一种基于气态膜法的三元锂离子电池废水处理系统的制作方法

本技术涉及一种用于处理锂电三元正极材料前驱体生产过程中产生的含氨氮、重金属离子废水的系统，采用气态膜法实现氨氮高效脱除与资源化回收，属于废水处理。

背景技术：

1、新能源产业的发展带动了锂电池尤其是三元材料锂电池产量的持续提高，作为锂离子电池的核心正极材料，三元材料生产及清洗过程中会产生大量成分复杂的工业废水，该类废水具有氨氮浓度高（通常为1000-5000mg/l），含盐量高，废水组分复杂，水质波动大等特点。

2、目前，现有处理技术存在以下问题：（1）处理模式粗放，多将母液与洗涤液混合处理，导致洗涤液“过度处理”浪费药剂，母液因稀释导致脱氮效率下降30%以上。（2）现有处理系统多为固定参数运行，难以应对三元废水组分波动大的问题，导致出水水质易超标，且能源与药剂消耗浪费严重。（3）系统协同性差，预处理、脱氮、蒸发等单元独立运行，缺乏参数联动，导致膜污染预警滞后、蒸发结晶易结块，系统运维成本高。（4）作为核心难题之一的氨氮处理，多使用吹脱（汽提）法，其受温度影响显著，冬季处理效率下降30%以上，且产生含氨废气造成二次污染。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是：现有废水处理系统氨氮去除效率低、系统稳定性差、资源回收不充分的缺陷，提供一种高效节能、抗污染能力强、能实现智能化运行的三元废水处理系统。

2、为了解决上述问题，本实用新型提供了一种基于气态膜法的三元锂离子电池废水处理系统，其包括母液处理系统及洗涤液处理系统，所述母液处理系统包括依次连通的母液调节池、破络合反应池、沉淀池、多级气态膜组件、蒸发装置、离心分离装置，破络合反应池还与碱液池连通，多级气态膜组件还与酸液池连通，离心分离装置内的液体通过管道与母液调节池或蒸发装置连通；所述洗涤液处理系统包括依次连通的预处理单元、反渗透浓缩单元，反渗透浓缩单元内设有反渗透膜，反渗透浓缩单元处理所得的浓液与母液调节池连通。所述反渗透浓缩单元根据进水盐分和压力，智能调节高压泵频率和回收率，在保证产水水质的同时降低能耗。并基于跨膜压差的变化趋势预测膜污染，优化化学清洗周期。

3、优选地，所述的多级气态膜组件为包括至少2个膜组件的管式气态膜脱氮装置；所述管式气态膜脱氮装置设有运行优化与预警系统，其包括设置于料液入口的氨氮浓度传感器、ph传感器、温度传感器和流量传感器，设置于膜组件进出口的压差传感器，设置于酸液循环系统中的ph传感器、密度传感器和液位传感器。该运行优化与预警系统被配置为根据上述传感器数据实时调整工艺参数，并在吸收液密度达到设定值时自动切换储罐并补充新鲜酸液。

4、优选地，所述的酸液池采用酸吸收箱。

5、优选地，所述破络合反应池、沉淀池内设有智能加药与排泥控制系统。

6、更优选地，所述破络合反应池内设有orp传感器、重金属离子浓度在线监测仪。

7、更优选地，所述沉淀池内设有浊度传感器。智能加药与排泥控制系统根据传感器反馈数据实时调节碱液投加量，并智能控制沉淀池的排泥周期与时长。

8、优选地，所述蒸发装置为机械蒸汽再压缩蒸发器、多效蒸发器、热力蒸汽再压缩蒸发器中的任意一种。

9、优选地，所述预处理单元依次包括洗液调节池、保安过滤器。

10、更优选地，所述蒸发装置处理所得的冷凝水与洗液调节池连通。

11、更优选地，所述保安过滤器与反渗透膜之间设有超滤膜。

12、本实用新型还提供了一种三元废水处理方法，使用上述废水处理系统，具体步骤包括：

13、s1：三元洗液进入预处理单元，经调节、过滤、超滤及反渗透处理后，清液回用，浓液进入母液调节池；

14、s2：三元母液在母液调节池均衡后，泵入破络合反应池，投加碱液进行破络合反应，随后进入沉淀池进行固液分离，产生的重金属污泥外运处置，上清液进入多级气态膜组件；

15、s3：将上清液泵入多级气态膜组件的管程，同时将酸吸收液从酸液池泵入其壳程并进行循环；废水中的游离氨透过膜孔被酸吸收液吸收生成铵盐；当酸液池内的酸吸收液中铵盐浓度达到饱和时，将其排出进行资源回收，并补充新鲜的酸吸收液；

16、s4：经气态膜脱氮后的废水进入蒸发装置进行浓缩蒸发，产生的冷凝水回用于母液调节池；

17、s5：蒸发浓缩后产生的晶浆进入离心分离装置进行固液分离，得到高纯度的铵盐晶体和母液，母液返回母液调节池或蒸发装置再次处理。

18、优选地，s2所述的碱液为氢氧化钠、氢氧化钙、生石灰中的至少一种。

19、优选地，s3所述的酸吸收液为硫酸、硝酸、盐酸中的至少一种，其质量浓度为5~10%。

20、本实用新型将气态膜法脱氮与智能化控制相结合，通过构建基于实时水质数据的参数优化机制，实现对关键运行参数的快速响应与动态调节，从而有效提升系统脱氮效率与运行稳定性。

21、与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

22、1、氨氮去除效率高且稳定：采用气态膜法脱氮，结合智能控制系统实时调节运行参数，不受废水温度及氨氮浓度波动影响，氨氮去除率稳定副产高纯度硫酸铵，实现资源回收。

23、2、系智能化运维：通过智能化监测，计算，实现膜污染预测、工艺参数自适应调整、设备状态智能诊断与预警，降低系统运行成本，减少人员干预。

24、3、运行成本降低：智能化控制减少药剂浪费，气态膜在线清洗程序减少膜组件更换频率，膜寿命延长，降低整体运行成本。

25、4、资源回收效率提升：确保氨回收过程的稳定性，提高硫酸铵等副产品的纯度和回收率。

1.一种基于气态膜法的三元锂离子电池废水处理系统，其特征在于，包括母液处理系统及洗涤液处理系统，所述母液处理系统包括依次连通的母液调节池（1）、破络合反应池（2）、沉淀池（3）、多级气态膜组件（4）、蒸发装置（5）、离心分离装置（6），破络合反应池（2）还与碱液池（7）连通，多级气态膜组件（4）还与酸液池连通，离心分离装置（6）内的液体通过管道与母液调节池（1）或蒸发装置（5）连通；所述洗涤液处理系统包括依次连通的预处理单元、反渗透浓缩单元，反渗透浓缩单元内设有反渗透膜（12），反渗透浓缩单元处理所得的浓液与母液调节池（1）。

2.如权利要求1所述的基于气态膜法的三元锂离子电池废水处理系统，其特征在于，所述的多级气态膜组件（4）为包括至少2个膜组件的管式气态膜脱氮装置；所述管式气态膜脱氮装置设有运行优化与预警系统，其包括设置于料液入口的氨氮浓度传感器、ph传感器、温度传感器和流量传感器，设置于膜组件进出口的压差传感器，设置于酸液循环系统中的ph传感器、密度传感器和液位传感器。

3.如权利要求1所述的基于气态膜法的三元锂离子电池废水处理系统，其特征在于，所述的酸液池采用酸吸收箱（8）。

4.如权利要求1所述的基于气态膜法的三元锂离子电池废水处理系统，其特征在于，所述破络合反应池（2）、沉淀池（3）内设有智能加药与排泥控制系统。

5.如权利要求4所述的基于气态膜法的三元锂离子电池废水处理系统，其特征在于，所述破络合反应池（2）内设有orp传感器、重金属离子浓度在线监测仪。

6.如权利要求4所述的基于气态膜法的三元锂离子电池废水处理系统，其特征在于，所述沉淀池（3）内设有浊度传感器。

7.如权利要求1所述的基于气态膜法的三元锂离子电池废水处理系统，其特征在于，所述蒸发装置（5）为机械蒸汽再压缩蒸发器、多效蒸发器、热力蒸汽再压缩蒸发器中的任意一种。

8.如权利要求1所述的基于气态膜法的三元锂离子电池废水处理系统，其特征在于，所述预处理单元依次包括洗液调节池（9）、保安过滤器（10）。

9.如权利要求8所述的基于气态膜法的三元锂离子电池废水处理系统，其特征在于，所述蒸发装置（5）处理所得的冷凝水与洗液调节池（9）连通。

10.如权利要求8所述的基于气态膜法的三元锂离子电池废水处理系统，其特征在于，所述保安过滤器（10）与反渗透膜（12）之间设有超滤膜（11）。