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三元前驱体废水处理技术

三元动力电池材料前驱体(简称“三元前驱体”)的生产过程中产生的废水水质简洁，处理难度大。承受传统工艺处理时本钱高、效果差。笔者承受汽提+反渗透膜+MVR工艺处理该类废水，对其可行性及优点进展介绍。

1、三元前驱体废水传统处理工艺

三元前驱体废水性质

三元前驱体通常由三元液(硫酸镍、钴、锰的混合溶液)、液碱与氨水在确定条件下液相合成，再经陈化、固液分别、流水洗涤、枯燥、过筛、除铁、包装等工序制成成品。固液分别和流水洗涤环节分别产生母液和洗涤水，其中三元前驱体的母液pH为12～13，金属离子(Co2++Ni2++Mn2+)质量浓度约100mg/L，氨氮约5～10g/L，硫酸钠约100～150g/L;洗涤水pH为6～8，金属离子(Co2++Ni2++Mn2+)质量浓度约20mg/L，氨氮约1～2g/L，硫酸钠约10～15g/L。每生产1t三元前驱体约产生15m3母液、约10m3洗涤水，水量较大。母液和洗涤水的水质根本一样，但浓度差异较大，导致处理工艺难度大、本钱高、效果差。

传统处理工艺

汽提+冷冻结晶工艺

将母液和洗涤水混合均匀后，承受汽提工艺处理，回收氨水循环利用，重金属(Co2++Ni2++Mn2+)生成氢氧化物

〔Co(OH)2+Ni(OH)2+Mn(OH)2〕，汽提排水经调整pH后，用冷冻结晶

工艺回收硫酸钠。该工艺流程简洁，但洗涤水与母液混合后废水中的氨氮降低，影响了汽提回收氨氮的效率，同时需要增大汽提的设计处理力气，汽提的投资和运行本钱增加。承受冷冻结晶工艺时，硫酸钠的去除率约为50%，排水中盐分约为50g/L，难以满足日益严格的环保排放标准要求。

汽提+传统脱氨+冷冻结晶工艺

该工艺将母液与洗涤水分开处理。母液用汽提工艺除氨氮后，承受冷冻结晶工艺除硫酸钠。洗涤水承受生化法、吹脱法、折点加氯法和化学沉淀法等传统氨氮废水处理工艺处置。但承受生物法处理时占地面积大，且洗涤水中的高浓度盐分会对微生物产生抑制作用，导致处理效率降低;承受吹脱法、折点加氯和化学沉淀法存在处理效果差、费用高、产生二次污染等问题。传统工艺已不能到达环保排放标准要求。

承受传统处理工艺存在处理效率低，运行费用高、硫酸钠回收率低，排水盐分高、存在二次污染等问题，因此迫切需要承受工艺处理三元前驱体废水。

2、汽提+反渗透膜+MVR组合工艺介绍

工艺流程

该方案整体工艺流程如图1所示。

由图1可知，母液和洗涤水分开进展收集与处理。母液承受汽提系统处理，在进汽提塔前预调整pH≥12(一般母液的原始pH为12～13，满足进水要求)，使氨以游离状态存在于水中，再送入汽提精馏塔，在塔釜通入蒸汽将氨气从水中蒸出来，氨气在塔顶换热冷却后冷凝成20%的氨水回用，蒸氨后的液体(氨氮15mg/L，钴、镍、锰等重金属在碱性条件下已自然沉淀)再送入过滤装置固液分别回收重金属，固液分别后的废水经调整pH至中性后，送MVR系统蒸发。依据实际生产状况，建设多套汽提装置，以1套2500m3/d汽提装置为例，因三元前驱体废水中的氯离子10mg/L，设备材质以316不锈钢为主，主要设备材质见表1。汽提实际运行本钱约为10元/m3，主要本钱是

蒸汽和电。

机械蒸汽再压缩(MVR)是将蒸发过程的二次蒸汽用压缩机进展压缩，提高其温度、压力，重作为热源加热蒸发物料，消耗少量电能即可循环利用蒸汽，削减外部蒸汽用量，是一种高效节能的蒸发工艺。脱氨废水进入MVR后，可将全部废水变为蒸馏水，返回生产车间作为洗涤水;蒸发回收的硫酸盐作为工业副产品，生产经济效益。以其中1套2500m3/dMVR设备为例，其参数如表2所示。因进水中氯离子10mg/L，其材质以316L不锈钢为主，设备运行本钱约16元/m3，主要本钱为电和蒸汽。

洗涤水承受多级反渗透膜技术进展处理，先调整pH至5～6，送超滤装置去除少量悬浮物，再送多级RO反渗透膜系统，膜产浓水性质类似母液，合并至母液进汽提装置处理，膜产渗透液已达标，各项指标接近纯水，可作为产品洗涤水回用于生产。以实际生产运行的5000m3/d反渗透膜系统为例，设备主要参数见表3，其运行本钱约9元/m3，主要本钱是电。

工艺效果

经一段时间的连续跟踪检测，该工程生产过程中的副产品：氨水、元明粉、蒸馏水及膜渗透液均满足工艺回用要求以及相关产品质量标准，可完全回用于生产和销售，相关监测结果见表4～表6。

3、汽提+反渗透膜+MVR组合工艺可行性

承受汽提+反渗透膜+MVR组合工艺处理三元前驱体废水，可实现废水中的氨、重金属的回收及循环再利用;副产元明粉可作为化工原料外售