Úprava odpadních vod z výroby akumulátorů pro ukládání energie

1. Zdroje odpadních vod, typické kontaminanty a vlastnosti vody

Odpadní vody z výroby akumulátorů pro ukládání energie vznikají především ve šesti klíčových výrobních fázích: syntéza katodového materiálu, nanášení elektrodové vrstvy, plnění elektrolytem a formování, čištění článků baterií, výroba ultracílé vody a čištění podlah v dílnách.

U výroby baterií typu Lithium Iron Phosphate (LFP) jsou odpadní vody charakterizovány především kyselými proudy s vysokou koncentrací fosforu a lithia. U výroby baterií typu Nickel Cobalt Manganese (NCM) vznikají odpadní vody obsahující komplexní sloučeniny niklu, kobaltu a manganu, zatímco příprava elektrolytu vytváří organické odpadní vody obsahující fluoridy. Kromě toho systémy ultracílé vody vypouštějí koncentrované proudy s vysokým obsahem solí.

Odpadní vody obsahují tři hlavní kategorie kontaminantů:

• Těžké kovy, včetně lithia (Li), niklu (Ni), kobaltu (Co), manganu (Mn), železa (Fe), mědi (Cu) a hliníku (Al), z nichž mnohé existují ve stabilních komplexních formách, které je obtížné odstranit pomocí běžného srážení.
• Organické kontaminanty, především N-methyl-2-pyrrolidon (NMP), elektrolyty na bázi karbonátů a pojivové látky PVDF. Hladina chemické spotřeby kyslíku (COD) se obvykle pohybuje v rozmezí 3 000 až 8 000 mg/L, přičemž biologická rozložitelnost je nízká.
• Anorganické kontaminanty, včetně fluoridů, fosfátů a síranů, s celkovým obsahem rozpuštěných látek (TDS) přesahujícím 25 000 mg/L a pH kolísajícím mezi 2 a 12.

Odpadní voda vykazuje vysokou salinitu, silnou korozivitu, výrazné kolísání průtoku i kvality vody a musí splňovat přísné požadavky na vypouštění stanovené v normě GB 30484-2013 – Norma pro vypouštění znečišťujících látek z bateriového průmyslu.

2. Běžné výzvy zákazníků

Požadavky na dodržování environmentálních předpisů v průmyslu akumulátorů pro ukládání energie se stávají stále přísnějšími. Těžké kovy, fluoridy a CHSK jsou klíčové regulační ukazatele a i nepatrné kolísání kvality odpadních vod může vést k nedodržení předpisů a environmentálním sankcím.

Tradiční systémy čištění obvykle vyžadují nadměrné dávkování chemikálií a vytvářejí velké objemy nebezpečného kalu, což má za následek vysoké provozní a likvidační náklady.

Standardizovaná čistící zařízení často selhávají při řešení specifických výzev tohoto odvětví, jako je odstraňování komplexních těžkých kovů a zanesení membrán způsobené odpadními vodami s vysokým obsahem solí. Časté výpadky systému kvůli údržbě negativně ovlivňují nepřetržitý provoz závodu.

Současně jsou cenné kovy, jako je lithiu a nikl, často ztráceny v odpadních vodách, což vede ke špatnému využití zdrojů a nepotřebným ekonomickým ztrátám.

Vzhledem k neustále rostoucí výrobní kapacitě vyžadují tradiční betonové zařízení pro čištění odpadních vod velkou plochu, nabízejí omezenou automatizaci a jejich modernizace je obtížná. Průmysl stále více požaduje integrovaná a přizpůsobená řešení pro čištění odpadních vod, která jsou speciálně navržena pro výrobu akumulátorů pro ukládání energie.

3. Technologický proces a konfigurace základního zařízení

K účinnému zpracování složitých charakteristik odpadních vod z výroby akumulátorů pro ukládání energie používáme integrovaný proces čištění, který se skládá z následujících kroků:

Oddělené sběr a předčištění → Pokročilé oxidační procesy → Biologické čištění → Pokročilá membránová desolizace → Krystalizace pomocí MVR pro téměř nulový výtok kapalných odpadů (ZLD)

Během předúpravy se různé proudy odpadních vod shromažďují odděleně a zpracovávají prostřednictvím vyrovnávacích nádrží, úpravy pH, reaktorů pro rozklad komplexů, dvoustupňové koagulace a usazování a systémů s plaveným vzduchem (DAF), aby se účinně odstranily suspendované látky, většina těžkých kovů a fluorid.

Pro odolné organické sloučeniny se používá Fentonovo oxidační nebo ozonové pokročilé oxidační procesy k rozkladu složitých organických molekul a výraznému zlepšení biologické rozložitelnosti.

Biologická úprava využívá proces UASB + dvoustupňový A/O + MBR k účinnému odstranění COD, amoniakálního dusíku a celkového fosforu.

Pro pokročilou desalinaci je používán systém reverzní osmózy (RO) s ochranou proti zanesení v kombinaci s elektrodeionizací (EDI), který vyrábí vysoce kvalitní regenerovanou vodu vhodnou pro opětovné použití výrobě baterií a čisticích procesech.

Konečný koncentrát s vysokým obsahem soli je upravován pomocí koncentrace membránami DTRO následovanou odpařováním a krystalizací metodou MVR, čímž dochází k tuhnutí soli a téměř nulovému vypouštění kapalných odpadů.

Základní zařízení zahrnuje:

• Vyrovnané nádrže z PE odolné vůči kyselinám a alkalii
• Reaktory pro chelataci těžkých kovů
• Systémy mikro/nano ozonové oxidace
• Membránové filtrační systémy odolné proti zanesení
• MVR odpařovače
• Automatické online systémy pro monitorování kvality vody
• Inteligentní řídicí panely pro dávkování chemikálií

4. Výhody řešení

Naše řešení pro čištění odpadních vod je speciálně navrženo pro výrobu akumulátorů pro ukládání energie.

Integrací dvoustupňové technologie odstraňování fluoridů s technologií hlubokého zachycování komplexních těžkých kovů a fluoridů pomocí chelatačních pryskyřic systém účinně odstraňuje tyto látky, čímž zajišťuje, že upravená voda trvale přesahuje národní požadavky na vypouštění a minimalizuje rizika spojená se splněním environmentálních předpisů.

Nabízíme plně přizpůsobené, nestandardní zařízení navržené podle charakteristik odpadních vod, uspořádání čistírny a budoucího rozšíření výroby. Zesílené protikorozní konstrukce, protiupchávací průtokové kanály a optimalizované rozměry zařízení zajišťují spolehlivý provoz za extrémně slaných, korozivních a kolísajících podmínek odpadních vod.

Veškerá základní mechanická zařízení, elektrické řídicí systémy a komponenty pro úpravu vody jsou certifikovány podle norem CE, UL a ISO, čímž splňují bezpečnostní požadavky jak pro Evropu, tak pro Severní Ameriku a podporují soulad a přijetí projektů na celosvěové úrovni.

Systém nabízí vynikající odolnost vůči kolísání hydraulického a znečišťujícího zatížení. Oddělený sběr odpadních vod efektivně stabilizuje kvalitu přitékající vody, zatímco membránová technologie odolná proti zanesení snižuje frekvenci údržby a výpadků zařízení o více než 70 %.

Míra opakovaného využití vody může přesáhnout 90 %, zatímco cenné kovy, jako je lithiu a nikl, lze současně získat zpět, čímž se výrazně snižuje spotřeba sladké vody a náklady na likvidaci nebezpečných odpadů.

Modulární integrovaný design vyžaduje přibližně o 40 % méně montážního prostoru než konvenční systémy založené na stavebních dílech a umožňuje flexibilní rozšíření kapacity v budoucnu. Plně automatický inteligentní provoz neustále optimalizuje dávkování chemikálií a recirkulaci systému při minimální potřebě ručního zásahu.

Kromě toho poskytujeme komplexní technickou dokumentaci pro podporu posouzení dopadů na životní prostředí (EIA), přijetí projektu a žádostí o povolení k vypouštění.

5. Reference projektů a podporující dokumentace

Úspěšně jsme dokončili řadu projektů čištění odpadních vod pro výrobce akumulátorů pro energetická úložiště v regionech Kuang-tung, Ťiang-su, Chu-nan a dalších, přičemž máme rozsáhlé zkušenosti se servisem výrobních zařízení pro baterie LFP i NCM.

Jedním z klíčových projektů je projekt nulového vypouštění kapalných odpadů (ZLD) pro výrobu lithiových železných fosfátových (LFP) akumulátorů pro energetická úložiště s roční kapacitou 6 GWh/rok a kapacitou čištění odpadních vod 550 m³/den.

Čištěná voda se pravidelně recykluje pro procesy čištění elektrod, čímž se dosahuje roční úspory čerstvé vody přibližně 180 000 m³ a současně se snižuje tvorba nebezpečných odpadů o 55 %. Projekt úspěšně absolvoval inspekce na účely environmentálního schválení již při prvním podání.

Podporující dokumentace zahrnuje:

• Certifikáty CE, UL a ISO
• Patenty na vlastní proces čištění odpadních vod
• Zprávy o testování kvality vody od nezávislých třetích stran
• Dokumenty o schválení projektu z hlediska životního prostředí
• Referenční smlouvy pro podobné referenční projekty
• Komplexní záruční smlouvy pro provoz a údržbu

6. Rozsah služeb a proces spolupráce

Poskytujeme komplexní služby EPC „turnkey“ pro čištění odpadních vod, včetně průzkumu místa, charakterizace odpadních vod, pilotního testování, přizpůsobeného procesního inženýrství, výroby nestandardního zařízení, stavebních prací, instalace, uvedení do provozu, podpory dodržování environmentálních předpisů, roční provozní a údržbové služby, modernizace systémů a celoživotního dodávání spotřebních materiálů.

Lze také poskytnout specializované služby, jako je například obnovování zdrojů z odpadních vod nebo získávání cenných kovů, a to podle požadavků zákazníka.

Standardní postup spolupráce

• Průzkum místa a odběr vzorků vody – Provádíme terénní průzkum, analýzu odpadních vod a vypracujeme profesionální zprávu o hodnocení kvality vody.
• Návrh přizpůsobeného řešení – Vypracujeme přizpůsobený postup čištění, podrobnou cenovou nabídku a trojrozměrné uspořádání čistírny na základě provozních podmínek.
• Výroba zařízení a stavba – Po potvrzení smlouvy zahájíme výrobu přizpůsobeného zařízení a stavební práce na místě.
• Instalace a uvedení do provozu – Dokončíme instalaci, integrované zkoušky systému a uvedení do provozu, aby byla zajištěna stabilní shoda s předpisy.
• Přijetí projektu a školení – Pomoc při postupech environmentálního přijetí a poskytnutí komplexního školení provozovatelů.
• Dlouhodobá technická podpora – Poskytování služeb provozu na místě, plánovaných kontrol, údržby zařízení, aktualizací systému a celoživotní technické podpory.