سیستم یکپارچه تصفیه آب باتری‌های لیتیوم در شیکاگو، ایالات متحده آمریکا | آب فوق‌خالص، بازیافت سوسپانسیون و بازیافت فاضلاب

این سیستم مجتمع برای واحدهای تولید باتری لیتیوم در شمال آمریکا طراحی شده است و ترکیبی از یک نیروگاه تولید آب فوق‌العاده خالص با ظرفیت ۱۰ تن در ساعت، یک واحد بازیابی سوسپانسیون باتری با ظرفیت ۱۵ تن در روز و یک سیستم بازیافت فاضلاب با ظرفیت ۴۰ تن در روز را شامل می‌شود. این سیستم حلال ارزشمند NMP و سوسپانسیون الکترود را بازیابی می‌کند و همزمان فاضلاب صنعتی را پردازش کرده تا برای استفاده مجدد مطابق با مقررات زیست‌محیطی ایالات متحده آمریکا مناسب شود.

مشخصات فنی

این پروژهٔ یکپارچهٔ تصفیهٔ آب در یک واحد تولید باتری انرژی نو در شیکاگو، ایالات متحدهٔ آمریکا نصب شده است و ظرفیت کلی تصفیهٔ آن ۴۱ مترمکعب در روز است. این راه‌حل کامل از سه ماژول فرآیندی متصل‌به‌هم تشکیل شده است:

• سیستم آب فوقالعاده خالص با ظرفیت ده تن در ساعت، شامل اسمز معکوس دو مرحله‌ای و الکترودئونیزاسیون (RO + EDI)
• واحد بازیابی خمیر باتری با ظرفیت پانزده تن در روز
• سیستم تصفیه و بازیافت فاضلاب صنعتی با ظرفیت چهل تن در روز

جریان فرآیند

تولید آب فوقالعاده خالص

آب خام → پیش‌تصفیه → اسمز معکوس دو مرحله‌ای (RO) → الکترودئونیزاسیون (EDI) → صیقل‌دهی با بستر ترکیبی

این سیستم به‌طور مداوم ده تن در ساعت آب فوقالعاده خالص برای پوشش‌دهی الکترود باتری، شست‌وشوی تجهیزات و سایر فرآیندهای تولیدی با خلوص بالا تولید می‌کند.

بازیابی خمیر باتری

فاضلاب خمیر باتری به واحد یکپارچهٔ بازیابی وارد می‌شود؛ جایی که حلال ارزشمند NMP (N-متیل-۲-پیرولیدون) و مواد جامد الکترودی از هم جدا شده و برای استفادهٔ مجدد بازیابی می‌شوند و مصرف مواد اولیه را به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهند.

تصفیه و بازیافت فاضلاب

آب فیلترشده بازیابی‌شده از گله‌ها همراه با سایر پساب‌های تولیدی، فرآیند تصفیه زیر را طی می‌کند:

تانک تنظیم pH → اسیدی‌سازی و رسوب‌دهی انعقادی → اکسیداسیون پیشرفته فنتون → اسیدی‌سازی هیدرولیتیک و تصفیه بیولوژیکی A/O-MBR → فیلتراسیون با کربن فعال و فیلتراسیون شنی → تانک آب بازیابی‌شده

این سیستم روزانه ۴۰ تن پساب صنعتی را تصفیه می‌کند و آب بازیابی‌شده را به واحد تولیدی بازمی‌گرداند.

ویژگی‌های سیستم

• بازده بالایی در بازیابی حلال ارزشمند NMP و گله باتری دارد.
• حذف مؤثر ترکیبات آلی با COD بالا، حلال‌ها، مواد معلق و آلاینده‌های کلوئیدی.
• کنترل کاملاً خودکار مبتنی بر PLC با قابلیت نظارت از راه دور.
• بر اساس استانداردهای برقی آمریکای شمالی و شرایط عملیاتی صنعتی فراتر از مرزها طراحی شده است.
• تولید لجن کم و مصرف شیمیایی کاهش‌یافته.
• طراحی فشرده و روی شاسی‌ mounted برای کارخانه‌های استاندارد ساخت باتری.
• آب تصفیه‌شده با الزامات محلی در زمینه تخلیه پساب صنعتی و مجدد استفاده از آب سازگار است.

کاربردها

این راه‌حل یکپارچه‌ی تصفیه‌ی آب به‌طور خاص برای سازندگان باتری‌های لیتیوم‌یونی، باتری‌های خودروهای الکتریکی (EV)، باتری‌های ذخیره‌سازی انرژی و باتری‌های انرژی نو در سراسر ایالات متحده و آمریکای شمالی طراحی شده است.

این راه‌حل کل فرآیند تولید باتری را پوشش می‌دهد، از جمله:

• آماده‌سازی خمیر الکترود
• پوشش الکترود
• تمیزکاری تجهیزات
• تأمین آب تولیدی
• پردازش آب فاضلeh
• بازیافت آب

تولید باتری عموماً با دو چالش اصلی روبه‌روست:

• نیاز مداوم به آب فوق‌خالص پایدار برای اطمینان از کیفیت باتری و بازده تولید.
• پساب خمیر حاوی حلال ارزشمند NMP و مواد الکترود است. تخلیه‌ی مستقیم منجر به اتلاف قابل‌توجه مواد می‌شود، در حالی که پساب آلی با COD بالا، رعایت مقررات زیست‌محیطی را به‌طور فزاینده‌ای دشوار می‌سازد.

این راه‌حل یکپارچه به‌صورت همزمان ارائه می‌دهد:

• تولید آب فوق‌خالص
• بازیابی مواد ارزشمند
• بازیافت پساب صنعتی

که آن را برای موارد زیر ایده‌آل می‌سازد:

• کارخانه‌های جدید تولید باتری
• پروژه‌های گسترش ظرفیت
• به‌روزرسانی کارخانه‌های موجود
• نصب مجدد تجهیزات برای انطباق با مقررات زیست‌محیطی
• کارخانه‌های عظیم تولید باتری در خارج از آمریکا

این سیستم به‌طور کامل با الزامات سخت‌گیرانه‌ی زیست‌محیطی و مدیریت پسماندهای خطرناک آمریکای شمالی سازگان دارد.

پروژه‌ی یکپارچه‌ی تصفیه‌ی آب برای یک کارخانه‌ی باتری انرژی نو در شیکاگو، ایالات متحده‌ی آمریکا

با گسترش سریع segu صنعت باتری‌های لیتیوم و ذخیره‌سازی انرژی در آمریکای شمالی، تولیدکنندگان باتری در منطقه‌ی شیکاگو به راه‌حل‌های قابل‌اطمینانی برای تأمین آب فرآیندی با خلوص بالا و بازیافت منابع پساب صنعتی نیاز دارند. فرآیندهای پوشش‌دهی الکترود باتری، آماده‌سازی سوسپانسیون و شست‌وشوی دقیق، نیازمند تأمین مداوم آب فوق‌العاده خالص هستند، در حالی که پساب تولیدی حاوی حلال ارزشمند NMP و مواد الکترودی می‌باشد.

سیستم‌های سنتی تک‌منظورهٔ تصفیه معمولاً پراکنده هستند، فضای زیادی اشغال می‌کنند و بازدهی بازیابی محدودی دارند. حلال ارزشمند ان‌ام‌پی و سوسپانسیون باتری اغلب همراه با فاضلاب دور ریخته می‌شوند که این امر هزینهٔ مواد اولیه را افزایش داده و چالش‌های قابل توجهی در راستای انطباق زیست‌محیطی ایجاد می‌کند، زیرا بار آلی و محتوای حلال در فاضلاب بسیار بالا است.

برای رفع این مسائل، شرکت بَی‌هوِی‌پو راه‌حلی یکپارچهٔ تصفیهٔ آب طراحی کرده است که تولید آب فوق‌العاده خالص، بازیابی سوسپانسیون و بازچرخانی فاضلاب را در یک سیستم خودکار واحد با ظرفیت کلی ۴۱ مترمکعب در روز ترکیب می‌کند. طراحی یکپارچه به‌ویژه برای واحدهای تولید باتری در خارج از کشور مناسب است که نیازمند خودکارسازی بالا و حداقل عملیات دستی هستند.

آب خام ورودی ابتدا وارد سیستم آب فوقالعاده خالص می‌شود، جایی که در مرحله پیش‌تصفیه ذرات معلق و کلر باقی‌مانده حذف می‌شوند. سپس آب از طریق سیستم اسمز معکوس دو مرحله‌ای تصفیه می‌شود و پس از آن از فرآیند تبادل یونی الکتریکی (EDI) و صیقل‌دهی با بستر ترکیبی (mixed-bed) عبور می‌کند تا به‌طور مداوم ۱۰ تن در ساعت آب فوقالعاده خالص با کیفیت بالا برای پوشش الکترود باتری و کاربردهای شست‌وشوی دقیق تولید شود و کیفیت پایدار تولید را تضمین نماید.

پساب حاصل از آب گچ‌مانند باتری به‌صورت جداگانه در واحد بازیابی گچ‌مانند ظرفیت ۱۵ تن در روز پردازش می‌شود، جایی که فناوری جداسازی غشایی به‌طور مؤثر حلال ارزشمند NMP و مواد جامد الکترودی را بازیابی می‌کند. این مواد بازیابی‌شده می‌توانند مستقیماً به فرآیند تهیه گچ‌مانند بازگردانده شوند و هزینه‌های خرید مواد اولیه را به‌طور قابل‌توجهی کاهش دهند.

آب‌های پسماند باقی‌مانده با سایر آب‌های پسماند تولیدی ترکیب شده و وارد سیستم تصفیه و بازیافت آب‌های پسماند با ظرفیت ۴۰ تن در روز می‌شوند. پس از تنظیم pH و رسوب‌دهی انعقادی برای حذف مواد معلق و آلاینده‌های کلوئیدی، آب‌های پسماند تحت فرآیند اکسیداسیون پیشرفته فنتون قرار می‌گیرند که به‌طور مؤثر ترکیبات آلی مقاوم را تجزیه کرده و سطح COD را کاهش می‌دهد. در ادامه، فرآیند زیستی اسیدی‌سازی هیدرولیتیک و A/O-MBR، آلاینده‌های آلی باقی‌مانده را بیشتر تخریب می‌کند. در نهایت، صاف‌سازی نهایی از طریق فیلتراسیون با زغال فعال و شن، آب بازیافتی تولید می‌کند که برای خنک‌کردن تجهیزات، شست‌وشوی کف و سایر کاربردهای صنعتی قابل استفاده است و مصرف آب شیرین را به‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌دهد.

کل سیستم به‌صورت خودکار تحت پلتفرم کنترل هوشمند مبتنی بر PLC و با قابلیت نظارت از راه دور عمل می‌کند. این پروژه طوری طراحی شده که با مشخصات برقی آمریکای شمالی و الزامات انطباق زیست‌محیطی سازگان یابد و تولید آب فوق‌العاده خالص، بازیابی مواد ارزشمند باتری و بازچرخانی کارآمد فاضلاب را فراهم می‌سازد؛ در عین حال به تولیدکنندگان کمک می‌کند تا هزینه‌های عملیاتی خود را کاهش داده و تولید پایدار را محقق سازند.

این پروژه نمونه‌ای مرجع از راه‌حل یکپارچه تصفیه آب برای واحدهای تولیدی باتری لیتیومی و ذخیره‌سازی انرژی در خارج از کشور است.