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一种同步处理Fenton铁泥并获得FePO4的资源化利用方法
技术领域
本发明属于Fenton铁泥资源化技术领域，涉及一种同步处理Fenton铁泥并获得FePO4的资源化利用方法。
背景技术
Fenton氧化技术是一种高效的高级氧化技术，其原理是H2O2在Fe2+的催化下产生·OH，·OH是一种氧化性非常强的自由基，可以将大分子难降解有机物氧化成小分子，提高废水的可生化性，广泛地应用于化工、印染等废水处理中。但传统Fenton氧化过程后，通过加碱调节Fenton出水去除Fe3+，反应过程中会产生大量的铁泥。铁泥成分主要以Fe(OH)3为主，成分复杂，有浸出毒性，在大多数地区都被当作危废处理，处理成本几千元/吨。不但，铁泥的处理成本非常高，而且，铁泥的处理过程非常复杂，主要是通过填埋、堆存或钢厂回收等无害化处理，铁泥处理过程会对环境产生较大的破坏。Fenton氧化技术的副产生物-铁泥带来严重的经济问题和社会环境问题。
FePO4是一种重要化工原材料，主要用途是制造磷酸铁锂电池材料。随着电动车技术的不断成熟和国家政策的支持，电动车的销量越来越大，逐渐取代燃油车成为主流，电动车电池的需求量也逐渐增大。
因此，寻求一种同步处理Fenton铁泥并获得FePO4的资源化方法具有十分重要的意义。
本发明专利利用污水处理厂Fenton氧化工艺的副产物，在线制备FePO4，不但极大削减了铁泥的产生量，而且实现了铁泥的资源化利用。
发明内容
为了解决现有Fenton氧化技术产生大量Fenton铁泥危废的技术问题，本发明旨在提供一种同步处理Fenton铁泥并获得FePO4的资源化利用方法，该方法避免了Fenton氧化后加碱调节产生大量以Fe(OH)3为主的成分复杂的Fenton铁泥危废，可直接在线制得FePO4为主的磷铁化合物，经过提纯后可以作为锂电池磷酸铁锂的原材料，实现Fenton铁泥的资源化利用和FePO4产品的获得，非常适用于Fenton工艺的改造，具有极大的经济效益和环境效益。
为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
一种同步处理Fenton铁泥并获得FePO4的资源化利用方法，Fenton氧化后出水不调pH直接进入一级沉淀池，一级沉淀池出水进入反应池，所述反应池中加入碱性磷酸盐混合物与Fe3+反应，反应池出水进入二级沉淀池得到FePO4粗产品，二级沉淀池出水经过纳滤系统，纳滤系统出水达标排放或做为杂用水回用，纳滤浓缩液回流到反应池。
作为优选，所述Fenton氧化的进水pH为3～4，本发明通过调节Fenton氧化反应塔进水的废水和稀硫酸的比例，使Fenton氧化进水pH为3～4，此pH条件下既能满足Fenton氧化反应正常运行，又能减少FePO4制备过程中碱盐的投加量；经Fenton氧化反应后，Fenton氧化出水可不调pH直接进入一级沉淀池，通过少量Fe3+形成Fe(OH)3胶体，沉淀去除出水中的胶体、有机物和悬浮物等，减少FePO4粗产品的杂质
作为优选，所述的碱性磷酸盐混合物为Na3PO4、Na2HPO4和Na2CO3的混合物，其中磷酸盐与Fenton氧化进水中的铁盐的质量比为1.0-3.0，Na3PO4、Na2HPO4和Na2CO3的质量比为1-3：2-3：0.5-1。本发明中的碱性磷酸盐混合物具有优良的pH缓冲能力，Na3PO4和Na2CO3都为较强的碱性盐，Na2HPO4作为缓冲物质，碱性磷酸盐混合物三者协同降低反应体系的pH，加快FePO4的形成，减少铁盐的副产物和络合物。
作为优选，所述反应池内设置曝气搅拌，气水比为2～8，用于去除废水中的CO2。
作为优选，所述FePO4粗产品经提纯后作为锂电池磷酸铁锂的原材料。
作为优选，所述的纳滤系统的纳滤膜为NF90或NF270，其对磷酸盐有很高的去除率，可以保证废水出水磷成分达标，过量的磷酸盐经过浓缩后回流到反应池，继续循环使用。
本发明通过调节Fenton氧化反应塔进水的废水和稀硫酸的比例，使Fenton氧化塔进水pH为3～4，此pH条件下既能满足Fenton氧化反应正常运行，又能减少FePO4制备过程中碱的投加量；经Fenton氧化反应后，Fenton氧化出水可不调pH直接进入一级沉淀池，通过少量Fe3+形成Fe(OH)3胶体，沉淀去除出水中的胶体、有机物和悬浮物等；一级沉淀池出水进入反应池，在反应池内加入Na3PO4、Na2HPO4和Na2CO3的碱性磷酸盐混合物与Fe3+反应生成以FePO4为主的磷铁化合物，反应池出水进入二级沉淀池得到FePO4粗产品，经提纯后作为锂电池磷酸铁锂的原材料；二级沉淀池出水经过对磷酸盐有很高的去除率的纳滤膜，纳滤系统出水达标排放或做为杂用水回用，含过量磷酸盐的浓缩液则回流到反应池，继续循环使用，同步实现了Fenton铁泥的资源化利用和FePO4产品的获得，具有极大的经济效益和环境效益。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
1、本发明避免了Fenton氧化后加碱调节产生大量以Fe(OH)3为主的成分复杂的Fenton铁泥危废，在废水处理的过程中即可实现Fenton铁泥的同步处理。
2、本发明在废水处理的过程中，新增磷酸盐反应池，Fenton氧化出水可不加碱调pH直接通过一次沉淀后进入反应池，然后在反应池中投加碱性磷酸盐混合物与Fe3+反应得到FePO4粗产品。
总之，本发明的方法既避免了大量Fenton铁泥危废的产生，又能直接在线制得FePO4为主的磷铁化合物，同步实现Fenton铁泥的资源化利用和FePO4产品的获得，非常适用于Fenton工艺的改造，具有极大的经济效益和环境效益。
附图说明
图1为本发明的一种同步处理Fenton铁泥并获得FePO4的资源化利用方法的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面将通过实施例对本发明作例进一步详述，这些描述并不是要对本发明的内容作进一步的限定。本领域的技术人员应理解，对本发明内容的技术特征所做的等同替换，或相应的改进，仍属于本发明的保护范围之内。
实施例1
以某工业园区污水处理厂为例，工业园区污水处理厂采用Fenton工艺作为深度处理工艺，利用工业污水处理厂在线制备FePO4。Fenton反应塔的进水流量为50m3/h，进水COD100mg/L，总磷2mg/L，双氧水的添加量为5kg/h，FeSO4的添加量为10kg/h，通过在线添加稀硫酸，使Fenton氧化塔进水pH为3.5，经过Fenton氧化反应，Fenton反应塔出水COD为60mg/L，Fe3+为75mg/L，总磷1mg/L，然后Fenton氧化塔出水不调pH直接进入一级沉淀池，去除Fenton出水的悬浮物、有机物和胶体等，一级沉淀池出水COD 50mg/L，Fe3+为70mg/L，再进入反应池，在反应池内加入Na3PO4、Na2HPO4和Na2CO3的混合盐与Fe3+反应，Na3PO4、Na2HPO4和Na2CO3的添加量分别为4kg/h，6kg/h和1.5kg/h，反应池出水进入二级沉淀池得到FePO4粗产品，FePO4粗产品的产量为7.5kg/h，纯度≥85％，二级沉淀池出水COD为40mg/L，磷酸盐浓度20mg/L，Fe3+为1mg/L，二级沉淀池出水经过纳滤膜为NF90的纳滤系统，纳滤系统出水COD为30mg/L，磷酸盐浓度小于0.5mg/L，Fe3+小于0.05mg/L，浓缩液COD为80mg/L，磷酸盐浓度100mg/L，纳滤回收率80％，Fe3+为5mg/L，回流到反应池进行循环反应。
实施例2
以某工业园区污水处理厂为例，工业园区污水处理厂采用Fenton工艺作为深度处理工艺，利用工业污水处理厂在线制备FePO4。Fenton反应塔的进水流量为100m3/h，进水COD200mg/L，总磷2mg/L，双氧水的添加量为30kg/h，FeSO4的添加量为50kg/h，通过在线添加稀硫酸，使Fenton氧化塔进水pH为3.5，经过Fenton氧化反应，Fenton反应塔出水COD为80mg/L，Fe3+为150mg/L，总磷1mg/L，然后Fenton氧化塔出水不调pH直接进入一级沉淀池，去除Fenton出水的悬浮物、有机物和胶体等，一级沉淀池出水COD 60mg/L，Fe3+为350mg/L，再进入反应池，在反应池内加入Na3PO4、Na2HPO4和Na2CO3的混合盐与Fe3+反应，Na3PO4、Na2HPO4和Na2CO3的添加量分别为25kg/h，35kg/h和8kg/h，反应池出水进入二级沉淀池得到FePO4粗产品，FePO4粗产品的产量为35kg/h，纯度≥85％，二级沉淀池出水COD为50mg/L，磷酸盐浓度50mg/L，Fe3+为5mg/L，二级沉淀池出水经过纳滤膜为NF270的纳滤系统，纳滤系统出水COD为40mg/L，磷酸盐浓度小于0.5mg/L，Fe3+小于0.05mg/L，浓缩液COD为80mg/L，磷酸盐浓度200mg/L，纳滤回收率75％，Fe3+为20mg/L，回流到反应池进行循环反应。
