磷酸铁锂电池母液废水的处理系统及方法与流程

1.本发明涉及废水处理技术领域，特别涉及磷酸铁锂电池母液废水的处理系统及方法。

背景技术：

2.磷酸铁锂电池，是一种使用磷酸铁锂（lifepo4）作为正极材料，碳作为负极材料的锂离子电池，具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、安全性能好、自放电率小、无记忆效应的优点。充电时，磷酸亚铁锂中的部分锂离子脱出，经电解质传递到负极，同时正极释放电子，自外电路到达负极，维持化学反应的平衡；放电时，锂离子自负极脱出，经电解质到达正极，同时负极释放电子，自外电路到达正极，为外界提供能量磷酸铁电池的生产工艺主要包括步骤：预溶解-合成-压滤一洗-高温陈化-压滤二洗-干燥-粉碎包装。在上述工艺中，会产生母液和漂洗水，其中母液主要由合成罐体粗洗和压滤一洗产生，漂洗水主要由压滤二洗产生。磷酸铁装置排放的母液，其主要成分为so

42-、po

43-、nh

4+

、fe；其余含有f、k、mg、ca、cu、zn、co、cd等重金属元素。目前的水处理工艺和系统在处理上述的母液和漂洗水时，产盐纯度低，不能兼顾低成本、高效益和零排放。

技术实现要素：

3.为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种磷酸铁锂电池母液废水的处理系统及方法，它能够将磷酸铁锂电池母液废水转化为高纯度硫酸铵盐；实现资源回收利用和零排放，且成本低、效益高。

4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：磷酸铁锂电池母液废水的处理系统，包括：预处理单元，用于对母液进行曝气使其混合匀质，并对母液中的铁锰进行氧化；使母液中的重金属沉淀输出预处理后母液并生产缓释肥；分离单元，用于去除预处理后母液中的颗粒物、多价金属离子和结垢离子，输出分离处理后母液；浓缩单元，用于对分离处理后母液进行浓缩，输出浓缩液；结晶单元，用于使浓缩液中的硫酸铵盐结晶析出。

5.作为本发明所述磷酸铁锂电池母液废水的处理系统的一种优选方案，所述预处理单元包括依次设置连接的水箱、热交换设备、一级高效沉淀池和二级高效沉淀池；水箱，用于对母液进行曝气使其混合匀质，使母液中的铁锰进行氧化；热交换设备，用于对母液进行热交换并输出温度为15-35℃的母液到一级高效沉淀池中；一级高效沉淀池，用于对重金属及ca离子进行沉淀去除；二级高效沉淀池，用于对母液进一步沉淀，使母液中的大部分多价金属离子和磷转化为沉淀并生产缓释肥。

6.作为本发明所述磷酸铁锂电池母液废水的处理系统的一种优选方案，所述分离单元包括：锰砂滤池，用于对预处理后母液进行除锰除浊过滤；超滤单元，用于对锰砂滤池输出的滤液进行分子过滤；离子交换树脂单元，用于吸附超滤单元输出的超滤产水中的大部分多价金属离子，得到分离处理后母液；保护反渗透膜装置的稳定运行。

7.作为本发明所述磷酸铁锂电池母液废水的处理系统的一种优选方案，所述浓缩单元包括高压反渗透单元。

8.作为本发明所述磷酸铁锂电池母液废水的处理系统的一种优选方案，所述结晶单元包括蒸发结晶装置。

9.作为本发明所述磷酸铁锂电池母液废水的处理系统的一种优选方案，所述一级高效沉淀池中ph为7.5-8，二级高效沉淀池中ph为9-9.5。

10.作为本发明所述磷酸铁锂电池母液废水的处理系统的一种优选方案，所述一级高效沉淀池中加入重捕剂、混凝剂和絮凝剂；二级高效沉淀池中加入混凝剂和絮凝剂；混凝剂为pac，絮凝剂为pam。

11.作为本发明所述磷酸铁锂电池母液废水的处理系统的一种优选方案，所述超滤单元和离子交换树脂单元之间设置有水泵，用于将过滤后的母液提升进入离子交换树脂单元。

12.一种磷酸铁锂电池母液废水的处理方法，包括如下步骤：（1）、将磷酸铁锂电池母液注入预处理单元（10）进行曝气使其混合匀质，使母液中的铁锰进行氧化；使母液中的重金属沉淀输出预处理后母液并生产缓释肥；（2）、将预处理后母液注入分离单元（20）去除预处理后母液中的颗粒物、多价金属离子和结垢离子，输出分离处理后母液；（3）、将分离处理后母液注入浓缩单元（30）进行浓缩，输出浓缩液；（4）、将浓缩液注入结晶单元（40）结晶析出硫酸铵盐。

13.作为本发明所述磷酸铁锂电池母液废水的处理方法的一种优选方案，包括如下步骤：（1）、将磷酸铁锂电池母液注入水箱进行曝气使其混合匀质，使母液中的铁锰进行氧化；然后将母液注入一级高效沉淀池，加入氨水调节ph值为7.5-8，同时加入重捕剂、混凝剂及絮凝剂，对重金属及ca离子进行沉淀去除；一级高效沉淀池沉淀后重力流入二级高效沉淀池，调节ph值为9-9.5，同时加入混凝剂及絮凝剂，使母液中的重金属沉淀输出预处理后母液并生产缓释肥；（2）、将预处理后母液注入锰砂滤池和超滤单元进行过滤，过滤后水通过水泵提升进入离子交换树脂单元去除预处理后母液中的颗粒物、多价金属离子和结垢离子，输出分离处理后母液，保护反渗透膜装置的稳定运行；（3）、将分离处理后母液注入高压反渗透单元进行浓缩，将母液浓缩至150000ppm～160000ppm，输出浓缩液；（4）、将浓缩液注入蒸发结晶装置结晶析出硫酸铵盐，经干燥后包装待用，结晶残液进一步结晶干燥后得到磷酸铵和硫酸铵复合肥。

14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明处理的母液为高浓盐水，它能够将磷酸铁锂电池母液废水转化为高纯度硫酸铵盐；实现资源回收利用和零排放，且成本低、效益高。

15.（1）本发明中磷酸铁锂电池母液废水的处理系统能够将磷酸铁锂电池母液废水转化为高纯度硫酸铵盐；产盐纯度高。

16.（2）本发明工艺简单，能充分实现资源回收利用和零排放，且成本低、效益高。

17.（3）本发明经二级高效沉淀池沉淀后生产缓释肥，实现了缓释肥资源化回收。

18.（4）本发明进蒸发结晶产物为两种，一种是高纯度硫酸铵，另一种是不能回收的杂盐。

19.（5）本发明有效解决了常规技术在对磷酸铁电池废水进行处理时，存在的物料资源浪费、污泥产量大、水资源利用率低的情况。

附图说明

20.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：图1为本发明处理系统的结构示意图；图2为本发明处理方法的流程示意图；图3为本发明处理方法的实施例2流程示意图；图4为本发明处理方法的实施例3流程示意图；图中标号：：10、预处理单元；20、分离单元；30、浓缩单元；40、结晶单元。

具体实施方式

21.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

22.本发明为20万吨/年磷酸铁电池新材料前驱体项目。接受磷酸铁装置排放的母液和漂洗水。本发明所述母液（ph0.8～1.5.tds66000ppm）来水主要成分为so

42-（4～6%）、po

43-（0.45～0.59%）、nh

4+

（1.03%）、fe（500ppm）；其余含有f、k、mg、ca、cu、zn、co、cd等重金属元素。本发明所述母液为高浓盐水。

23.实施例1参照图1、2，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种磷酸铁锂电池母液废水的处理系统，包括预处理单元、分离单元、浓缩单元、结晶单元；优选的，所述预处理单元10用于对母液进行曝气使其混合匀质，并对母液中的铁锰进行氧化；使母液中的重金属沉淀输出预处理后母液并生产缓释肥；其包括依次设置连接的水箱、热交换设备、一级高效沉淀池和二级高效沉淀池；水箱，用于对母液进行曝气使其混合匀质，使母液中的铁锰进行氧化；热交换设备，用于对母液进行热交换并输出温度为15-35℃的母液到一级高效沉淀池中；

一级高效沉淀池，用于对重金属及ca离子进行沉淀去除；对重金属进行捕捉。所述一级高效沉淀池中ph为7.5-8，二级高效沉淀池中ph为9-9.5。所述一级高效沉淀池中加入重捕剂、混凝剂和絮凝剂；混凝剂为pac，絮凝剂为pam。

24.二级高效沉淀池，用于对母液进一步沉淀，二级高效沉淀池中加入混凝剂和絮凝剂；使母液中的大部分多价金属离子和磷转化为沉淀并生产缓释肥。对缓释肥进行资源化回收。混凝剂为pac，絮凝剂为pam。

25.优选的，所述分离单元20，用于去除预处理后母液中的颗粒物、多价金属离子和结垢离子，输出分离处理后母液；其包括：锰砂滤池，用于对预处理后母液进行除锰除浊过滤；除锰除浊效果好。

26.超滤单元，用于对锰砂滤池输出的滤液进行分子过滤；对分子进行膜分离。所述超滤单元和离子交换树脂单元之间设置有水泵，用于将过滤后的母液提升进入离子交换树脂单元。

27.离子交换树脂单元，用于吸附超滤单元输出的超滤产水中的大部分多价金属离子，得到分离处理后母液。能够去除结垢离子，保护反渗透膜装置的稳定运行。

28.优选的，所述浓缩单元30，用于对分离处理后母液进行浓缩，输出浓缩液；其包括高压反渗透单元。实现离子浓缩。所述结晶单元40，用于使浓缩液中的硫酸铵盐结晶析出。其包括蒸发结晶装置。高纯度硫酸铵盐实现资源化回收。

29.上述磷酸铁锂电池母液废水的处理方法，包括如下步骤：（1）、将磷酸铁锂电池母液注入预处理单元10进行曝气使其混合匀质，使母液中的铁锰进行氧化；使母液中的重金属沉淀输出预处理后母液并生产缓释肥；（2）、将预处理后母液注入分离单元20去除预处理后母液中的颗粒物、多价金属离子和结垢离子，输出分离处理后母液；（3）、将分离处理后母液注入浓缩单元30进行浓缩，输出浓缩液；（4）、将浓缩液注入结晶单元40结晶析出硫酸铵盐。

30.优选的，磷酸铁锂电池母液废水的处理方法，包括如下步骤：（1）、将磷酸铁锂电池母液注入水箱进行曝气使其混合匀质，使母液中的铁锰进行氧化；曝气后经热交换设备对母液进行热交换并输出温度为15-35℃的母液到一级高效沉淀池中；然后将母液注入一级高效沉淀池，加入氨水调节ph值为7.5-8，同时加入重捕剂、混凝剂及絮凝剂，沉淀时间为5h，对重金属及ca离子进行沉淀去除；一级高效沉淀池沉淀后重力流入二级高效沉淀池，调节ph值为9-9.5，同时加入混凝剂及絮凝剂，沉淀时间为1h，使母液中的重金属沉淀输出预处理后母液并生产缓释肥鸟粪石（mg(nh4)[po4]

?

6h2o）；（2）、将预处理后母液产水投加h2so4调节ph为7.5-8注入锰砂滤池和超滤单元进行过滤，过滤后水通过水泵提升进入离子交换树脂单元，采用nh

4+

化运行去除预处理后母液中的颗粒物、多价金属离子和结垢离子，输出分离处理后母液；（3）、将分离处理后母液注入高压反渗透单元进行浓缩，将母液浓缩至150000ppm-160000ppm，输出浓缩液；（4）、将浓缩液注入蒸发结晶装置结晶析出硫酸铵盐，经干燥后包装待用，结晶残液进一步结晶干燥后得到磷酸铵和硫酸铵复合肥。

[0031]

实施例2

参照图3，为本发明第二个实施例，本实施例基于上一个实施例。磷酸铁锂电池母液废水的处理系统，包括预处理单元、分离单元、浓缩单元、结晶单元；具体的，磷酸铁锂电池母液废水的处理方法，包括如下步骤：（1）、磷酸铁锂电池母液经过母液/纯水换热器、闭式凉水塔、调节水罐进行曝气使其混合匀质，使母液中的铁锰进行氧化；然后将母液注入一级高效沉淀池，加入氨水调节ph值为7.5-8，同时加入重捕剂、混凝剂pac及絮凝剂pam，沉淀时间为5h，对重金属及ca离子进行沉淀去除；一级高效沉淀池沉淀后重力流入二级高效沉淀池，调节ph值为9-9.5，同时加入混凝剂pac及絮凝剂pam，沉淀时间为5h，使母液中的重金属沉淀输出预处理后母液并生产缓释肥鸟粪石（mg(nh4)[po4]

?

6h2o）；（2）、将预处理后母液产水投加h2so4调节ph为7.5-8注入锰砂滤池、自清洗过滤器、外压式超滤装置、超滤产水箱进行过滤，过滤后水通过水泵提升进入离子交换树脂单元（螯合树脂），采用nh

4+

化运行去除预处理后母液中的颗粒物、多价金属离子和结垢离子，输出分离处理后母液；（3）、将分离处理后母液注入高压反渗透单元进行浓缩，将母液浓缩至150000ppm，输出浓缩液；（4）、将浓缩液经浓水缓冲罐注入蒸发结晶装置结晶析出硫酸铵、磷酸一铵，经干燥后包装待用，结晶残液进一步结晶干燥后得到磷酸铵和硫酸铵复合肥。

[0032]

实施例3参照图4，为本发明第三个实施例，本实施例基于上一个实施例。本发明磷酸铁装置排放的母液和漂洗水。磷酸铁锂电池母液废水的处理系统，包括预处理单元、分离单元、浓缩单元、结晶单元；具体的，磷酸铁锂电池母液废水的处理方法，包括如下步骤：（1）、磷酸铁锂电池母液经过母液/纯水换热器、闭式凉水塔、调节水罐进行曝气使其混合匀质，使母液中的铁锰进行氧化；然后将母液注入一级高效沉淀池，加入氨水调节ph值为7.5-8，同时加入重捕剂、混凝剂及絮凝剂，对重金属及ca离子进行沉淀去除；一级高效沉淀池沉淀后重力流入二级高效沉淀池，调节ph值为9-9.5，同时加入混凝剂及絮凝剂，使母液中的重金属沉淀输出预处理后母液并生产缓释肥鸟粪石（mg(nh4)[po4]

?

6h2o）；其中一级高效沉淀池和二级高效沉淀池采用板框压滤。

[0033]

（2）、将预处理后母液产水投加h2so4调节ph为7.5-8注入锰砂滤池、自清洗过滤器、外压式超滤装置、超滤产水箱进行过滤，过滤后水通过水泵提升进入离子交换树脂单元（螯合树脂），采用nh

4+

化运行去除预处理后母液中的颗粒物、多价金属离子和结垢离子，输出分离处理后母液；（3）、将分离处理后母液注入高压反渗透单元进行浓缩，将母液浓缩至160000ppm，输出浓缩液；（4）、将浓缩液经浓水缓冲罐注入蒸发结晶装置结晶析出硫酸铵盐，经干燥后包装待用，结晶残液进一步结晶干燥后得到磷酸铵和硫酸铵复合肥。

[0034]

具体的，磷酸铁锂电池漂洗水及母液的处理方法，包括如下步骤：漂洗水经过漂洗水/纯水换热器进行热交换，经闭式凉水塔、调节水罐进行混合匀质，然后将漂洗水注入沉淀池沉淀，经锰砂滤池、自清洗过滤器、超滤产水箱进行过滤；然后

经高压反渗透单元、高压反渗透产水箱及高压反渗透设备进行浓缩，浓缩后进入纯水箱，纯水箱连通漂洗水/纯水换热器和母液/纯水换热器，其中漂洗水和母液经过母液/纯水换热器、闭式凉水塔、调节水罐进行曝气使其混合匀质，使漂洗水和母液中的铁锰进行氧化；然后将漂洗水和母液注入一级高效沉淀池，加入氨水调节ph值为7.5-8，同时加入重捕剂、混凝剂及絮凝剂，对重金属及ca离子进行沉淀去除；一级高效沉淀池沉淀后重力流入二级高效沉淀池，调节ph值为9-9.5，同时加入混凝剂及絮凝剂，使漂洗水和预处理后母液中的重金属沉淀输出漂洗水和预处理后母液；其中一级高效沉淀池和二级高效沉淀池采用板框压滤。将漂洗水和预处理后母液产水投加h2so4调节ph为7.5-8注入锰砂滤池、自清洗过滤器、外压式超滤装置、超滤产水箱进行过滤，过滤后水通过水泵提升进入离子交换树脂单元（螯合树脂），采用nh

4+

化运行去除清漂洗水和预处理后母液中的颗粒物、多价金属离子和结垢离子，输出低盐漂洗水和母液；将低盐漂洗水和母液注入高压反渗透单元进行浓缩，将母液浓缩至150000ppm～160000ppm，输出浓缩液；将浓缩液经浓水缓冲罐注入蒸发结晶装置结晶析出硫酸铵i型固体，经干燥后包装待用，结晶残液进一步结晶干燥后得到磷酸铵和硫酸铵复合肥。

[0035]

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。技术特征：

1.一种磷酸铁锂电池母液废水的处理系统，其特征在于：包括：预处理单元（10），用于对母液进行曝气使其混合匀质，并对母液中的铁锰进行氧化；使母液中的重金属沉淀输出预处理后母液并生产缓释肥；分离单元（20），用于去除预处理后母液中的颗粒物、多价金属离子和结垢离子，输出分离处理后母液；浓缩单元（30），用于对分离处理后母液进行浓缩，输出浓缩液；结晶单元（40），用于使浓缩液中的硫酸铵盐结晶析出。2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂电池母液废水的处理系统及方法，其特征在于：所述预处理单元（10）包括依次设置连接的水箱、热交换设备、一级高效沉淀池和二级高效沉淀池；水箱，用于对母液进行曝气使其混合匀质，使母液中的铁锰进行氧化；热交换设备，用于对母液进行热交换并输出温度为15-35℃的母液到一级高效沉淀池中；一级高效沉淀池，用于对重金属及ca离子进行沉淀去除；二级高效沉淀池，用于对母液进一步沉淀，使母液中的大部分多价金属离子和磷转化为沉淀并生产缓释肥。3.根据权利要求2所述的磷酸铁锂电池母液废水的处理系统，其特征在于：所述分离单元（20）包括：锰砂滤池，用于对预处理后母液进行除锰除浊过滤；超滤单元，用于对锰砂滤池输出的滤液进行分子过滤；离子交换树脂单元，用于去除预处理后母液中的结垢离子，得到分离处理后母液。4.根据权利要求3所述的磷酸铁锂电池母液废水的处理系统，其特征在于：所述浓缩单元（30）包括高压反渗透单元。5.根据权利要求4所述的磷酸铁锂电池母液废水的处理系统，其特征在于：所述结晶单元（40）包括蒸发结晶装置。6.根据权利要求5所述的磷酸铁锂电池母液废水的处理系统，其特征在于：所述一级高效沉淀池中ph为7.5-8，二级高效沉淀池中ph为9-9.5。7.根据权利要求6所述的磷酸铁锂电池母液废水的处理系统，其特征在于：所述一级高效沉淀池中加入重捕剂、混凝剂和絮凝剂；二级高效沉淀池中加入混凝剂和絮凝剂；混凝剂为pac，絮凝剂为pam。8.根据权利要求6所述的磷酸铁锂电池母液废水的处理系统，其特征在于：所述超滤单元和离子交换树脂单元之间设置有水泵，用于将过滤后的母液提升进入离子交换树脂单元。9.一种磷酸铁锂电池母液废水的处理方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）、将磷酸铁锂电池母液注入预处理单元（10）进行曝气使其混合匀质，使母液中的铁锰进行氧化；使母液中的重金属沉淀输出预处理后母液并生产缓释肥；（2）、将预处理后母液注入分离单元（20）去除预处理后母液中的颗粒物、多价金属离子和结垢离子，输出分离处理后母液；（3）、将分离处理后母液注入浓缩单元（30）进行浓缩，输出浓缩液；

（4）、将浓缩液注入结晶单元（40）结晶析出硫酸铵盐。10.根据权利要求9所述的磷酸铁锂电池母液废水的处理方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）、将磷酸铁锂电池母液注入水箱进行曝气使其混合匀质，使母液中的铁锰进行氧化；然后将母液注入一级高效沉淀池，调节ph值为7.5-8，同时加入重捕剂、混凝剂及絮凝剂，对重金属及ca离子进行沉淀去除；一级高效沉淀池沉淀后重力流入二级高效沉淀池，调节ph值为9-9.5，同时加入混凝剂及絮凝剂，使母液中的重金属沉淀输出预处理后母液并生产缓释肥；（2）、将预处理后母液注入锰砂滤池和超滤单元进行过滤，过滤后水通过水泵提升进入离子交换树脂单元去除预处理后母液中的颗粒物、多价金属离子和结垢离子，输出分离处理后母液；（3）、将分离处理后母液注入高压反渗透单元进行浓缩，将母液浓缩至150000ppm-160000ppm，输出浓缩液；（4）、将浓缩液注入蒸发结晶装置结晶析出硫酸铵盐，经干燥后包装待用；结晶残液进一步结晶干燥后得到磷酸铵和硫酸铵复合肥。

技术总结

本发明涉及废水处理技术领域，特别涉及磷酸铁锂电池母液废水的处理系统及方法，磷酸铁锂电池母液废水的处理系统包括对母液进行曝气使其混合匀质，并对母液中的铁锰进行氧化，使母液中的重金属沉淀输出预处理后母液并生产缓释肥的预处理单元；去除预处理后母液中的颗粒物、多价金属离子和结垢离子，输出分离处理后母液的分离单元；对分离处理后母液进行浓缩，输出浓缩液的浓缩单元；使浓缩液中的硫酸铵盐结晶析出的结晶单元。本发明能够将磷酸铁锂电池母液废水转化为高纯度硫酸铵盐；实现资源回收利用和零排放，且成本低、效益高。效益高。效益高。

技术研发人员：朱来松 高占平 蔡诚 李靖梅 谢婷婷

受保护的技术使用者：南京中电环保集团有限公司

技术研发日：2022.10.31

技术公布日：2022/12/26