基于mbr和a2/o的廢舊鋰電池電解液及電解液廢水的處理方法
【專利說明】基于MBR和A2/0的廢舊鋰電池電解液及電解液廢水的處理方法
[0001]本發明申請是母案申請“一種回收處理廢舊鋰電池電解液及電解液廢水的處理方法”的分案申請，母案申請的申請號為2013105625669，母案申請的申請日為2013年11月12曰。
技術領域
[0002]本發明涉及到鋰電池電解液及電解液廢水的回收、無害化處理的各個過程，更加具體地說，涉及一種回收處理廢舊鋰電池電解液及電解液廢水的處理方法。
【背景技術】
[0003]鋰電池自1990年前后實現商業化以來，由于體積小、重量輕、充電速度快、使用溫度范圍廣和循環使用壽命長等優點，因而廣泛應用于攝像機、移動電話、筆記本電腦、攜帶測量儀等，它也是未來電動汽車首選的高能電源。目前鋰電池的正極材料由作為集流體的純鋁箔(厚度為0.0lmm)和黑色的正極活性物質涂層(厚度約0.08mm)組成。黑色涂層中約含有88%左右的正極材料鈷酸鋰或改性鈷酸鋰(以鎳酸鋰或錳酸鋰替代鈷酸鋰)或三元系的單一鈷、鎳、錳酸鋰，大約8%的乙炔黑導電劑和4%的PVD粘結劑。對廢舊鋰電池進行回收，不僅可以消除有害物質對環境的污染，而且可充分利用有用的資源，特別是資源稀少的鈷與鎳，因而經濟效益與社會效益十分顯著。現有處理廢舊鋰電池或廢料中分離回收的方法較多，主要有:
[0004]中國專利申請號200810178835.0公開了一種“從含有Co、N1、Mn的鋰電池的回收有價金屬的方法”，其采用250g/L鹽酸機械攪拌浸出鋰電池正極材料中的鈷、鎳、錳，或用硫酸和過氧化氫攪拌浸出，回收電池正極材料中的鈷、鎳、錳。該方法采用鹽酸溶解鈷酸鋰(錳酸鋰或鎳酸鋰)放出氯氣，對環境和勞動條件均有較大的影響;采用硫酸+雙氧水浸出雖然工藝可行，但雙氧水消耗高，處理成本高。中國專利申請號200810030494.2公開了 “一種環保的廢電池回收的酸浸萃取工藝”，該方法為:電池正極材料采用多段雙氧水+硫酸浸出，萃余液返回浸出寫信富集鋰，浸出渣返焙燒脫乙炔黑(炭)再返回浸出。通過多次逆流浸出，萃余液返回浸出，浸出不完全的電池經焙燒后再返回浸出，回收鈷、鎳及鋰。該方法采用多段浸出，萃余液返回浸出富集鎳，渣焙燒脫乙炔黑返回浸出，雖然鈷、鎳、鋰均可回收，但流程長，工藝復雜，操作十分不便。中國專利申請號200810028730.7公開了 “一種從廢舊鋰電池中回收、制備鈷酸鋰的方法”，正極材料粉碎焙燒堿溶脫鋁，加碳酸鋰煅燒制取鈷酸鋰，雖然工藝簡單，但脫鋁脫不完全，很難或根本不能保證產品質量，實際生產只能作為提鈷中間原料。
【發明內容】
[0005]本發明的技術目的在于克服現有技術的不足，克服現有回收技術的不徹底，處理不完全的問題，提供一種回收處理廢舊鋰電池電解液及電解液廢水的處理方法。
[0006]本發明的技術目的通過下述技術方案予以實現:
[0007]一種回收處理廢舊鋰電池電解液及電解液廢水的處理方法，按照下述步驟進行:
[0008]步驟I，利用第一單元將廢舊電解液進行處理
[0009]在所述步驟I中的處理過程中，選擇將廢舊電解液置于密閉容器中進行真空精餾，以得到碳酸酯類有機溶劑；
[0010]在所述步驟I中的處理過程中，選擇向電解液中添加硫酸氫鉀(KHSO4)，所述硫酸氫鉀的添加質量與廢舊電解液質量之比為8:1，然后進行高溫煅燒(例如在500攝氏度下煅燒5h)，冷卻后將煅燒得到的產品溶解后(例如采用90攝氏度去離子水攪拌溶解)，得到剩余電解液成份，向其中加入飽和KF水溶液后通過結晶以回收LiF晶體，采用0.0lmol/L的HF和5—1攝氏度去離子水水洗LiF晶體;所述飽和KF水溶液的添加量為剩余電解液成份體積的10—50%，優選30—50% ；
[0011 ]在上述的廢舊電解液處理過程中，產生廢氣，采用廢氣通入電解液廢水進行吸收，從而在廢水處理過程中去除。
[0012]步驟2，利用第二單元將電解液廢水進行處理
[0013]在本發明技術方案中，處理的廢舊電解液為廢舊鋰電池中的電解液，處理的電解液廢水主要是指在拆解鋰電池過程中清洗電極等部件和回收金屬過程中產生的廢水，并將廢舊鋰電池電解液經步驟I的處理后產生的廢氣通入電解液廢水進行吸收，從而在廢水處理過程中去除，同時將步驟I處理后的電解液剩余部分與電解液廢水混合后，一同利用第二單元進行電解液廢水處理，廢水中往往含有較高的C0D、金屬離子和難降解的有機物。
[0014]在所述步驟2中的處理過程中，所述電解液廢水首先進入調節池，然后依次進入第一混合沉淀池和第二混合沉淀池，優選在調節池與第一混合沉淀池之間設置芬頓氧化處理池，其中所述調節池用于均化水質和水量，以避免懸浮物沉淀；
[0015]由于電解液廢水的pH偏堿性(pH為7—10)，在采用芬頓(fenton)氧化處理鋰電池電解液廢水時，在電解液廢水進入芬頓氧化處理池之前加入硫酸，調節廢水pH〈3.5，在芬頓氧化處理池中添加雙氧水和二價鐵離子，催化降解廢水中的難降解中的有機物，增加廢水可生化性，同時生成的Fe3+通過混凝沉淀去除大量有機物。
[0016]經過芬頓氧化處理的電解液廢水呈現酸性，在進入第一混合沉淀池前向廢水中添加堿，例如氫氧化鈉或者氫氧化鉀，以使電解液廢水呈現堿性(pH>7)，在第一混合沉淀池中，以電解液廢水與氧化鈣19:1的質量比，投入氧化鈣，去除鋰離子電解液廢水的氟離子(電解液廢水中F—濃度一般為136mg/L—318mg/L)，水力停留時間至少2h，優選2—4h。
[0017]經過第一混合沉淀池處理后，出水中加入硫酸，調節電解液廢水呈現酸性pH〈3.5后進入第二混合沉淀池，加入質量分數為8% — 15%的FeCl3水溶液，投加量為電解液廢水質量的2% — 4%，水力停留時間至少2h，優選2—4h。
[0018]步驟3，利用第三單元將電解液廢水進行處理
[0019]將經過步驟2處理的電解液廢水進行第三單元進行處理，依次通過厭氧池、缺氧池、好氧池和膜生物反應器(MBR)，并分別設置活性污泥，以實現對電解液廢水的深度凈化，深度除憐脫氣，提尚出水的水質。
[0020]即采用A2/0與MBR組合工藝對電解液廢水進行進一步處理，由厭氧池、缺氧池和好氧池構成A2/0，并在各個處理池中分別設置活性污泥，MBR膜分離截留水中的活性污泥與大分子有機物，保留世代周期較長的微生物，可實現對污水深度凈化，同時硝化菌在系統內能充分繁殖，深度除磷脫氮，提高出水的水質。由甲醇為缺氧池提供碳源，由空氣為好氧池提供氧，同時在膜生物反應器和厭氧池之間設置回流污泥的管路，以實現活性污泥的回流;在好氧池的出水口和缺氧池的進水口之間設置回流混合液的管路，以實現A2/0中混合液的回流。
[0021]厭氧池:原污水及從MBR排出的含磷回流污泥同步進入該反應器，其主要功能是釋放磷，同時對部分有機物進行氨化;缺氧池:污水經厭氧反應器進入該反應器，其首要功能是脫氮，硝態氮是通過內循環由好氧反應器送來的，循環的混合液量較大，一般為2Q(Q—一原污水量)；好氧池，即為曝氣池:混合液由缺氧反應器進入該反應器，其功能是多重的，去除B0D、硝化和吸收磷都是在該反應器內進行的，這三項反映都是重要的，混合液中含有NO3-N，污泥中含有過剩的磷，而污