Řešení pro úpravu odpadních vod z výroby baterií pro elektrická vozidla (EV)

1. Zdroje odpadních vod, typické kontaminanty a vlastnosti vody

Odpadní voda vznikající při výrobě baterií pro elektrická vozidla pochází především z klíčových výrobních procesů, mezi něž patří příprava katodových materiálů NCM (nikl-kobalt-mangan) a lithno-železo-fosfátu (LFP), nanášení elektrodových vrstev, regenerace rozpouštědla NMP, plnění elektrolytem, formování a třídění baterií, čištění bateriových článků a zařízení, stejně jako mytí podlah v dílnách. Vlastnosti odpadní vody se výrazně liší mezi jednotlivými výrobními procesy; výroba baterií NCM obecně generuje složitější a vysoce kontaminovanější odpadní vodu.

Hlavní skupiny kontaminantů obsažených v odpadních vodách jsou tři:

• Nebezpečné těžké kovy – výrobní linky NCM produkují komplexní formy niklu (Ni), kobaltu (Co) a manganu (Mn), zatímco výroba LFP obsahuje především vysoké koncentrace lithia (Li). Tyto kovové komplexy je obtížné odstranit pomocí běžných srážecích procesů.
• Ohnivzdorné organické sloučeniny – Především N-methyl-2-pyrrolidon (NMP), pojiva na bázi PVDF a elektrolyty na bázi karbonátů. Celkové množství chemické spotřeby kyslíku (COD) ve smíšených odpadních vodách se obvykle pohybuje v rozmezí 5 000–8 000 mg/L, přičemž biologická rozložitelnost je extrémně nízká (poměr B/C < 0,2).
• Anorganické kontaminanty – Včetně vysokých koncentrací fluoridů, fosfátů a síranů. Celkový obsah rozpuštěných látek (TDS) ve zkoncentrovaných odpadních vodách může přesáhnout 28 000 mg/L, zatímco pH se může výrazně měnit v širokém rozmezí. Odpadní vody jsou vysoce korozivní a podléhají významným kolísáním hydraulického i zatížení kontaminanty.

Systémy čištění odpadních vod musí splňovat přísné požadavky normy GB 30484-2013 – Norma pro vypouštění znečišťujících látek z bateriového průmyslu.

2. Běžné výzvy zákazníků

Požadavky na dodržování environmentálních předpisů pro výrobce EV baterií stále přísněji rostou. Těžké kovy jako nikl a kobalt spolu s fluoridy jsou předmětem přísných regulačních limitů a i nepatrné kolísání kvality odpadních vod může vyvolat rizika nesplnění environmentálních požadavků.

Tradiční technologie čištění mají omezenou schopnost odstraňovat komplexované těžké kovy, což vyžaduje nadměrné dávkování chemikálií a současně vede ke vzniku velkých objemů nebezpečného kalu, což má za následek vysoké provozní náklady.

Ohnivzdorné organické sloučeniny, jako je NMP a zbytky elektrolytu, často způsobují zanesení membrán, ucpaní zařízení a neplánované výpadky, což ovlivňuje nepřetržitou výrobu baterií.

Mezitím má odpadní voda s vysokým obsahem solí nízkou míru obnovy zdrojů, což vede ke ztrátě cenných kovů, jako je lithiu, nikl a kobalt. Konvenční standardizovaná zařízení pro úpravu odpadních vod nejsou navržena tak, aby zvládala extrémně slané, korozivní a proměnlivé podmínky odpadních vod typické pro výrobu lithiových baterií, což má za následek špatnou přizpůsobivost a časté poruchy zařízení.

Navíc konvenční civilní zařízení pro úpravu odpadních vod zabírají velké plochy, nabízejí omezenou automatizaci a nelze je snadno upravit pro rychlé rozšíření výrobní kapacity. Výrobci baterií stále více vyžadují integrovaná, přizpůsobená řešení pro úpravu odpadních vod speciálně navržená pro výrobu baterií pro EV.

3. Technologický proces a konfigurace základního zařízení

Abychom zohlednili jedinečné vlastnosti odpadních vod z baterií elektromobilů (EV), používáme integrovaný proces čištění, který se skládá z následujících kroků:

Oddělený sběr a předčištění → Rozklad komplexů a pokročilé oxidační procesy → Biologické čištění → Desolizace pomocí dvojité membránové technologie → MVR s nulovým vypouštěním odpadních vod (ZLD)

Vysokokoncentrované technologické odpadní vody a odpadní vody z mytí zařízení se shromažďují odděleně před vyrovnáním a homogenizací. Následně vstupují do specializovaného reaktoru pro rozklad komplexů, kde se účinně rozkládají stabilní komplexy těžkých kovů.

Následně koagulace a usazování spolu s vysoce účinným systémem odstraňování fluoridů odstraňují suspendované látky a většinu anorganických kontaminantů.

Pro rozklad odolných organických sloučenin, jako je NMP, se používá pokročilý ozonový oxidační proces (AOP), který výrazně zvyšuje biologickou rozložitelnost odpadních vod.

Biologická úprava využívá proces A/O + MBR k účinnému odstranění CHSK a amoniakálního dusíku.

Pro pokročilou desalinizaci se kombinuje antifoulingový ultrafiltrační (UF) systém s reverzní osmózou (RO), čímž se získává voda vysoké kvality vhodná pro opětovné použití v procesech výroby baterií.

Konzentrovaný roztok soli se dále upravuje pomocí koncentrace membránami DTRO následovanou odpařováním a krystalizací MVR, čímž se dosáhne téměř nulového vypouštění kapalných odpadů (ZLD).

Základní zařízení zahrnuje:

• Reaktory pro rozklad komplexů těžkých kovů
• Vysoce účinné systémy odstraňování fluoridů
• Mikro/nano pokročilé oxidační systémy
• Membránové filtrační systémy odolné proti zanesení
• MVR odpařovače
• Automatické inteligentní systémy dávkování chemikálií
• Online systémy pro monitorování kvality vody

4. Výhody řešení

Naše řešení je speciálně vyvinuto pro řešení nejnáročnějších aspektů čištění odpadních vod z výroby baterií pro elektrická vozidla (EV).

Systém dosahuje účinnosti odstraňování komplexních těžkých kovů 99,9 % a zároveň udržuje koncentraci fluoridů pod 1 mg/L, čímž trvale vyrábí odtokovou vodu, která překračuje národní normy pro vypouštění.

Nabízíme plně individuálně navržené zařízení na základě charakteristik odpadních vod, požadované kapacity čištění, dostupného montážního prostoru a plánů rozšíření výroby do budoucna. Individualizované korozivzdorné skříně, opotřebení odolné konstrukce, protiucpávací průtokové kanály a modulární konfigurace zařízení zajišťují spolehlivý provoz za extrémně slaných, korozivních a proměnných provozních podmínek.

Veškeré základní mechanické zařízení, elektrické řídicí systémy a komponenty pro úpravu vody jsou certifikovány podle norem CE, UL a ISO a splňují jak evropské směrnice pro bezpečnost strojního a elektrického zařízení, tak bezpečnostní požadavky Severní Ameriky. To zajišťuje vynikající provozní bezpečnost, spolehlivost a soulad s globálními projekty.

Vlastní proces úpravy je speciálně optimalizován pro odpadní vody obsahující vysoké koncentrace organických škodlivin, solí a těžkých kovů. Jeho výjimečná odolnost vůči kolísání hydraulického a zatěžovacího toku škodlivin výrazně snižuje zanesení membrán a snižuje frekvenci údržby o více než 65 %.

Systém dosahuje opětovného využití vody přesahujícího 90 % a zároveň získává cenné kovy, jako je lithiu, nikl a kobalt, čímž výrazně snižuje spotřebu sladké vody, náklady na likvidaci nebezpečných odpadů a ztráty surovin.

Modulární integrovaný návrh snižuje požadavky na instalační prostor přibližně o 40 % ve srovnání se standardními systémy úpravy a umožňuje flexibilní budoucí rozšíření kapacity.

Plně automatizované inteligentní řízení procesu neustále optimalizuje dávkování chemikálií a provozní parametry, čímž minimalizuje potřebu pracovní síly a zároveň poskytuje komplexní dokumentaci pro splnění předpisů, která podporuje inspekce životního prostředí a přijetí projektu.

5. Reference projektů a podporující dokumentace

Úspěšně jsme dodali systémy na úpravu odpadních vod pro řadu předních výrobců baterií pro elektromobily (EV), včetně zařízení pro výrobu baterií NCM i LFP.

Typickým projektem je projekt nulového vypouštění kapalných odpadů (ZLD) pro výrobu baterií pro elektromobily o kapacitě 8 GWh/rok s kapacitou úpravy odpadních vod 800 m³/den.

Systém průběžně recykluje upravenou vodu zpět do výrobního procesu, čímž ročně ušetří přibližně 220 000 m³ pitné vody a současně snižuje tvorbu nebezpečných odpadů o více než 50 %. Projekt úspěšně splnil všechny inspekce environmentálního přijetí.

Podporující dokumentace zahrnuje:

• Vlastnické patenty na čištění odpadních vod
• Certifikáty CE, UL a ISO
• Zprávy o testování kvality vody od nezávislých třetích stran
• Schválení životního prostředí
• Referenční smlouvy pro srovnatelné projekty
• Komplexní dokumentaci záruky provozu a údržby

6. Rozsah služeb a proces spolupráce

Poskytujeme komplexní EPC kompletní řešení pro čištění odpadních vod, včetně průzkumu místa, charakterizace odpadních vod, laboratorních a poloprovozních zkoušek, přizpůsobeného procesního inženýrství, výroby nestandardního zařízení, podpory stavebních prací, instalace, uvádění do provozu, poradenství v oblasti dodržování environmentálních předpisů, provozu a údržby systému, modernizace procesů a dlouhodobého dodávání spotřebních materiálů.

Na základě požadavků zákazníků jsou k dispozici také přizpůsobená řešení pro získávání těžkých kovů a pro získávání zdrojů z odpadních vod.

Standardní postup spolupráce

• Průzkum místa a odběr vody – Provádíme terénní průzkum, odebíráme vzorky odpadních vod a vypracováváme profesionální analytickou zprávu o kvalitě vody.
• Přizpůsobený návrh procesu – Vypracování přizpůsobeného řešení úpravy, technické nabídky a komerční nabídky na základě provozních podmínek výrobního zařízení.
• Výroba zařízení a stavba – Zahájení výroby přizpůsobených zařízení a stavebních prací po potvrzení smlouvy.
• Instalace a uvedení do provozu – Dokončení instalace zařízení, komplexního uvedení celého systému do provozu a zkušebního provozu do doby dosažení stabilního splnění požadavků.
• Přijetí projektu a školení – Podpora při přijetí projektu z hlediska dodržení environmentálních požadavků a poskytnutí komplexního školení provozního personálu.
• Dlouhodobá technická podpora – Poskytování preventivní údržby, pravidelních kontrol, optimalizace systému, modernizace zařízení a celoživotní technické podpory po prodeji.