Решение за третиране на отпадъчни води от производството на батерии за електромобили (EV)

1. Източници на отпадъчни води, типични замърсители и характеристики на водата

Отпадните води, генерирани по време на производството на батерии за електромобили (EV), предимно се получават от ключови производствени процеси, включващи подготовката на катодни материали NCM (никел-кобалт-манган) и литий-желязо-фосфат (LFP), нанасянето на електродно покритие, възстановяването на разтворителя NMP, пълненето с електролит, формирането и класирането, почистването на батерийни клетки и оборудване, както и миенето на подовете в работилниците. Характеристиките на отпадните води значително се различават между отделните производствени процеси, като производството на батерии NCM обикновено води до по-сложни и силно замърсени отпадни води.

Отпадъчните води главно съдържат три категории замърсители:

• Опасни тежки метали – производствените линии за NCM генерират комплексиран никел (Ni), кобалт (Co) и манган (Mn), докато производството на LFP съдържа предимно високи концентрации на литий (Li). Тези метални комплекси е трудно да се отстранят чрез обичайните процеси на утаяване.
• Огнеупорни органични съединения – Предимно включващи N-метил-2-пиролидон (NMP), PVDF свързващи агенти и електролити на базата на карбонати. Общото количество химично потребено кислородно количество (COD) в комбинираните отпадъчни води обикновено варира между 5000–8000 mg/L, като биоразградимостта е изключително ниска (съотношение B/C < 0,2).
• Неорганични замърсители – Включващи високи концентрации на флуориди, фосфати и сулфати. Общото количество разтворени твърди вещества (TDS) в концентрираните отпадъчни води може да надвишава 28 000 mg/L, докато pH-то колебливо се променя в широк диапазон. Отпадъчните води са силно корозивни и подложени на значителни колебания както по хидравличен поток, така и по натоварване с замърсители.

Системите за третиране на отпадъчни води трябва да отговарят на строгите изисквания на GB 30484-2013 – Стандарт за изхвърляне на замърсители от батерийната индустрия.

2. Чести предизвикателства за клиентите

Изискванията за съответствие с екологичните норми за производителите на EV батерии продължават да стават все по-строги. Тежките метали като никел и кобалт, както и флуоридът, са обект на строги регулаторни ограничения, а дори и незначителни колебания в качеството на отпадъчните води могат да породят рискове за несъответствие с екологичните изисквания.

Традиционните технологии за пречистване имат ограничена ефективност при отстраняване на комплексирани тежки метали, изискват прекомерно дозиране на реагенти и генерират големи обеми опасни утайки, което води до високи експлоатационни разходи.

Огнеупорните органични съединения, като например НМР и остатъци от електролит, често предизвикват замърсяване на мембраните, запушване на оборудването и непланувани спирания, което влияе върху непрекъснатото производство на батерии.

В същото време високосолената сточна вода има ниска степен на възстановяване на ресурси, което води до загуба на ценни метали като литий, никел и кобалт. Обичайното стандартизирано третиращо оборудване не е проектирано да обработва високосолените, корозивни и променливи условия на сточните води, характерни за производството на литиево-йонни батерии, което води до слаба адаптивност и чести повреди на оборудването.

Освен това обичайните граждански съоръжения за третиране на сточни води заемат големи площи, предлагат ограничена автоматизация и не могат лесно да се адаптират към бързо разширяване на производствените мощности. Производителите на батерии все по-често изискват интегрирани, персонализирани решения за третиране на сточни води, специално проектирани за производството на EV батерии.

3. Процес на третиране и конфигурация на основното оборудване

За да се справим с уникалните характеристики на отпадъчните води от батерии за електромобили, използваме интегриран процес за пречистване, който включва:

Сепарирано събиране и предварителна обработка → Декомплексация и напреднала оксидация → Биологична обработка → Двойна мембранна десолация → MVR система за нулево отделяне на течности (ZLD)

Високонапрегнатите технологични отпадъчни води и отпадъчните води от почистване на оборудването се събират отделно преди уравняване и хомогенизиране. След това отпадъчните води постъпват в специализиран реактор за декомплексация, където стабилните комплекси на тежки метали се разграждат ефективно.

След това коагулацията и седиментацията, заедно с високоефективна система за премахване на флуориди, елиминират взвесените твърди вещества и по-голямата част от неорганните замърсители.

Прилага се озонов процес за напреднало окисление (AOP), за да се разградят упорити органични съединения като NMP, което значително подобрява биоразградимостта на отпадъчните води.

Биологичният етап за пречистване използва процес A/O + MBR за ефективно премахване на ХПК и амонячен азот.

За напреднало десолонизиране се използва антифулираща ултрафилтрационна (UF) система в комбинация с обратен осмозис (RO), която произвежда рециклирана вода високо качество, подходяща за повторна употреба в производствените процеси на батерии.

Концентрираната солена вода се подлага на допълнителна обработка чрез мембранна концентрация DTRO, последвана от изпаряване и кристализация с MVR, което осигурява почти нулево течно отхвърляне (ZLD).

Основното оборудване включва:

• Реактори за декомплексиране на тежки метали
• Системи за ефективно премахване на флуориди
• Микро/нано напреднали системи за окисление
• Мембранни филтрационни системи, устойчиви към замърсяване
• Изпарители с MVR
• Автоматични интелигентни системи за дозиране на химикали
• Системи за онлайн мониторинг на качеството на водата

4. Предимства на решението

Нашето решение е специално разработено, за да се справи с най-сложните аспекти на пречистването на отпадъчни води от производството на батерии за електромобили.

Системата постига ефективност от 99,9 % при премахване на комплексирани тежки метали и поддържа концентрацията на флуориди под 1 mg/L, като постоянно произвежда изпускателни води, които надвишават националните стандарти за изхвърляне.

Предлагаме напълно персонализирани проекти на оборудване, базирани на характеристиките на отпадъчните води, капацитета за пречистване, наличното монтажно пространство и плановете за бъдещо разширение на производството. Персонализираните корозионноустойчиви корпуси, износостойките конструкции, каналите за течност, устойчиви към запушване, и модулните конфигурации на оборудването гарантират надеждна работа при изключително солени, корозивни и променливи експлоатационни условия.

Всичко основно механично оборудване, електрически системи за управление и компоненти за водна обработка са сертифицирани според стандарти CE, UL и ISO и отговарят както на европейските директиви за безопасност на машините и електрическото оборудване, така и на северноамериканските изисквания за безопасност. Това гарантира отлична експлоатационна безопасност, надеждност и съответствие на международни проекти.

Собственият процес на обработка е специално оптимизиран за отпадни води с висока концентрация на органични замърсители, соли и тежки метали. Неговата превъзходна устойчивост към хидравлични и замърсителни натоварвания значително намалява замърсяването на мембраните и понижава честотата на поддръжка с повече от 65 %.

Системата постига повече от 90 % повторно използване на вода, като едновременно възстановява ценни метали като литий, никел и кобалт, което значително намалява консумацията на прясна вода, разходите за отстраняване на опасни отпадъци и загубите на суровини.

Модуларният интегриран дизайн намалява изискванията към инсталационното пространство с приблизително 40 % спрямо конвенционалните системи за пречистване и позволява гъвкаво бъдещо разширение на мощността.

Пълно автоматизирана интелигентна процесна контролна система непрекъснато оптимизира дозирането на химикали и експлоатационните параметри, като минимизира трудовите изисквания и осигурява изчерпателна документация за съответствие, подпомагаща екологичните инспекции и приемането на проекта.

5. Проектни препратки и подкрепяща документация

Успешно сме доставили системи за пречистване на отпадъчни води за множество водещи производители на EV батерии, като обхващаме както производствени обекти за NCM, така и за LFP батерии.

Типичен проект е проектът за производство на EV батерии с капацитет 8 GWh/година и нулево изхвърляне на течности (ZLD), с капацитет за пречистване на отпадъчни води от 800 м³/ден.

Системата постоянно рециклира обработената вода обратно в производствения процес, спестявайки приблизително 220 000 м³ прясна вода годишно и намалявайки генерирането на опасни отпадъци с повече от 50 %. Проектът успешно изпълни всички инспекции за екологично приемане.

Поддържащата документация включва:

• Патенти за собствена технология за пречистване на отпадъчни води
• Сертификати CE, UL и ISO
• Доклади за тестване на качеството на водата от независими страни
• Одобрителни документи за екологично приемане
• Образцови договори за сравними проекти
• Изчерпателна документация за гаранция за експлоатация и поддръжка

6. Обхват на услугите и процесът на сътрудничество

Предлагаме комплексни EPC „ключови“ решения за третиране на отпадъчни води, включващи проучване на площадката, характеризиране на отпадъчните води, лабораторни и пилотни изпитания, персонализирано инженерно проектиране на процеса, производство на нестандартно оборудване, поддръжка при гражданското строителство, инсталиране, пускане в експлоатация, консултации по съответствие с екологичните изисквания, експлоатация и поддръжка на системата, модернизации на процеса и дългосрочна доставка на консумативи.

Също са налични персонализирани решения за възстановяване на тежки метали и за възстановяване на ресурсите от отпадъчни води, базирани на изискванията на клиента.

Стандартен процес на сътрудничество

• Проучване на площадката и вземане на проби от вода – провеждане на проучване на място, събиране на проби от отпадъчни води и издаване на професионален анализ на качеството на водата.
• Персонализирано проектиране на процеса – Разработване на персонализирано решение за третиране, техническо предложение и комерсиална оферта въз основа на работните условия на предприятието.
• Производство на оборудване и строителство – Започване на персонализираното производство на оборудване и гражданското строителство след потвърждение на договора.
• Монтаж и пускане в експлоатация – Завършване на монтажа на оборудването, комплексното пускане в експлоатация на системата и пробната експлоатация до постигане на стабилно съответствие.
• Приемане на проекта и обучение – Подпомагане при приемането на проекта според изискванията за екологична съвместимост и предоставяне на изчерпателно обучение за операторите.
• Дългосрочна техническа поддръжка – Предоставяне на превентивна поддръжка, редовни инспекции, оптимизация на системата, модернизация на оборудването и техническа поддръжка след продажбата през целия жизнен цикъл.