CN210481113U

CN210481113U - 稀土碳沉废水和萃余液资源化处理装置

Info

Publication number: CN210481113U
Application number: CN201920897578.XU
Authority: CN
Inventors: 张博; 戚可卓
Original assignee: Jiangsu Zhuobo Environmental Protection Technology Co ltd
Current assignee: Jiangsu Zhuobo Environmental Protection Technology Co ltd
Priority date: 2019-06-14
Filing date: 2019-06-14
Publication date: 2020-05-08
Anticipated expiration: 2029-06-14

Abstract

本实用新型提出的是一种稀土碳沉废水和萃余液资源化处理装置，是针对P507‑盐酸体系、氨水皂化的稀土分离过程中产生的高氨氮废水，即含重金属离子、高浓度氯化铵的稀土碳沉废水，以及含油、高浓度氯化铵的萃余液。对于萃余液，通过陶瓷膜过滤装置进行循环过滤浓缩，回收萃取剂，除油后的萃余液去蒸发；对于稀土碳沉废水，首先利用预处理设备调节pH、絮凝、反应、浓缩，去除稀土碳沉废水中的悬浮物与重金属离子；其次利用超高压反渗透装置进行净化与浓缩；最后利用MVR蒸发结晶装置产出纯度达到99%的氯化铵产品；超高压反渗透产水与MVR蒸发结晶冷凝液满足回用要求，从而实现对稀土碳沉废水和萃余液进行水与盐的资源化回收利用。

Description

稀土碳沉废水和萃余液资源化处理装置

技术领域

本实用新型涉及的是稀土碳沉废水和萃余液资源化处理装置，属于工业废水处理技术领域。

背景技术

稀土元素是位于元素周期表第ⅢB族中的原子序数57到71的15种镧系元素（包括镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥），以及与其在电子结构和化学性质相近的钪和钇元素，共计17种元素，其常见的价态为3价。稀土元素的化学性质活泼，具有典型的金属特性，是现代高技术领域众多功能性材料所需的关键元素，有现代工业维生素之称。稀土元素可以广泛用于冶金、玻璃、陶瓷、化工、核工业、电子工业、农业及医药等行业。

我国稀土资源十分丰富，储量大，产量及应用占世界的首位。稀土元素具有相同的特性决定了其分离的困难，目前，稀土分离主要采用溶剂萃取法，其中以P507作为萃取剂、盐酸反萃、氨水作为皂化剂是最经济有效的稀土萃取分离方法而广泛使用。但在P507-盐酸体系，氨水皂化的稀土分离过程中会产生大量的高盐（NaCl/CaCl₂）、高氨氮（NH₄Cl）废水，一般的处理排放对环境影响巨大。针对稀土萃取分离产生的高氨氮废水，工程上多采用石灰调节pH，进行蒸氨，回收氨水（NH₃•H₂O），而排放大量的氯化钙（CaCl₂）。

如专利申请号为201410176474.1的发明专利公开的一种湿法稀土冶炼高氨氮废水资源化利用方法及装置，将高氨氮废水通过碱化、沉淀和过滤进行预处理，再进行预热、进蒸氨塔蒸氨，回收氨水，塔底废水进一步脱氨后排放，排放的是高盐废水（CaCl₂）。然而，随着环保排放标准的不断提高，对大量盐类的排放加以限制，蒸氨的工艺路线不能长久应用。又如专利申请号为200410084484.9的发明专利公开的一种稀土生产中氯化铵废水零排放的处理方法，针对稀土氯化铵废水，经过预处理，物理/化学净化，利用多级反渗透装置进行膜分离处理，其浓缩液经过进一步的蒸发浓缩，蒸氨回收氨水，同时得到氯化钙产物，其透过液回收利用。此方法虽说达到了回收利用氨水与回用水的目的，但氯化钙虽然在北方冬天可以作为溶雪剂，其它地方可以少量用于含氟废水的脱氟剂，一般情况下，氯化钙的销路不多。需要开发一种新的稀土碳沉废水和萃余液资源化处理技术。

发明内容

本实用新型的目的旨在针对现有稀土生产废水处理方法存在的上述问题，提出一种稀土碳沉废水和萃余液资源化处理装置，同时对碳沉废水和萃余液分别进行处理，实现对稀土碳沉废水和萃余液进行水与盐的有效资源化回收利用。

本实用新型的技术解决方案：稀土碳沉废水和萃余液资源化处理装置，其结构包括稀土碳沉废水调节池、反应池、浓缩池、管式微滤装置、中间水池、污泥池、污泥脱水装置、预处理加药***、超高压反渗透装置、超高压反渗透加药***、超高压反渗透产水池、MVR进料池、机械再压缩蒸发结晶装置、MVR冷凝水池、萃余液调节池、油浓缩池、陶瓷膜过滤装置、储油池；以及稀土碳沉废水提升泵、增压泵、MVR进料泵、污泥泵、外送水泵、冷凝水外送泵、萃余液提升泵、回收油回送泵、陶瓷膜循环泵、管式微滤循环泵；

其中萃余液调节池的进液口接入萃余液，萃余液调节池的出液口通过萃余液提升泵接至油浓缩池的进液口，油浓缩池的浓缩油出口接至储油池的进油口，储油池的出油口通过回收油回送泵送出回收油；油浓缩池的出液口接至陶瓷膜过滤装置的进液口，陶瓷膜过滤装置的循环出液口通过陶瓷膜循环泵接至油浓缩池的循环进液口；陶瓷膜过滤装置的出液口接至MVR进料池的进液口；

稀土碳沉废水调节池的进水口接入稀土碳沉废水，稀土碳沉废水调节池的出水口通过稀土碳沉废水提升泵接至反应池的进水口，预处理加药***的出药口接至反应池的进药口，反应池的出水口接至浓缩池的进水口，浓缩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泵接至污泥脱水装置的进泥口，污泥脱水装置的出泥口送出泥饼；污泥脱水装置的压滤液出口接至稀土碳沉废水调节池的回水口；浓缩池的出水口接至管式微滤装置的进水口，管式微滤装置的循环水出水口通过管式微滤循环泵接至浓缩池的循环回水口，管式微滤装置的出水口接至中间水池的进水口，中间水池的出水口通过增压泵接至超高压反渗透装置的进水口，超高压反渗透加药***的出药口同时也接至超高压反渗透装置的进水口，超高压反渗透装置的产水口接至超高压反渗透产水池的进水口，超高压反渗透产水池的出水口通过外送水泵送出超高压反渗透产水；超高压反渗透装置的浓水口接至MVR进料池的进水口，MVR进料池的出水口通过MVR进料泵接至机械再压缩蒸发结晶装置的进料口，机械再压缩蒸发结晶装置的冷凝水出口接至MVR冷凝水池的进水口，MVR冷凝水池的出水口通过冷凝水外送泵送出MVR冷凝水；机械再压缩蒸发结晶装置的出盐口送出氯化铵。

本实用新型的优点：对于萃余液，过陶瓷膜过滤装置进行循环过滤浓缩，回收萃取剂，除油后的萃余液去蒸发；对于稀土碳沉废水，首先利用预处理设备调节pH、絮凝、反应、浓缩，去除稀土碳沉废水中的悬浮物与重金属离子；其次利用超高压反渗透装置进行净化与浓缩；最后利用MVR蒸发结晶装置产出纯度达到99%的氯化铵产品；超高压反渗透产水与MVR蒸发结晶冷凝液满足回用要求，得以回用，从而实现了对稀土碳沉废水和萃余液进行水与盐的资源化回收利用，达到了零排放的目的。

附图说明

附图1是稀土碳沉废水和萃余液资源化处理装置的总体结构示意图。

附图2是稀土碳沉废水和萃余液资源化处理装置的工艺流程图。

附图3是稀土碳沉废水和萃余液资源化处理装置实施例的物料平衡图。

附图4是稀土碳沉废水和萃余液资源化处理装置实施例的水量平衡图。

图中的CSWW表示稀土碳沉废水、Cake表示泥饼、ERL表示萃余液、Oil表示回收油、PW表示超高压反渗透产水、CW表示MVR冷凝水、NH₄Cl表示氯化铵；RT表示反应池、CT表示浓缩池、TMF表示管式微滤装置、SDW表示污泥脱水装置、DS₁表示预处理加药***、UHPRO表示超高压反渗透装置、DS₂表示超高压反渗透加药***、MVR表示机械再压缩蒸发结晶装置、OCT表示油浓缩池、CUF表示陶瓷膜过滤装置；T₁表示稀土碳沉废水调节池、P₁表示稀土碳沉废水提升泵、T₂表示中间水池、P₂表示增压泵、T₃表示MVR进料池、P₃表示MVR进料泵、T₄表示污泥池、P₄表示污泥泵、T₅表示超高压反渗透产水池、P₅表示外送水泵、T₆表示MVR冷凝水池、P₆表示冷凝水外送泵、T₇表示萃余液调节池、P₇表示萃余液提升泵、T₈表示储油池、P₈表示回收油回送泵、P₉表示陶瓷膜循环泵、P₀表示管式微滤循环泵。

具体实施方式

如图1所示的稀土碳沉废水和萃余液资源化处理装置，其结构包括稀土碳沉废水调节池T₁、反应池RT、浓缩池CT、管式微滤装置TMF、中间水池T₂、污泥池T₄、污泥脱水装置SDW、预处理加药***DS₁、超高压反渗透装置UHPRO、超高压反渗透加药***DS₂、超高压反渗透产水池T₅、MVR进料池T₃、机械再压缩蒸发结晶装置MVR、MVR冷凝水池T₆、萃余液调节池T₇、油浓缩池OCT、陶瓷膜过滤装置CUF、储油池T₈，以及稀土碳沉废水提升泵P₁、增压泵P₂、MVR进料泵P₃、污泥泵P₄、外送水泵P₅、冷凝水外送泵P₆、萃余液提升泵P₇、回收油回送泵P₈、陶瓷膜循环泵P₉、管式微滤循环泵P₀。其中萃余液ERL接至萃余液调节池T₇的进液口，萃余液调节池T₇的出液口通过萃余液提升泵P₇接至油浓缩池OCT的进液口，油浓缩池OCT的浓缩油出口接至储油池T₈的进油口，储油池T₈的出油口通过回收油回送泵P₈送出回收油Oil；油浓缩池OCT的出液口接至陶瓷膜过滤装置CUF的进液口，陶瓷膜过滤装置CUF的循环出液口通过陶瓷膜循环泵P₉接至油浓缩池OCT的循环进液口；陶瓷膜过滤装置CUF的出液口接至MVR进料池T₃的进液口。另外，稀土碳沉废水CSWW接至稀土碳沉废水调节池T₁的进水口，稀土碳沉废水调节池T₁的出水口通过稀土碳沉废水提升泵P₁接至反应池RT的进水口，预处理加药***DS₁的出药口接至反应池RT的进药口，反应池RT的出水口接至浓缩池CT的进水口，浓缩池CT的出泥口接至污泥池T₄的进泥口，污泥池T₄的出泥口通过污泥泵P₄接至污泥脱水装置SDW的进泥口，污泥脱水装置SDW的出泥口送出泥饼Cake；污泥脱水装置SDW的压滤液出口接至稀土碳沉废水调节池T₁的回水口；浓缩池CT的出水口接至管式微滤装置TMF的进水口，管式微滤装置TMF的循环水出水口通过管式微滤循环泵P₀接至浓缩池CT的循环回水口，管式微滤装置TMF的出水口接至中间水池T₂的进水口，中间水池T₂的出水口通过增压泵P₂接至超高压反渗透装置UHPRO的进水口，超高压反渗透加药***DS₂的出药口也接至超高压反渗透装置UHPRO的进水口，超高压反渗透装置UHPRO的产水口接至超高压反渗透产水池T₅的进水口，超高压反渗透产水池T₅的出水口通过外送水泵P₅送出超高压反渗透产水PW；超高压反渗透装置UHPRO的浓水口接至MVR进料池T₃的进水口，MVR进料池T₃的出水口通过MVR进料泵P₃接至机械再压缩蒸发结晶装置MVR的进料口，机械再压缩蒸发结晶装置MVR的冷凝水出口接至MVR冷凝水池T₆的进水口，MVR冷凝水池T₆的出水口通过冷凝水外送泵P₆送出MVR冷凝水CW；机械再压缩蒸发结晶装置MVR的出盐口送出氯化铵NH₄Cl。从而真正达到资源化回收水与氯化铵、零排放的目的。

上述稀土碳沉废水和萃余液资源化处理装置，其中所述的预处理加药***包括氨水投加装置、重金属捕捉剂投加装置、混凝剂投加装置、加酸装置；其中氨水投加装置、重金属捕捉剂投加装置、混凝剂投加装置的出药口连接反应池的进药口，加酸装置的出药口连接管式微滤装置的出水口。在稀土碳沉废水的预处理段，通过投加氨水提升pH值至8～10，并通过投加重金属捕捉剂与混凝剂进行反应、浓缩过滤，将稀土碳沉废水中的重金属去除，最后再利用投加盐酸将pH值回调至5～7.5，以保证后续超高压反渗透正常工作。

上述稀土碳沉废水和萃余液资源化处理装置，其中所述的超高压反渗透加药***包括阻垢剂投加装置和还原剂投加装置，超高压反渗透装置包括精密过滤器、高压泵、超高压反渗透装置；其中阻垢剂投加装置和还原剂投加装置的出药口连接精密过滤器的进水口，精密过滤器、高压泵、超高压反渗透装置依次串接。针对预处理后的稀土碳沉废水通过投加阻垢剂与还原剂并利用精密过滤器来保护超高压反渗透膜，精密过滤器出水通过高压泵加压进入超高压反渗透，利用超高压反渗透的脱盐与浓缩的特性，超高压反渗透产水的TDS＜300mg/L，满足稀土萃取分离生产回用水的要求；而超高压反渗透浓水的TDS达到80000～100000mg/L，其主要成分为氯化铵，得以浓缩减量，有利于与萃余液混合进入后续的MVR蒸发结晶装置，最后产出氯化铵，冷凝水的TDS＜100mg/L，得以回用，真正实现了对稀土碳沉废水和萃余液进行资源化处理，回收超高压反渗透产水和MVR蒸发器冷凝水与氯化铵，达到了零排放的目的。

稀土碳沉废水和萃余液资源化处理方法，包括如下步骤：

1）萃余液处理，萃余液利用油浓缩池、陶瓷膜过滤装置、陶瓷膜循环泵进行循环过滤浓缩，将油浓缩到5～10%，从而回收萃取剂；除油后的萃余液直接去MVR蒸发器；

2）稀土碳沉废水预处理，稀土碳沉废水利用预处理设备调节pH、絮凝、反应、浓缩，去除稀土碳沉废水中的悬浮物与重金属离子，以利于后续超高压反渗透的运行；

3）超高压反渗透处理，预处理后的稀土碳沉废水利用超高压反渗透装置进行净化与浓缩，超高压反渗透产水的TDS＜500mg/L，回用生产；超高压反渗透浓水的TDS达到了80000～100000mg/L，浓缩的稀土碳沉废水直接去MVR蒸发器；

4）MVR蒸发结晶处理，除油后的萃余液和浓缩的稀土碳沉废水经MVR蒸发结晶装置产出纯度达到99%的氯化铵产品，其冷凝水的TDS＜100mg/L，得以回用，实现了对稀土碳沉废水和萃余液进行水与盐的资源化回收利用，达到了零排放的目的。

所述步骤1）萃余液处理，萃余液依次经过萃余液调节池、萃余液提升泵、油浓缩池、陶瓷膜过滤装置、陶瓷膜循环泵，通过陶瓷膜循环泵将萃余液在陶瓷膜过滤装置中进行循环过滤、分离、浓缩，利用陶瓷膜纳滤将萃余液中的油从0.1～0.5%浓缩到5～10%，并经过储油池、回收油回送泵送出回收油，从而回收利用萃取剂；除油后的萃余液直接去MVR蒸发器。

所述步骤2）稀土碳沉废水预处理，稀土碳沉废水依次经过稀土碳沉废水调节池、稀土碳沉废水提升泵、反应池、浓缩池、管式微滤装置、管式微滤循环泵，利用预处理加药***投加的氨水将稀土碳沉废水的pH值从3～6.5提升至8～10，同时通过投加重金属捕捉剂、混凝剂，在反应池、浓缩池进行絮凝、反应、浓缩，并利用管式微滤循环泵循环，在管式微滤装置进行浓缩过滤，去除稀土碳沉废水中的悬浮物与重金属离子，最后再利用投加盐酸将pH值回调至5～7.5，以利于后续超高压反渗透的运行。

所述步骤3）超高压反渗透处理，预处理后的稀土碳沉废水依次经过中间水池、增压泵、超高压反渗透装置，利用超高压反渗透加药***投加阻垢剂与还原剂来保护超高压反渗透膜，进而利用超高压反渗透装置对TDS为30000～65000mg/L的稀土碳沉废水进行净化与浓缩，超高压反渗透产水的TDS＜ 500mg/L，满足回用水的要求，经过超高压反渗透产水池、外送水泵回用于生产；超高压反渗透浓水的TDS浓缩到了80000～100000mg/L，浓缩的稀土碳沉废水直接去MVR蒸发器。

所述步骤4）MVR蒸发结晶处理，除油后的萃余液和浓缩的稀土碳沉废水依次经过MVR进料池、MVR进料泵、MVR（机械再压缩）蒸发结晶装置，利用MVR蒸发结晶装置产出纯度达到99%的氯化铵产品；MVR蒸发结晶装置冷凝水的TDS＜100mg/L，满足回用要求，经过MVR冷凝水池、冷凝水外送泵送出回用，从而实现了对稀土碳沉废水和萃余液进行水与盐的资源化回收利用，达到了零排放的目的。

实施例

下面根据实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

某稀土公司稀土萃取分离产生的氯化铵废水处理排放时严格控盐（项目所在地依据排放废水的含盐量阶梯收费），所以采用氯化铵废水处理零排放***。本装置废水有两股，一股为碳沉废水，氯化铵浓度约为5%，流量415.2m³/d；另一股为萃取废水（萃余液），氯化铵浓度约为18%，流量158.4m³/d。碳沉废水经过预处理，调节pH值，去除重金属离子、悬浮物后，经超高压反渗透装置浓缩减量后，浓缩液浓度达到10%以上，与经过深度除油处理的萃取废水混合后采用MVR蒸发器蒸发，产生的固体盐主要成分为NH₄Cl，作为肥料销售，产生的冷凝水回用。超高压反渗透装置产生的淡水也回用。从而达到零排放的目的。

本实施例是针对稀土萃取分离生产过程中产生的稀土碳沉废水和萃余液进行资源化处理的项目，其基本的工程设计如下：

1.设计进水水量与水质

设计进水的水质、水量如下表所示：

2.工艺***

稀土碳沉废水和萃余液资源化处理装置的工艺***结构如图2所示。

其中：管式膜装置污泥→污泥槽→污泥增压泵→板框压滤机→泥饼外运

陶瓷膜浓水→浓油回收箱→油回收泵→回收油

超高压反渗透淡水→回用水箱→回用水泵→回用水1

MVR冷凝水→MVR冷凝水箱→MVR冷凝水泵→回用水2

3.铜矿选矿废水处理回用***主要设计参数

稀土碳沉废水和萃余液资源化处理装置实施例的物料平衡关系如图3所示，水量平衡关系如图4所示。

4.铜矿选矿废水处理回用***主要设计参数

如图4所示的稀土萃取分离产生的高氨氮废水的资源化处理工艺，具体说明如下：

碳沉废水经超高压反渗透装置浓缩后与经除油处理后的萃取废水混合，经蒸发器蒸发成为氯化铵盐。

碳沉废水进入废水池贮存，经原水泵增压，先经换热器降温后进入管式膜装置，调节pH，去除悬浮物、重金属离子后，进入预处理产水箱，再经增压泵增压后进入精密过滤器，再经高压泵增压进入超高压反渗透装置脱盐浓缩，超高压反渗透淡水进入回用水箱，经回用水泵增压后输送回用；超高压反渗透浓水进入MVR进料箱。

萃取废水进入萃取废水池，经泵增压后进入陶瓷膜过滤除油装置，出水进入MVR进料箱，由MVR进料泵送入MVR蒸发***，经蒸发结晶、离心分离、干燥后，包装为袋装氯化铵。

5.***主要配置清单。

Claims

1.稀土碳沉废水和萃余液资源化处理装置，其特征是包括稀土碳沉废水调节池、反应池、浓缩池、管式微滤装置、中间水池、污泥池、污泥脱水装置、预处理加药***、超高压反渗透装置、超高压反渗透加药***、超高压反渗透产水池、MVR进料池、机械再压缩蒸发结晶装置、MVR冷凝水池、萃余液调节池、油浓缩池、陶瓷膜过滤装置、储油池；以及稀土碳沉废水提升泵、增压泵、MVR进料泵、污泥泵、外送水泵、冷凝水外送泵、萃余液提升泵、回收油回送泵、陶瓷膜循环泵、管式微滤循环泵；

2.根据权利要求1所述的稀土碳沉废水和萃余液资源化处理装置，其特征是所述的预处理加药***包括氨水投加装置、重金属捕捉剂投加装置、混凝剂投加装置、加酸装置；其中氨水投加装置、重金属捕捉剂投加装置、混凝剂投加装置的出药口连接反应池的进药口，加酸装置的出药口连接管式微滤装置的出水口。

3.根据权利要求1所述的稀土碳沉废水和萃余液资源化处理装置，其特征是所述的超高压反渗透加药***包括阻垢剂投加装置和还原剂投加装置，超高压反渗透装置包括精密过滤器、高压泵、超高压反渗透装置；其中阻垢剂投加装置和还原剂投加装置的出药口连接精密过滤器的进水口，精密过滤器、高压泵、超高压反渗透装置依次串接。