معالجة مياه الصرف الناتجة عن بطاريات تخزين الطاقة

١. مصادر مياه الصرف، الملوثات النموذجية وخصائص المياه

تتكوَّن مياه الصرف الناتجة عن تصنيع بطاريات تخزين الطاقة أساسًا خلال ست مراحل إنتاج رئيسية: تركيب مادة الكاثود، وطلاء الأقطاب، وملء الإلكتروليت وتكوين البطارية، وتنظيف خلايا البطاريات، وإنتاج ماء فائق النقاء، وتنظيف أرضيات ورشة التصنيع.

في إنتاج بطاريات فوسفات الليثيوم الحديدي (LFP)، تتميَّز مياه الصرف بأنها حمضية وتحتوي على تركيزات عالية من الفوسفور والليثيوم. أما في إنتاج بطاريات نيكل-كوبالت-منغنيز (NCM)، فتتكوَّن مياه الصرف التي تحتوي على مركبات معقدة من النيكل والكوبالت والمنغنيز، بينما ينتج تحضير الإلكتروليت مياه صرف عضوية تحتوي على الفلورايد. بالإضافة إلى ذلك، تُفرِغ أنظمة ماء فائق النقاء تيارات مركَّزة ذات ملوحة عالية.

تحتوي مياه الصرف على ثلاث فئات رئيسية من الملوثات:

• المعادن الثقيلة، ومنها الليثيوم (Li) والنيكل (Ni) والكوبالت (Co) والمنغنيز (Mn) والحديد (Fe) والنحاس (Cu) والألومنيوم (Al)، وكثير منها موجود على هيئة معقدات مستقرة يصعب إزالتها بالترسيب التقليدي.
• الملوثات العضوية، وبشكل رئيسي مذيب الـN-Methyl-2-pyrrolidone (NMP)، والكهرل القائم على الكربونات، ومواد الربط من نوع PVDF. وتتراوح مستويات الطلب الكيميائي للأكسجين (COD) عادةً بين ٣٠٠٠ و٨٠٠٠ ملغ/لتر، مع انخفاض قابلية التحلل الحيوي.
• الملوثات غير العضوية، ومنها الفلورايد والفوسفات والسُّلفات، مع تجاوز إجمالي المواد الصلبة الذائبة (TDS) لقيمة ٢٥٠٠٠ ملغ/لتر، وتقلُّب درجة الحموضة (pH) بين ٢ و١٢.

تتميَّز مياه الصرف الناتجة بملوحتها العالية وقوتها التآكلية الشديدة، وتقلُّباتها الكبيرة في معدل التدفُّق وجودة المياه، ويجب أن تتوافق مع متطلبات الإطلاق الصارمة المنصوص عليها في المعيار الصيني GB 30484-2013 – «معيار إطلاق الملوثات لصناعة البطاريات».

٢. التحديات الشائعة التي تواجه العملاء

تتفاقم متطلبات الامتثال البيئي في قطاع بطاريات تخزين الطاقة بشكلٍ متزايد. وتُعَدّ المعادن الثقيلة والفلورايد وطلب الأكسجين الكيميائي (كود) مؤشرات رقابية رئيسية، حيث قد يؤدي أي تذبذب طفيف في جودة مياه الصرف إلى عدم الامتثال وفرض عقوبات بيئية.

وتتطلب أنظمة المعالجة التقليدية عادةً كميات مفرطة من المواد الكيميائية، وتُنتج كميات كبيرة من الحمأة الخطرة، ما يترتب عليه ارتفاع تكاليف التشغيل والتخلص.

وغالبًا ما تفشل معدات المعالجة الموحَّدة في معالجة التحديات الفريدة التي تواجهها هذه الصناعة، مثل إزالة المعادن الثقيلة المرتبطة معقدات أو انسداد أغشية الترشيح الناجم عن مياه الصرف ذات الملوحة العالية. كما أن عمليات إيقاف النظام المتكررة للصيانة تؤثر سلبًا على التشغيل المستمر للمصنع.

وفي الوقت نفسه، غالبًا ما تضيع معادن قيمة مثل الليثيوم والنيكل في مياه الصرف، ما يؤدي إلى ضعف استرداد الموارد وخسائر اقتصادية غير ضرورية.

مع استمرار توسع قدرة الإنتاج، تتطلب مرافق معالجة مياه الصرف الصحي الخرسانية التقليدية مساحات كبيرة، وتوفر أتمتة محدودة، ويصعب ترقيتها. وتزداد حاجة القطاع بشكل متزايد إلى حلول متكاملة ومخصصة لمعالجة مياه الصرف الصحي، صُمّمت خصيصًا لإنتاج بطاريات تخزين الطاقة.

٣. عملية المعالجة وتكوين المعدات الأساسية

لعلاج الخصائص المعقدة لمياه الصرف الصحي الناتجة عن إنتاج بطاريات تخزين الطاقة بكفاءة، نستخدم عملية معالجة متكاملة تشمل:

الجمع المنفصل والمعالجة الأولية → الأكسدة المتقدمة → المعالجة البيولوجية → إزالة الأملاح باستخدام أغشية متقدمة → التبلور باستخدام نظام MVR لتحقيق انبعاث شبه صفري للسوائل (ZLD)

أثناء المعالجة المبدئية، تُجمَع تيارات مياه الصرف المختلفة بشكل منفصل وتُعالَج عبر خزانات التماثل وضبط درجة الحموضة ومفاعلات إزالة المعقدات وعمليتي التخثير والترسيب على مرحلتين وأنظمة الطفو بالهواء المذاب (DAF) لإزالة المواد العالقة والمعادن الثقيلة ومعظم مركبات الفلورايد بكفاءة عالية.

للمركبات العضوية المقاومة للتحلل، تُطبَّق عمليات الأكسدة المتقدمة مثل أكسدة فنتون أو الأوزون لتفكيك الجزيئات العضوية المعقدة وتحسين قابلية التحلل الحيوي بشكل ملحوظ.

تستخدم مرحلة المعالجة البيولوجية تسلسل UASB + نظام الأكسدة والاختزال ثنائي المرحلة (A/O) + وحدة الترشيح بالغشاء الحيوي (MBR) لإزالة الطلب الكيميائي للأكسجين (COD) ونيتروجين الأمونيا والفسفور الكلي بكفاءة.

لتحلية المياه المتقدمة، يُستخدم نظام تناضح عكسي (RO) مقاوم للتلوث مدمج مع نظام إزالة الأيونات كهربائيًا (EDI) لإنتاج ماء معاد تدويره عالي الجودة، مناسب لإعادة الاستخدام في إنتاج البطاريات وعمليات التنظيف.

يتم معالجة التراكيز النهائية عالية الملوحة باستخدام تركيز غشائي DTRO يتبعه تبخر وترسيب بالتبخير الميكانيكي المُعاد تدويره (MVR)، ما يؤدي إلى تصلّب الملح وتحقيق انبعاث سائل شبه صفري.

تشمل المعدات الأساسية:

• خزانات تسوية مصنوعة من البولي إيثيلين (PE) مقاومة للأحماض والقلويات
• محطات تفاعل ربط المعادن الثقيلة
• أنظمة الأوزون الميكروية/النانوية للأكسدة
• أنظمة ترشيح الأغشية المضادة للتلوث
• مكثفات التبخر بالتبخير الميكانيكي المُعاد تدويره (MVR)
• أنظمة المراقبة الآلية عبر الإنترنت لجودة المياه
• لوحات التحكم الذكية لإضافة المواد الكيميائية

٤. مزايا الحل

حل معالجة مياه الصرف الخاص بنا مُصمَّم خصيصًا لتصنيع بطاريات تخزين الطاقة.

وبدمج تقنية إزالة الفلوريد ذات المرحلتين مع تقنية الالتقاط العميق بواسطة راتنجات مخلِّبة، يزيل النظام بكفاءة المعادن الثقيلة المرتبطة مع الفلوريد، ويضمن أن جودة المياه المعالَجة تفوق باستمرار متطلبات الإطلاق الوطني، مما يقلل من مخاطر عدم الامتثال البيئي.

نقدِّم معداتٍ غير قياسيةٍ ومصممةٍ خصيصًا وفقًا لخصائص مياه الصرف، وتخطيط المحطة، والتوسُّع المستقبلي في الإنتاج. وتضمن الهياكل المُعزَّزة المقاومة للتآكل، والممرات الانسيابية المقاومة للانسداد، والأبعاد المُحسَّنة للمعدات التشغيل الموثوق به في ظروف مياه الصرف ذات الملوحة العالية والتآكل الشديد والتقلبات الكبيرة.

جميع المعدات الميكانيكية الأساسية وأنظمة التحكم الكهربائي ومكونات معالجة المياه معتمدة وفق معايير CE وUL وISO، ما يحقق متطلبات السلامة الأوروبية والأمريكية الشمالية على حد سواء، ويدعم الامتثال العالمي للمشاريع وقبولها.

يقدِّم النظام مقاومةً استثنائيةً لتقلبات حمل السوائل الهيدروليكية والملوِّثات. ويحقِّق جمع مياه الصرف الصحي بشكل منفصل تثبيتًا فعّالًا لجودة المياه الداخلة، بينما تقلِّل تقنية الأغشية المقاومة للتلوُّث تكرار الصيانة ووقت توقُّف المعدات بنسبة تزيد على ٧٠٪.

يمكن أن تتجاوز معدلات إعادة استخدام المياه ٩٠٪، في حين يمكن استعادة المعادن القيِّمة مثل الليثيوم والنيكل في الوقت نفسه، ما يقلِّل استهلاك المياه العذبة وتكاليف التخلُّص من النفايات الخطرة بشكلٍ كبير.

يتطلَّب التصميم المدمج الوحدوي مساحة تركيب أقل بنحو ٤٠٪ مقارنةً بالأنظمة التقليدية القائمة على الإنشاءات المدنية، ويسمح بتوسيع السعة مستقبلًا بشكلٍ مرن. وتؤمِّن التشغيل الذكي الكامل الآلي تحسينًا مستمرًّا لجرعات المواد الكيميائية والتداول الداخلي للنظام مع تقليل التدخل اليدوي إلى أدنى حدٍّ ممكن.

وبالإضافة إلى ذلك، نقدِّم وثائق فنية شاملة تدعم عمليات تقييم الأثر البيئي (EIA) وقبول المشاريع وطلبات تصاريح الإطلاق.

٥. المشاريع المرجعية والوثائق الداعمة

أكملنا بنجاح العديد من مشاريع معالجة مياه الصرف الصحي لشركات تصنيع بطاريات تخزين الطاقة في مقاطعات قوانغدونغ وجيانغسو وهونان ومناطق أخرى، ونمتلك خبرة واسعة في خدمة مرافق إنتاج البطاريات القائمة على فوسفات الليثيوم الحديدي (LFP) والنيكل-كوبالت-منغنيز (NCM).

ويُعتبر مشروع رائد هو مشروع بطاريات تخزين طاقة ليثيوم-حديد-فوسفات (LFP) بسعة ٦ جيجاواط ساعة سنويًّا، يطبّق نظام التخلّص الكامل من السوائل (ZLD)، وبقدرة معالجة لمياه الصرف تبلغ ٥٥٠ مترًا مكعبًا يوميًّا.

وتُعاد معالجة المياه الناتجة واستخدامها بشكل مستمر في عمليات تنظيف الأقطاب الكهربائية، ما يحقّق وفورات سنوية في استهلاك المياه العذبة تقدّر بـ ١٨٠.٠٠٠ متر مكعب، ويقلّل من إنتاج النفايات الخطرة بنسبة ٥٥٪. وقد نجح المشروع في اجتياز عمليات التفتيش البيئية للقبول النهائي من أول محاولة.

تشمل الوثائق الداعمة:

• شَهَادَاتِ CE و UL و ISO
• براءات اختراع لعمليات معالجة مياه الصرف الصحي الخاصة
• تقارير الاختبارات الخارجية لجودة المياه
• وثائق الموافقة البيئية الرسمية
• عقود مرجعية لمشاريع مماثلة رائدة
• اتفاقيات ضمان شاملة للتشغيل والصيانة

٦. نطاق الخدمة وعملية التعاون

نقدّم خدمات شاملة لتنفيذ مشاريع معالجة مياه الصرف الصحي وفق نموذج التوريد الكامل (EPC)، تشمل دراسة الموقع، وتحليل خصائص مياه الصرف، واختبارات التشغيل التجريبية، وهندسة العمليات المُصمَّمة خصيصاً، وتصنيع المعدات غير القياسية، والأعمال المدنية، والتركيب، والتشغيل التجريبي، ودعم الامتثال البيئي، والتشغيل والصيانة السنوية، وتحديثات النظام، وتوفير المستهلكات طوال عمر النظام.

يمكن أيضًا توفير خدمات مُخصَّصة مثل استرجاع الموارد من مياه الصرف الصحي واسترجاع المعادن القيِّمة وفقًا لمتطلبات العميل.

عملية التعاون القياسية

• مسح الموقع وأخذ عينات المياه – إجراء تحقيق ميداني، وتحليل لمياه الصرف، وإصدار تقرير احترافي لتقييم نوعية المياه.
• تصميم حلٍّ مخصّص – وضع عملية معالجة مُصمَّمة خصيصاً، وعرض سعر تفصيلي، وتخطيط ثلاثي الأبعاد لموقع المحطة استناداً إلى ظروف الإنتاج.
• تصنيع المعدات والبناء – الشروع في تصنيع المعدات المخصصة والبناء المدني الميداني بعد تأكيد العقد.
• التركيب والتشغيل التجريبي – إنجاز عمليات التركيب، واختبار النظام المتكامل، والتشغيل التجريبي لضمان الاستقرار والامتثال.
• قبول المشروع والتدريب – المساعدة في إجراءات القبول البيئي وتوفير تدريب شامل للمشغلين.
• الدعم الفني طويل الأجل – تقديم خدمات التشغيل الميدانية، والتفتيش المجدول، وصيانة المعدات، وترقيات النظام، والدعم الفني مدى الحياة.