处理三元前驱体生产废水装置的制作方法

1.本实用新型涉及环境保护技术领域，尤其涉及一种处理三元前驱体生产废水装置。


背景技术：

2.中国已经成为世界最大的锂电池生产制造基地。锂电池三元材料前驱体制备时，处理含镍(ⅱ)、钴(ⅲ)、锰(ⅱ)硫酸盐需要氨作为配合剂，将三元前躯体分离后得到高氨氮高盐碱性废水。这种高氨氮高盐碱性废水还含有少量的镍、钴、锰等重金属离子，毒性很大。为防止水体污染，保护生态环境，这种高氨氮高盐碱性废水需要进行处理。
3.高氨氮高盐碱性废水中存在的物种非常复杂，包括ni(nh3)
i2+
(i＝0,1,2,3,4,5,6)、ni(oh)
j2-j
(j＝1,2,3)、co(oh)
l2-l
(l＝1,2,3,4)、mn(nh3)
m2+
(m＝0,1,2)、mn(oh)
n2-n
(n＝1,2)、nh3、nh
4+
、oh-和h2o。不同的物质，有不同的热力学稳定常数，哪种物质的热力学稳定常数越大，就越容易生成哪种物质。在沉淀体系中加入氨水的目的是为控制沉淀生成时物质的过饱和度。加入氨水实现控制物质过饱和度的机理是氨水与金属离子镍(ⅱ)、钴(ⅲ)、锰(ⅱ)形成水溶性的络合物。
4.对这种高氨氮高盐碱性废水进行处理时，主要有三种途径。第一种途径是向其中加入酸，先后将水中的氢氧根和游离氨分别转化为水和nh
4+
。第二种途径是向其中加入另外的络合剂，例如edta，取代氨与金属离子镍(ⅱ)、钴(ⅲ)、锰(ⅱ)形成更稳定的络合物。第三种途径是对废水直接加热，将氨与金属离子镍(ⅱ)、钴(ⅲ)、锰(ⅱ)形成的络合物进行分解。这三种途径，均存在难以克服的缺点，导致处理废水的最终成本难以接受。例如，第一种途径，不仅消耗大量的酸，而且在处理nh
4+
时要么消耗氯气(折点加氯法)要么消耗更多的碱。
5.破坏氨与金属离子镍(ⅱ)、钴(ⅲ)、锰(ⅱ)形成的稳定络合物，并将氨从水中分离出来，是实现这种高氨氮高盐碱性废水治理的关键所在。


技术实现要素：

6.本实用新型实施例提供一种处理三元材料生产废水系统，以解决现有技术中遇到的一个或者多个技术问题。
7.第一方面，本实用新型实施例提供了一种处理三元前驱体生产废水装置，包括：
8.沉淀单元，所述沉淀单元与所述第二过滤单元连接，所述沉淀单元用于使流入的废水中的金属离子与氨的络合物解络合，以形成沉淀；
9.第一过滤单元，所述第一过滤单元与所述沉淀单元连接，所述第一过滤单元用于过滤所述沉淀单元中形成的沉淀；
10.蒸氨单元，所述蒸氨单元与所述第一过滤单元连接，所述蒸氨单元用于去除所述第一过滤单元出水中的氨；
11.结晶单元，所述结晶单元与所述蒸氨单元连接，所述结晶单元用于对流入的溶液
进行结晶处理后回收利用。
12.在一种可实施方式中，所述结晶单元与所述沉淀单元连接，所述结晶单元用于将结晶处理后的部分母液回流至所述沉淀单元。
13.在一种可实施方式中，所述沉淀单元中设置有含氢氧化钠的碱性溶液，所述沉淀单元中溶液的ph值不低于12。
14.在一种可实施方式中，处理三元前驱体生产废水装置还包括第二过滤单元，所述第二过滤单元与所述沉淀单元连接，所述第二过滤单元用于去除废水中的非水溶性杂质。
15.在一种可实施方式中，所述第二过滤单元和所述第一过滤单元的滤材均包括尼龙、聚丙烯、玻璃纤维、聚酯材料和聚四氟乙烯中的一种，所述第一过滤单元的滤材孔径为40～200目。
16.在一种可实施方式中，所述第一过滤单元的滤材包括尼龙、聚丙烯、玻璃纤维、聚酯材料和聚四氟乙烯中的一种，所述第一过滤单元的滤材孔径为40～200目。
17.在一种可实施方式中，所述蒸氨单元包括闪蒸罐、闪蒸釜、板式塔和镇料塔中的至少一种。
18.在一种可实施方式中，所述蒸氨单元的操作温度为50～100℃，所述蒸氨单元的操作压力处于100帕与标准大气压之间。
19.在一种可实施方式中，所述蒸氨单元为闪蒸罐或闪蒸釜，所述蒸氨单元采用间歇式操作；所述蒸氨单元为板式塔或镇料塔，所述蒸氨单元采用连续式操作。
20.在一种可实施方式中，所述结晶单元的结晶处理包括蒸发结晶和冷冻结晶，所述结晶单元的结晶处理包括连续式操作或者间歇式操作。
21.上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：克服了现有三元前躯体生产废水处理成本高的特点，提高了三元前躯体生产废水的处理效率，处理后废水中的重金属离子含量显著低于排放标准所要求的重金属离子含量。
22.上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本实用新型进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
附图说明
23.在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本实用新型公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本实用新型范围的限制。
24.图1示出根据本实用新型实施例处理三元前躯体生产废水系统的一种整体结构连接示意图。
25.图2示出根据本实用新型实施例处理三元前躯体生产废水系统的另一种整体结构连接示意图。
具体实施方式
26.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实
施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
27.图1示出根据本实用新型实施例处理三元前躯体生产废水系统的一种整体结构连接示意图。
28.本实施例提供了一种处理三元前驱体生产废水装置，参见图1所示，处理三元前驱体生产废水装置包括沉淀单元120、第一过滤单元130、蒸氨单元140和结晶单元150。
29.沉淀单元120用于使流入的废水中的金属离子镍(ⅱ)、钴(ⅲ)、锰(ⅱ)与氨的络合物解络合，以形成沉淀；沉淀单元120中设置有含氢氧化钠的碱性溶液，沉淀单元120中溶液的ph值不低于12，优选ph值不低于13，进一步优选为ph值为13。
30.第一过滤单元130与沉淀单元120连接，第一过滤单元130用于过滤沉淀单元120中形成的沉淀。
31.蒸氨单元140与第一过滤单元130连接，蒸氨单元140用于去除第一过滤单元130出水中的氨。
32.结晶单元150与蒸氨单元140连接，结晶单元150用于对流入的溶液进行结晶处理后回收利用。
33.进一步地，参见图1所示，结晶单元150与沉淀单元120连接，结晶单元150用于将结晶处理后的部分母液回流至沉淀单元120。
34.本实施例处理三元前驱体生产废水装置克服了现有三元前躯体生产废水处理成本高的特点，提高了三元前躯体生产废水的处理效率，处理后废水中的重金属离子含量显著低于排放标准所要求的重金属离子含量。
35.在一种具体实施例中，参见图2所示，处理三元前驱体生产废水装置还包括第二过滤单元110，第二过滤单元110与沉淀单元120连接，第二过滤单元110用于去除废水中的非水溶性杂质。
36.进一步地，第二过滤单元110和第一过滤单元130所用的滤材耐碱，滤材可以是尼龙、聚丙烯、玻璃纤维、聚酯材料、聚四氟乙烯，优选为尼龙、聚丙烯，进一步优选为尼龙。第二过滤单元110和第一过滤单元130的滤材孔径为40～200目，优选80～100目，进一步优选为80目。
37.在一种具体实施例中，蒸氨单元140操作方式是间歇式操作时，蒸氨单元140采用闪蒸罐或闪蒸釜。操作方式是连续式操作时，蒸氨单元140可采用板式塔或填料塔，优选为填料塔。蒸氨单元140操作温度范围50～100℃，优选为80～100℃，进一步优选为80℃；蒸氨单元140的操作压力范围为100帕与标准大气压之间，优选的操作压力范围为50000帕～常压，进一步的优选操作压力为100000帕。
38.在一种具体实施例中，结晶单元150的结晶处理包括蒸发结晶和冷冻结晶，优选mvr结晶方式。结晶单元150的结晶处理包括连续式操作或者间歇式操作，结晶单元排出的母液回收利用，一部分可不经处理直接用于沉淀单元120，另一部分经进一步净化后可回用于生产。
39.具体实施例1
40.某企业三元前躯体生产废水，经分析，ph值12.7，氨氮3500mg/l，总ni为66mg/l，总锰为23mg/l，总钴为17mg/l，硫酸钠140g/l。
41.操作步骤如下：
42.1)取三元前躯体生产废水；
43.2)通过第二过滤单元的80目尼龙滤布，以去除水中含有的悬浮物；
44.3)向2)中过滤后的废水中添加1mol/l的氢氧化钠水溶液，至ph值为14后搅拌；
45.4)通过第一过滤单元的80目尼龙滤布，以去除水中产生的沉淀物；
46.5)将4)中过滤后的废水流入蒸氨单元，蒸氨温度控制在80℃
±
1℃，添加有酚酞指示剂的水作为氨气吸收液，当吸收液不变色，则为蒸氨终点；
47.6)对5)中蒸氨单元中的废水进行进一步的蒸发结晶，得到硫酸钠及其水合物的盐和结晶母液。
48.测定结晶母液，氨氮为12mg/l，总锰0.4mg/l，总镍0.2mg/l，总钴0.5mg/l，符合《无机化学工业污染物排放标准》(gb31573-2015)要求。经aspen模拟经济性，处理规模为5000m3/d时，吨水成本较低。
49.具体实施例2
50.某企业三元前躯体生产废水，经分析，ph值12.7，氨氮3500mg/l，总ni为66mg/l，总锰为23mg/l，总钴为17mg/l，硫酸钠140g/l。
51.操作步骤：
52.除步骤3)将ph值调为13外，其他操作与实施例1相同。
53.测定结晶母液，氨氮为11mg/l，总锰0.4mg/l，总镍0.2mg/l，总钴0.5mg/l，符合《无机化学工业污染物排放标准》(gb31573-2015)要求。经aspen模拟经济性，处理规模为5000m3/d时，吨水成本较低。
54.具体实施例3
55.某企业三元前躯体生产废水，经分析，ph值12.7，氨氮3500mg/l，总ni为66mg/l，总锰为23mg/l，总钴为17mg/l，硫酸钠140g/l。
56.操作步骤：
57.除步骤2)中第二过滤单元更换为200目尼龙滤布和步骤4)中第一过滤单元更换为200目尼龙滤布，其他操作与实施例1相同。
58.测定结晶母液，氨氮为13mg/l，总锰0.4mg/l，总镍0.2mg/l，总钴0.5mg/l，符合《无机化学工业污染物排放标准》(gb31573-2015)要求。经aspen模拟经济性，处理规模为5000m3/d时，吨水成本较低。
59.具体实施例4
60.某企业三元前躯体生产废水，经分析，ph值12.7，氨氮3500mg/l，总ni为66mg/l，总锰为23mg/l，总钴为17mg/l，硫酸钠140g/l。
61.操作步骤：
62.除步骤2)中第二过滤单元更换为200目尼龙滤布和步骤4)中第一过滤单元更换为200目尼龙滤布，其他操作与实施例1相同。
63.测定结晶母液，氨氮为13mg/l，总锰0.4mg/l，总镍0.2mg/l，总钴0.5mg/l，符合《无机化学工业污染物排放标准》(gb31573-2015)要求。经aspen模拟经济性，处理规模为5000m3/d时，吨水成本较低。
64.具体实施例5
65.某企业三元前躯体生产废水，经分析，ph值12.7，氨氮3500mg/l，总ni为66mg/l，总
锰为23mg/l，总钴为17mg/l，硫酸钠140g/l。
66.操作步骤：
67.除步骤2)中第二过滤单元更换为40目尼龙滤布和步骤4)中第一过滤单元更换为40目尼龙滤布，其他操作与实施例1相同。
68.测定结晶母液，氨氮为13mg/l，总锰0.5mg/l，总镍0.4mg/l，总钴0.7mg/l，符合《无机化学工业污染物排放标准》(gb31573-2015)要求。经aspen模拟经济性，处理规模为5000m3/d时，吨水成本较低。
69.具体实施例6
70.某企业三元前躯体生产废水，经分析，ph值12.7，氨氮3500mg/l，总ni为66mg/l，总锰为23mg/l，总钴为17mg/l，硫酸钠140g/l。
71.操作步骤：
72.除步骤3)调节ph值采用的是实施例4的结晶母液，其他操作与实施例1相同。
73.测定结晶母液，氨氮为13mg/l，总锰0.5mg/l，总镍0.4mg/l，总钴0.7mg/l，符合《无机化学工业污染物排放标准》(gb31573-2015)要求。经aspen模拟经济性，处理规模为5000m3/d时，吨水成本较低。
74.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
75.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
76.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种处理三元前驱体生产废水装置，其特征在于，包括：沉淀单元，所述沉淀单元用于使流入的废水中的金属离子与氨的络合物解络合，以形成沉淀；第一过滤单元，所述第一过滤单元与所述沉淀单元连接，所述第一过滤单元用于过滤所述沉淀单元中形成的沉淀；蒸氨单元，所述蒸氨单元与所述第一过滤单元连接，所述蒸氨单元用于去除所述第一过滤单元出水中的氨；结晶单元，所述结晶单元与所述蒸氨单元连接，所述结晶单元用于对流入的溶液进行结晶处理后回收利用。2.如权利要求1所述的处理三元前驱体生产废水装置，其特征在于，所述结晶单元与所述沉淀单元连接，所述结晶单元用于将结晶处理后的部分母液回流至所述沉淀单元。3.如权利要求2所述的处理三元前驱体生产废水装置，其特征在于，所述沉淀单元中设置有含氢氧化钠的碱性溶液，所述沉淀单元中溶液的ph值不低于12。4.如权利要求1所述的处理三元前驱体生产废水装置，其特征在于，还包括第二过滤单元，所述第二过滤单元与所述沉淀单元连接，所述第二过滤单元用于去除废水中的非水溶性杂质。5.如权利要求4所述的处理三元前驱体生产废水装置，其特征在于，所述第二过滤单元和所述第一过滤单元的滤材均包括尼龙、聚丙烯、玻璃纤维、聚酯材料和聚四氟乙烯中的一种，所述第一过滤单元的滤材孔径为40～200目。6.如权利要求1所述的处理三元前驱体生产废水装置，其特征在于，所述蒸氨单元包括闪蒸罐、闪蒸釜、板式塔和镇料塔中的至少一种。7.如权利要求6所述的处理三元前驱体生产废水装置，其特征在于，所述蒸氨单元的操作温度为50～100℃，所述蒸氨单元的操作压力处于100帕与标准大气压之间。8.如权利要求6所述的处理三元前驱体生产废水装置，其特征在于，所述蒸氨单元为闪蒸罐或闪蒸釜，所述蒸氨单元采用间歇式操作；所述蒸氨单元为板式塔或镇料塔，所述蒸氨单元采用连续式操作。9.如权利要求1所述的处理三元前驱体生产废水装置，其特征在于，所述结晶单元的结晶处理包括蒸发结晶和冷冻结晶，所述结晶单元的结晶处理包括连续式操作或者间歇式操作。

技术总结
本实用新型实施例提出一种处理三元前驱体生产废水装置，装置包括依次连接的沉淀单元、第一过滤单元、蒸氨单元和结晶单元；沉淀单元用于使流入的废水中的金属离子与氨的络合物解络合，以形成沉淀；第一过滤单元用于过滤沉淀单元中形成的沉淀；蒸氨单元用于去除第一过滤单元出水中的氨；结晶单元用于对流入的溶液进行结晶处理后回收利用。本实用新型提供的处理三元前躯体生产废水系统克服了现有三元前躯体生产废水处理成本高的特点，提高了三元前躯体生产废水的处理效率，处理后废水中的重金属离子含量显著低于排放标准所要求的重金属离子含量。属离子含量。属离子含量。


技术研发人员：肖传绪 曹辉 张志强 齐奇 丁然 张迎 杨辉 韩孟利
受保护的技术使用者：北京天地人环保科技有限公司
技术研发日：2023.03.24
技术公布日：2023/8/19