公布日：2023.06.02
申請日：2022.11.15
分類(lèi)號：C02F9/00(2023.01)I;C01G53/11(2006.01)I;C01G51/00(2006.01)I;B01F27/92(2022.01)I;C02F1/04(2023.01)N;C02F1/44(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F101
/20(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種從三元前驅體廢水中回收鎳鈷的系統及方法，屬于三元前驅體廢水處理領(lǐng)域，一種從三元前驅體廢水中回收鎳鈷的系統，包括調節池、超濾膜系統、反滲透系統、反應裝置、沉降池、以及MVR蒸發(fā)器，調節池的排液口與超濾膜系統連通，超濾膜系統的透過(guò)液出口與反滲透系統連通，反滲透系統的濃縮液出口分別與反應裝置、以及超濾膜系統和反滲透系統之間的連接管路連通，反應裝置的排液口分別與沉降池、以及反滲透系統和反應裝置之間的連接管路連通，沉降池的清液出口與MVR蒸發(fā)器連通。本發(fā)明的從三元前驅體廢水中回收鎳鈷的系統及方法，不僅降低水體污染物濃度，還回收有價(jià)元素鎳、鈷、錳。
權利要求書(shū)
1.一種從三元前驅體廢水中回收鎳鈷的系統，其特征在于：包括調節池、超濾膜系統、反滲透系統、反應裝置、沉降池、以及MVR蒸發(fā)器；所述調節池的排液口與超濾膜系統連通；所述超濾膜系統的透過(guò)液出口與反滲透系統連通；所述反滲透系統的濃縮液出口分別與反應裝置、以及超濾膜系統和反滲透系統之間的連接管路連通；所述反應裝置的排液口分別與沉降池、以及反滲透系統和反應裝置之間的連接管路連通；所述沉降池的清液出口與MVR蒸發(fā)器連通。
2.根據權利要求1所述的從三元前驅體廢水中回收鎳鈷的系統，其特征在于：所述反應裝置包括反應箱、微納米氣泡發(fā)生器、進(jìn)氣管、布氣筒、攪拌器、以及攪拌組；所述反應箱的一側壁固定有微納米氣泡發(fā)生器，所述反應箱內部的中心位置設置有布氣筒；所述布氣筒與微納米氣泡發(fā)生器之間通過(guò)進(jìn)氣管連通；所述反應箱的頂部固定有攪拌器，所述攪拌的攪拌端延伸至所述布氣筒的內部；所述攪拌組環(huán)繞所述反應箱的側壁設置，攪拌組的攪拌端延伸至所述反應箱的內部，且位于所述布氣筒的外側。
3.根據權利要求2所述的從三元前驅體廢水中回收鎳鈷的系統，其特征在于：所述布氣筒呈圓柱體狀，所述布氣筒的側壁具有氣腔；所述布氣筒的內側壁沿周向開(kāi)設有多個(gè)第一氣孔，所述第一氣孔與氣腔連通，所述第一氣孔均呈水平設置；所述布氣筒的外側壁沿周向開(kāi)設有多個(gè)第二氣孔，所述第二氣孔與氣腔連通，位于布氣筒中部的第二氣孔呈水平設置，位于布氣筒上部的第二氣孔向上傾斜設置，位于布氣筒下部的第二氣孔向下傾斜設置。
4.根據權利要求2所述的從三元前驅體廢水中回收鎳鈷的系統，其特征在于：所述攪拌器包括第一電機、第一攪拌軸、第一螺旋葉片、以及第二螺旋葉片；所述第一電機固定于反應箱的頂部中心，所述第一電機的底部固定有第一攪拌軸，所述第一攪拌軸的底端穿過(guò)反應箱的頂壁且延伸至布氣筒內固定有第一螺旋葉片和第二螺旋葉片，所述第一螺旋葉片和第二螺旋葉片的螺旋方向相反。
5.根據權利要求2所述的從三元前驅體廢水中回收鎳鈷的系統，其特征在于：所述攪拌組包括安裝罩、第二電機、第三螺旋葉片、導水筒、第二攪拌軸、第一傳動(dòng)組件、第二傳動(dòng)組件、第三攪拌軸、第三傳動(dòng)組件、第四攪拌軸、以及第五攪拌軸；所述反應箱的內部固定有四個(gè)導水筒，四個(gè)導水筒環(huán)繞布氣筒設置；所述安裝罩固定在反應箱的外側壁；所述第二電機固定于所述安裝罩內部的后側壁，所述第二電機的前端固定有第二攪拌軸，所述第二攪拌軸的前端穿過(guò)所述反應箱延伸至導水筒內固定有第三螺旋葉片，第二攪拌軸對應的導水筒的出水口朝前設置，以使在第三螺旋葉片的推動(dòng)下將水朝前推動(dòng)；所述第三攪拌軸與第二攪拌軸之間通過(guò)第一傳動(dòng)組件傳動(dòng)連接，所述第三攪拌軸的右端穿過(guò)所述反應箱延伸至導水筒內固定有第三螺旋葉片，第三攪拌軸對應的導水筒的出水口朝右設置，以使在第三螺旋葉片的推動(dòng)下將水朝右推動(dòng)；所述第四攪拌軸與第二攪拌軸之間通過(guò)第二傳動(dòng)組件傳動(dòng)連接，所述第四攪拌軸的左端穿過(guò)所述反應箱延伸至導水筒內固定有第三螺旋葉片，第四攪拌軸對應的導水筒的出水口朝左設置，以使在第三螺旋葉片的推動(dòng)下將水朝左推動(dòng)；所述第五攪拌軸與第二傳動(dòng)組件之間通過(guò)第三傳動(dòng)組件傳動(dòng)連接，所述第五攪拌軸的后端穿過(guò)所述反應箱延伸至導水筒內固定有第三螺旋葉片，第五攪拌軸對應的導水筒的出水口朝后設置，以使在第三螺旋葉片的推動(dòng)下將水朝后推動(dòng)。
6.根據權利要求5所述的從三元前驅體廢水中回收鎳鈷的系統，其特征在于：所述導水筒包括導水部和出水部；所述導水部的出水端與出水部連接；所述導水部呈喇叭狀，所述第三螺旋葉片設置于所述導水部?jì)�；第二攪拌軸對應的導水筒的導水部、以及第五攪拌軸對應導水筒的導水部均朝上設置；第三攪拌軸對應的導水筒的導水部、以及第四攪拌軸對應導水筒的導水部均朝上設置。
7.根據權利要求5所述的從三元前驅體廢水中回收鎳鈷的系統，其特征在于：所述第一傳動(dòng)組件包括第一皮帶輪、第二皮帶輪、第一平皮帶、第一轉軸、第一軸承座、第一錐齒輪、以及第二錐齒輪；所述第一皮帶輪固定于第二攪拌軸，所述第一軸承座固定于反應箱的左側壁，所述第一轉軸的后端穿過(guò)第一軸承座且固定有第二皮帶輪，所述第二皮帶輪與第一皮帶輪通過(guò)第一平皮帶傳動(dòng)連接；所述第一轉軸的前端固定有第一錐齒輪，所述第三攪拌軸的左端固定有第二錐齒輪，所述第二錐齒輪與第一錐齒輪嚙合；所述第二傳動(dòng)組件包括第三皮帶輪、第四皮帶輪、第二平皮帶、第二軸承座、第二轉軸、第三錐齒輪、以及第四錐齒輪；所述第三皮帶輪固定于第二攪拌軸，所述第二軸承座固定于反應箱的右側壁，所述第二轉軸的后端穿過(guò)第二軸承座且固定有第四皮帶輪，所述第四皮帶輪與第三皮帶輪通過(guò)第二平皮帶傳動(dòng)連接；所述第二轉軸的后部固定有第三錐齒輪，所述第四攪拌軸的右端固定有第四錐齒輪，所述第四錐齒輪與第三錐齒輪嚙合；所述第三傳動(dòng)組件包括第五皮帶輪、第六皮帶輪、以及第三平皮帶；所述第二轉軸的前端固定有第五皮帶輪，所述第五攪拌軸的前端固定有第六皮帶輪，所述第六皮帶輪與第五皮帶輪通過(guò)第三平皮帶傳動(dòng)連接。
8.一種從三元前驅體廢水中回收鎳鈷的方法，采用權利要求1-7任一項所述的從三元前驅體廢水中回收鎳鈷的系統進(jìn)行回收處理，其特征在于，包括以下步驟：S1：將廢水通入調節池內，加入硫酸調節廢水液的pH值，使氨和重金屬以游離態(tài)形式存在；S2：將調節后的廢水送入超濾膜系統，去除懸浮物；S3：將超濾膜系統處理后的透過(guò)液送入反滲透系統進(jìn)行濃縮處理，提高濃縮液中金屬離子和氨氮濃度；S4：將反滲透系統處理后的濃縮液一部分送入反應裝置，另一部分與超濾膜系統處理后得到的透過(guò)液一起送入反滲透系統，往反應裝置內加入硫化沉淀劑，形成硫化錳沉淀，然后調節濃縮液的pH值，再往反應裝置內加入硫化沉淀劑，形成硫化鎳和硫化鈷沉淀，將反應裝置出水一部分送入沉降池，另一部分與反滲透系統處理后得到的濃縮液一起送入反應裝置，在沉降池中硫化物晶體不斷聚集生長(cháng)并發(fā)生沉降，經(jīng)沉降池沉降處理后的清液送入MVR蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)結晶，得結晶母液。
9.根據權利要求8所述的從三元前驅體廢水中回收鎳鈷的方法，其特征在于：超濾膜系統的操作壓力為0.2-0.5Mpa；反滲透系統的操作壓力為1.0-1.5Mp。
10.根據權利要求8所述的從三元前驅體廢水中回收鎳鈷的方法，其特征在于：步驟S1的pH值調節至6-7；步驟S4的pH值調節至5-6；步驟S4中，形成硫化錳沉淀時(shí)，按化學(xué)計量1.1-1.2倍投加硫化沉淀劑，硫化沉淀劑為硫化鈉或硫氫化鈉。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提出一種從三元前驅體廢水中回收鎳鈷的系統及方法，降低水體污染物溶度，回收有價(jià)元素鎳、鈷、錳。
為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
本發(fā)明提供的一種從三元前驅體廢水中回收鎳鈷的系統，包括調節池、超濾膜系統、反滲透系統、反應裝置、沉降池、以及MVR蒸發(fā)器，調節池的排液口與超濾膜系統連通，超濾膜系統的透過(guò)液出口與反滲透系統連通，反滲透系統的濃縮液出口分別與反應裝置、以及超濾膜系統和反滲透系統之間的連接管路連通，反應裝置的排液口與沉降池連通，沉降池的清液出口分別與MVR蒸發(fā)器、以及反滲透系統和反應裝置之間的連接管路連通。
優(yōu)選地，反應裝置包括反應箱、微納米氣泡發(fā)生器、進(jìn)氣管、布氣筒、攪拌器、以及攪拌組，反應箱的一側壁固定有微納米氣泡發(fā)生器，反應箱內部的中心位置設置有布氣筒，布氣筒與微納米氣泡發(fā)生器之間通過(guò)進(jìn)氣管連通，反應箱的頂部固定有攪拌器，攪拌的攪拌端延伸至布氣筒的內部，攪拌組環(huán)繞反應箱的側壁設置，攪拌組的攪拌端延伸至反應箱的內部，且位于布氣筒的外側。
優(yōu)選地，布氣筒呈圓柱體狀，布氣筒的側壁具有氣腔，布氣筒的內側壁沿周向開(kāi)設有多個(gè)第一氣孔，第一氣孔與氣腔連通，第一氣孔均呈水平設置，布氣筒的外側壁沿周向開(kāi)設有多個(gè)第二氣孔，第二氣孔與氣腔連通，位于布氣筒中部的第二氣孔呈水平設置，位于布氣筒上部的第二氣孔向上傾斜設置，位于布氣筒下部的第二氣孔向下傾斜設置。
優(yōu)選地，攪拌器包括第一電機、第一攪拌軸、第一螺旋葉片、以及第二螺旋葉片，第一電機固定于反應箱的頂部中心，第一電機的底部固定有第一攪拌軸，第一攪拌軸的底端穿過(guò)反應箱的頂壁且延伸至布氣筒內固定有第一螺旋葉片和第二螺旋葉片，第一螺旋葉片和第二螺旋葉片的螺旋方向相反。
優(yōu)選地，攪拌組包括安裝罩、第二電機、第三螺旋葉片、導水筒、第二攪拌軸、第一傳動(dòng)組件、第二傳動(dòng)組件、第三攪拌軸、第三傳動(dòng)組件、第四攪拌軸、以及第五攪拌軸，反應箱的內部固定有四個(gè)導水筒，四個(gè)導水筒環(huán)繞布氣筒設置，安裝罩固定在反應箱的外側壁，第二電機固定于安裝罩內部的后側壁，第二電機的前端固定有第二攪拌軸，第二攪拌軸的前端穿過(guò)反應箱延伸至導水筒內固定有第三螺旋葉片，第二攪拌軸對應的導水筒的出水口朝前設置，以使在第三螺旋葉片的推動(dòng)下將水朝前推動(dòng)，第三攪拌軸與第二攪拌軸之間通過(guò)第一傳動(dòng)組件傳動(dòng)連接，第三攪拌軸的右端穿過(guò)反應箱延伸至導水筒內固定有第三螺旋葉片，第三攪拌軸對應的導水筒的出水口朝右設置，以使在第三螺旋葉片的推動(dòng)下將水朝右推動(dòng)，第四攪拌軸與第二攪拌軸之間通過(guò)第二傳動(dòng)組件傳動(dòng)連接，第四攪拌軸的左端穿過(guò)反應箱延伸至導水筒內固定有第三螺旋葉片，第四攪拌軸對應的導水筒的出水口朝左設置，以使在第三螺旋葉片的推動(dòng)下將水朝左推動(dòng)，第五攪拌軸與第二傳動(dòng)組件之間通過(guò)第三傳動(dòng)組件傳動(dòng)連接，第五攪拌軸的后端穿過(guò)反應箱延伸至導水筒內固定有第三螺旋葉片，第五攪拌軸對應的導水筒的出水口朝后設置，以使在第三螺旋葉片的推動(dòng)下將水朝后推動(dòng)。
優(yōu)選地，導水筒包括導水部和出水部，導水部的出水端與出水部連接，導水部呈喇叭狀，第三螺旋葉片設置于導水部?jì)�，第二攪拌軸對應的導水筒的導水部、以及第五攪拌軸對應導水筒的導水部均朝上設置，第三攪拌軸對應的導水筒的導水部、以及第四攪拌軸對應導水筒的導水部均朝上設置。
優(yōu)選地，第一傳動(dòng)組件包括第一皮帶輪、第二皮帶輪、第一平皮帶、第一轉軸、第一軸承座、第一錐齒輪、以及第二錐齒輪，第一皮帶輪固定于第二攪拌軸，第一軸承座固定于反應箱的左側壁，第一轉軸的后端穿過(guò)第一軸承座且固定有第二皮帶輪，第二皮帶輪與第一皮帶輪通過(guò)第一平皮帶傳動(dòng)連接，第一轉軸的前端固定有第一錐齒輪，第三攪拌軸的左端固定有第二錐齒輪，第二錐齒輪與第一錐齒輪嚙合，第二傳動(dòng)組件包括第三皮帶輪、第四皮帶輪、第二平皮帶、第二軸承座、第二轉軸、第三錐齒輪、以及第四錐齒輪，第三皮帶輪固定于第二攪拌軸，第二軸承座固定于反應箱的右側壁，第二轉軸的后端穿過(guò)第二軸承座且固定有第四皮帶輪，第四皮帶輪與第三皮帶輪通過(guò)第二平皮帶傳動(dòng)連接，第二轉軸的后部固定有第三錐齒輪，第四攪拌軸的右端固定有第四錐齒輪，第四錐齒輪與第三錐齒輪嚙合，第三傳動(dòng)組件包括第五皮帶輪、第六皮帶輪、以及第三平皮帶，第二轉軸的前端固定有第五皮帶輪，第五攪拌軸的前端固定有第六皮帶輪，第六皮帶輪與第五皮帶輪通過(guò)第三平皮帶傳動(dòng)連接。
本發(fā)明還提供一種從三元前驅體廢水中回收鎳鈷的方法，采用上述的從三元前驅體廢水中回收鎳鈷的系統進(jìn)行回收處理，包括以下步驟：S1：將廢水通入調節池內，加入硫酸調節廢水液的pH值，使氨和重金屬以游離態(tài)形式存在，S2：將調節后的廢水送入超濾膜系統，去除懸浮物，S3：將超濾膜系統處理后的透過(guò)液送入反滲透系統進(jìn)行濃縮處理，提高濃縮液中金屬離子和氨氮濃度，S4：將反滲透系統處理后的濃縮液一部分送入反應裝置，另一部分與超濾膜系統處理后得到的透過(guò)液一起送入反滲透系統，往反應裝置內加入硫化沉淀劑，形成硫化錳沉淀，然后調節濃縮液的pH值，再往反應裝置內加入硫化沉淀劑，形成硫化鎳和硫化鈷沉淀，將反應裝置出水送入沉降池，在沉降池中硫化物晶體不斷聚集生長(cháng)并發(fā)生沉降，經(jīng)沉降池沉降處理后的清液一部分送入MVR蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)結晶，得結晶母液，另一部分與反滲透系統處理后得到的濃縮液一起送入反應裝置。
優(yōu)選地，超濾膜系統的操作壓力為0.2-0.5Mpa，反滲透系統的操作壓力為1.0-1.5Mp。
優(yōu)選地，步驟S1的pH值調節至6-7，步驟S4的pH值調節至5-6，步驟S4中，形成硫化錳沉淀時(shí)，按化學(xué)計量1.1-1.2倍投加硫化沉淀劑，硫化沉淀劑為硫化鈉或硫氫化鈉。
本發(fā)明的有益效果為：
1、通過(guò)往調節池里投加硫酸調節廢水pH值，改變廢水中的鎳、鈷、錳和氨氮的存在形式。然后在采用超濾膜系統去除懸浮物，如此能夠達到10μm顆粒物含量小于90％。然后采用反滲透系統進(jìn)行濃縮處理，提高溶液中金屬離子和氨氮濃度。濃縮處理后，進(jìn)入反應裝置內進(jìn)行硫化沉淀處理，以硫化沉淀劑為沉淀劑，形成相應的硫化物沉淀，分離回收有價(jià)元素。最后通過(guò)MVR蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)結晶，使硫酸銨結晶析出，作為化肥原料。如此降低水體污染物溶度，回收有價(jià)元素鎳、鈷、錳，實(shí)現對三元前驅體廢水的資源化處理。采用反滲透膜分離濃縮，硫化物溶度積小，金屬回收率高，硫酸銨蒸發(fā)結晶，結晶母液作為化肥級硫酸銨原料，資源化回收利用。
2、通過(guò)微納米氣泡發(fā)生器產(chǎn)生納米氣泡，并經(jīng)由進(jìn)氣管進(jìn)入布氣筒內，由布氣筒進(jìn)行氣泡分布，避免納米氣泡集中排放，再結合攪拌器與布氣筒的相互配合，對布氣筒內側出氣的納米氣泡進(jìn)行快速轉移，進(jìn)一步避免納米氣泡的集中滯留，通過(guò)納米氣泡結合攪拌器對液體的攪動(dòng)，提高濃縮液與硫化沉淀劑的混合，使得硫化鎳、硫化鈷晶體成核快。
3、布氣筒內側壁的呈水平設置的第一通孔，使得納米氣泡呈水平方向排至布氣筒內側，結合攪拌器的設置，使得納米氣泡均勻分布于布氣筒內側的液體中，再結合布氣筒外側壁第二氣孔的設置，使得納米氣泡擴散排出，如此結合設置，實(shí)現濃縮液與硫化沉淀劑高效混合，進(jìn)而提高硫化鎳、硫化鈷晶體的成核效率。
4、第一電機反轉帶動(dòng)第一攪拌軸反轉時(shí)，會(huì )將夾帶納米氣泡的液體從布氣筒內側中部分別向上下兩側推出布氣筒。如此一方面實(shí)現液體的流動(dòng)，另一方面提高納米氣泡在液體中的分散效果，進(jìn)一步提高濃縮液與硫化沉淀劑高效混合效率。
5、通過(guò)各個(gè)第三螺旋葉片與導水筒的配合，提高對液體的攪動(dòng)，使得濃縮液與硫化沉淀劑的混合更加徹底全面。
6、通過(guò)各個(gè)傳動(dòng)組件的設置，只需要一個(gè)第二電機的設置，即可實(shí)現四處同步攪拌，設計巧妙。
7、由于導水部呈喇叭狀，液體從寬口到窄口流動(dòng)，使得液體在導水部出水口排出速度大于導水部入水口進(jìn)水速度，提高液體流速，進(jìn)而提高混合效果。由于相鄰的出水部的朝向相反，使得液體擾動(dòng)效果更佳，濃縮液與硫化沉淀劑的混合更佳。
（發(fā)明人：楊再華;張波;陳絲雨;倪張進(jìn);雷強;劉輝;陳恒云;曾亞玲;陳德彬）
