水输送泵送出纯水。