Lösung für die Abwasseraufbereitung bei Lithium-Batterien

1. Abwasserquellen, typische Schadstoffe und Wassereigenschaften

Abwasser aus der Lithiumbatterieherstellung entsteht hauptsächlich während der Herstellung von Kathoden- und Anodenmaterialien, der Elektrodenbeschichtung, der Rückgewinnung des Lösungsmittels N-Methyl-2-pyrrolidon (NMP), der Elektrolytfüllung, der Formierung und Alterung, der Reinigung von Produktionsanlagen, der Spülung von Batteriezellen sowie der Reinigung von Werkstattböden. Die Lösung eignet sich für Abwasser aus der Produktion von Lithium-Eisenphosphat-(LFP-), Nickel-Kobalt-Mangan-(NCM-) und anderen Lithiumbatterietechnologien.

Das Abwasser weist typische Merkmale der Lithiumbatterieindustrie auf und enthält eine komplexe Mischung aus Schadstoffen, darunter:

• Schwermetalle wie Lithium (Li), Nickel (Ni), Kobalt (Co) und Mangan (Mn), wobei die Mehrzahl dieser Metalle in stabilen komplexierten Formen vorliegt.
• Anorganische Schadstoffe wie Fluorid, Phosphat sowie hohe Konzentrationen gelöster Salze.
• Hitzebeständige organische Verbindungen, vorwiegend NMP, Elektrolytrückstände und Polymerbinder, was zu erheblichen Schwankungen der chemischen Sauerstoffbedarfs-Werte (COD) und einer schlechten Biologisch Abbaubarkeit führt.

Zusätzlich verursachen wechselnde saure und alkalische Prozessströme starke pH-Schwankungen, erhöhte Gesamtlösliche Feststoffe (TDS) sowie erhebliche Schwankungen sowohl im Abwasservolumen als auch in dessen Zusammensetzung. Ohne wirksame Aufbereitung können Rückstände schwerer Metalle und überhöhte Fluoridkonzentrationen leicht die zulässigen Einleitgrenzwerte überschreiten.

Abwasserbehandlungssysteme müssen die strengen Anforderungen der Norm GB 30484-2013 – „Emissionsstandard für Schadstoffe der Batterieindustrie“ – erfüllen und gleichzeitig sowohl Umwelt-Einleitvorgaben als auch Anforderungen an die Wiederverwendung von Produktionswasser erfüllen.

2. Häufige Kundenherausforderungen

Umweltvorschriften für die Lithium-Batterie-Herstellung werden zunehmend strenger; Schwermetalle und Fluorid gelten als zentrale Compliance-Kenngrößen. Selbst geringfügige Schwankungen in der Abwasserqualität können zu einer Umweltverstößen führen.

Herkömmliche Abwassertechnologien weisen nur eine begrenzte Fähigkeit zum Aufbrechen stabiler Schwermetallkomplexe auf und führen häufig zu instabiler Behandlungsleistung, erfordern übermäßige Chemikalienzugabe und erzeugen große Mengen gefährlichen Schlammes, was hohe Betriebs- und Entsorgungskosten verursacht.

Schwierig abbaubare organische Verbindungen führen häufig zu Membranverschmutzung, Gerätekorrosion und ungeplanten Anlagenstillständen, was die kontinuierliche Produktion negativ beeinflusst.

Zusätzlich ist Standard-Abwasseraufbereitungsausrüstung im Allgemeinen nicht für die stark salzhaltigen und hochkorrosiven Betriebsbedingungen der Lithium-Batterie-Herstellung ausgelegt, was zu geringer Systemanpassungsfähigkeit und reduzierter Gerätezuverlässigkeit führt.

Viele herkömmliche Aufbereitungssysteme erzielen zudem vergleichsweise niedrige Wasser-Rückgewinnungsraten, was zu erheblichen Verlusten wertvoller Metalle und Wasserressourcen führt. Traditionelle kommunale Abwasseraufbereitungsanlagen benötigen große Installationsflächen und bieten nur begrenzte Flexibilität für eine spätere Erweiterung, weshalb sie für schnell wachsende Batterieproduktionsstätten ungeeignet sind.

3. Behandlungsprozess und Konfiguration der Kernanlagen

Um den komplexen Eigenschaften von Lithium-Batterie-Abwasser Rechnung zu tragen, setzen wir ein speziell darauf abgestimmtes Aufbereitungsverfahren ein, das folgende Schritte umfasst:

Getrennte Sammlung & Vorbehandlung → Dekomplexierung & Oxidation → Fällung & Sedimentation → Biologische Behandlung → Fortgeschrittene Membranentsalzung → Konzentratvolumenreduktion

Hochbelastete und niedrigbelastete Abwasserströme werden getrennt gesammelt und vor der Aufbereitung ausgeglichen.

Ein spezieller Dekomplexierungsreaktor spaltet effektiv stabile Schwermetallkomplexe auf, gefolgt von Flockung und Sedimentation zusammen mit einem Hochleistungs-Fluoridentfernungssystem zur Entfernung des Großteils der Schwermetalle, des Fluorids und der suspendierten Feststoffe.

Anschließend wird eine fortschrittliche Oxidationstechnologie eingesetzt, um schwer abbaubare organische Verbindungen abzubauen und die Biologischabbaubarkeit des Abwassers zu verbessern.

Die biologische Behandlungsstufe nutzt ein A/O-Verfahren (Anoxisch/Oxisch), um Chemischen Sauerstoffbedarf (COD) und Ammoniumstickstoff effizient zu entfernen.

Schließlich erzeugt ein Ultrafiltrations-(UF)-System in Kombination mit einem antifouling-Reverse-Osmose-(RO)-Membransystem hochwertiges Aufbereitungswasser, das für Produktionsreinigungsprozesse geeignet ist. Der verbleibende hochsalzhaltige Konzentratstrom wird vor der endgültigen Entsorgung weiter konzentriert und volumenreduziert.

Kernausstattung umfasst:

• Kundenspezifische Schwermetall-Dekomplexierungsreaktoren
• Hochwirksame Fluoridentfernungssysteme
• Intelligente Chemikalien-Dosiersysteme
• Systeme zur Membranfiltration mit Antifouling-Funktion
• Vollautomatische Wasserbehandlungs-Steuerpanele
• Online-Wasserqualitätsüberwachungssysteme

4. Vorteile der Lösung

Unsere Lösung ist speziell darauf ausgelegt, die komplexen Abwassereigenschaften der Lithium-Batterie-Herstellung zu bewältigen.

Das patentierte Aufbereitungsverfahren zersetzt effektiv komplexgebundene Schwermetalle und erreicht hohe Entfernungseffizienzen sowohl für Schwermetalle als auch für Fluorid; gleichzeitig wird kontinuierlich gereinigtes Wasser erzeugt, das sowohl die Einleitungs- als auch die Wiederverwendungsstandards erfüllt.

Wir bieten vollständig maßgeschneiderte Anlagelösungen, die speziell an die stark salzhaltigen und korrosiven Bedingungen der Lithium-Batterie-Produktion angepasst sind. Maßgeschneiderte korrosionsgeschützte Gehäuse, verschleißfeste Konstruktionen, verstopfungssichere Rohrleitungssysteme sowie spezielle Filterkomponenten verbessern deutlich die Anpassungsfähigkeit der Anlagen, ihre Betriebsstabilität und Lebensdauer.

Alle Kernmaschinen, elektrischen Steuerungssysteme sowie Wasseraufbereitungskomponenten sind nach CE-, UL- und ISO-Normen zertifiziert, was Qualität, Betriebssicherheit sowie die Erfüllung nationaler und internationaler Projektabnahmekriterien gewährleistet.

Das System erreicht Wasserrückgewinnungsraten von über 90 % und ermöglicht so eine effiziente Wiederverwendung von Wasserressourcen sowie gleichzeitig die Rückgewinnung wertvoller Metalle, was den Frischwasserverbrauch und die Kosten für die Entsorgung gefährlicher Abfälle erheblich senkt.

Durch das modulare, integrierte Design werden die erforderlichen Installationsflächen minimiert, während flexible Installation, Erweiterung und System-Upgrade gewährleistet sind. Der vollautomatisierte, intelligente Betrieb reduziert den Personalaufwand, die Wartungshäufigkeit und die gesamten Betriebskosten deutlich.

5. Projektbeispiele und unterstützende Dokumentation

Wir haben bereits zahlreiche Abwasserbehandlungsprojekte für Hersteller von Lithium-Batterien erfolgreich abgeschlossen, darunter Anlagen zur Produktion sowohl von LFP- als auch von NCM-Batterien.

Ein repräsentatives Projekt ist ein Abwasserbehandlungs- und Wasserrückgewinnungsprojekt für die Herstellung von Lithium-Batterien mit einer Leistungskapazität von 10 GW und einer Behandlungskapazität von 1.000 m³/Tag.

Das System hat einen langfristig stabilen Betrieb nachgewiesen und löst wirksam Probleme im Zusammenhang mit überhöhten Schwermetallkonzentrationen, Membranverschmutzung und häufiger Wartung. Das Projekt bestand erfolgreich die behördlichen Umweltabnahmetests und spart jährlich mehr als 300.000 m³ Frischwasser ein.

Zu den unterstützenden Unterlagen zählen:

• Patente für ein proprietäres Abwasserbehandlungsverfahren
• CE- und UL-Zertifizierungsurkunden
• ISO-Zertifizierung für das Qualitätsmanagementsystem
• Von externen Stellen akkreditierte Wasserqualitätsprüfberichte
• Dokumentation zur Projektabnahme
• Referenzverträge für Benchmark-Projekte

6. Leistungsumfang und Kooperationsprozess

Wir bieten umfassende EPC-Turnkey-Lösungen für die Abwasserbehandlung von Herstellern von Lithium-Batterien an – inklusive Geländebegutachtung, Abwasserprobenahme und -analyse, kundenspezifischer Verfahrenstechnik, Konstruktion nichtstandardisierter Ausrüstung, Gerätefertigung, Installation, Inbetriebnahme, Betrieb und Wartung, Unterstützung bei der Einhaltung umweltrechtlicher Vorgaben, System-Upgrades sowie lebenslanger Lieferung von Verbrauchsmaterialien.

Standard-Kooperationsprozess

• Geländebefahrung & Wasserprobenahme – Durchführung einer Vor-Ort-Untersuchung, Entnahme von Abwasserproben und Erstellung eines umfassenden Wasserqualitäts-Analyseberichts.
• Kundenspezifische Engineering-Planung – Entwicklung eines maßgeschneiderten Reinigungsverfahrens, einer individuellen Ausrüstungslösung und eines detaillierten kommerziellen Angebots.
• Anlagenfertigung und Bau – Beginn der maßgeschneiderten Anlagenfertigung und der Baumaßnahmen vor Ort nach Vertragsbestätigung.
• Installation und Inbetriebnahme – Komplette Installation, integrierte Inbetriebnahme und Probebetrieb bis hin zu einer stabilen Aufbereitungsleistung und regulatorischer Konformität.
• Projektannahme und Schulung – Unterstützung bei den behördlichen Umweltzulassungsverfahren sowie Bereitstellung einer professionellen Bedienerschulung.
• Langfristige technische Unterstützung – Bieten Sie präventive Wartung, regelmäßige Inspektionen, Systemoptimierung, Geräte-Upgrades und lebenslange technische Unterstützung an.