Sähköauton akkujen valmistuksesta syntyvän jäteveden käsittelyratkaisu

1. Jätevesien lähteet, tyypilliset saastuttajat ja veden ominaisuudet

Sähköauton akkujen valmistuksesta syntyvä jätevesi johtuu pääasiassa keskeisistä tuotantoprosesseista, kuten NCM- (nikkelikobolttimangaani-) ja litiumrautafosfaatti- (LFP-) katodimateriaalin valmistuksesta, elektrodien pinnoituksesta, NMP-liuottimen talteenottoprosessista, elektrolyytin täyttöprosessista, muovauksesta ja luokittelusta, akkukennon ja laitteiston puhdistuksesta sekä teollisuustilojen lattian pesusta. Jäteveden ominaisuudet vaihtelevat merkittävästi eri tuotantoprosessien välillä, ja NCM-akkujen valmistus tuottaa yleensä monimutkaisempaa ja voimakkaammin saastunutta jätevettä.

Jätevesi sisältää pääasiassa kolmea saastuttajaryhmää:

• Vaaralliset raskasmetallit – NCM-tuotantolinjat tuottavat kompleksisia nikkeliä (Ni), kobolttia (Co) ja mangaania (Mn), kun taas LFP-tuotannossa esiintyy pääasiassa korkeita litiumkonsentraatioita (Li). Näiden metallikompleksien poistaminen perinteisillä saostusprosesseilla on vaikeaa.
• Kuumakäsiteltyjä orgaanisia yhdisteitä – Pääasiassa N-metyyli-2-pyrrolidoni (NMP), PVDF-sidosaineita ja karbonaattipohjaisia elektrolyyttejä. Yhdistetyn jäteveden COD on tyypillisesti 5 000–8 000 mg/l, ja sen biologinen hajoavuus on erinomaisen huono (B/C-suhteella < 0,2).
• Epäorgaaniset saastuttajat – Kuten korkeat fluoridipitoisuudet, fosfaatit ja sulfaatit. Keskitetyn jäteveden liuenneiden aineiden kokonaismäärä (TDS) voi ylittää 28 000 mg/l, ja pH vaihtelee laajalla alueella. Jätevesi on erittäin syövyttävää ja sen hydraulinen kuorma sekä saastuttajakuorma vaihtelevat merkittävästi.

Jätevesien käsittelyjärjestelmien on noudatettava tiukkoja vaatimuksia, jotka määritellään standardissa GB 30484-2013 – Akkuteollisuuden päästöstandardi.

2. Yleisimmät asiakkaiden haasteet

Ympäristövaatimukset sähköautojen akkujen valmistajille tulevat jatkuvasti tiukemmiksi. Raskasmetallit, kuten nikkeli ja koboltti, sekä fluoridi ovat tiukkojen säädösten alaista, ja jo pienikin jäteveden laadun vaihtelu voi aiheuttaa ympäristövaatimusten noudattamisen riskejä.

Perinteisillä käsittelytekniikoilla on rajallinen kyky poistaa monimutkaisia raskasmetalliyhdisteitä, mikä edellyttää liiallista kemikaalien käyttöä ja tuottaa suuria määriä vaarallista lietteetä, mikä johtaa korkeisiin käyttökustannuksiin.

Tulppaavat orgaaniset yhdisteet, kuten NMP ja elektrolyyttijäämät, aiheuttavat usein kalvojen saastumista, laitteiden tukkeutumista ja suunnittelemattomia pysähtyjiä, mikä vaikuttaa jatkuvan akkujen tuotannon tasaiseen kulkuun.

Lisäksi suolapitoisen jäteveden resurssien talteenottoprosentti on alhainen, mikä johtaa arvokkaiden metallien, kuten litiumin, nikkelin ja koboltin, menetykseen. Perinteiset standardoidut käsittelylaitteet eivät ole suunniteltu käsittelmään litiumakkujen valmistuksesta peräisin olevaa erityisen suolapitoista, syövyttävää ja vaihtelevaa jätevettä, mikä johtaa heikkoan sopeutuvuuden ja laitteiden toistuvien vikojen syntymiseen.

Lisäksi perinteiset siviili- ja yleiskäyttöiset jätevesikäsittelylaitokset vievät paljon tilaa, tarjoavat rajoitetusti automatisointia ja eivät sopeudu helposti nopeaan tuotantokapasiteetin laajentamiseen. Akkujen valmistajat vaativat yhä enemmän integroituja ja mukautettuja jätevesikäsittelyratkaisuja, jotka on suunniteltu erityisesti sähköautojen akkujen tuotantoon.

3. Käsittelyprosessi ja ydinvälineiden konfiguraatio

EV-akkujen jätevesien ainutlaatuisia ominaisuuksia varten käytämme integroitua käsittelyprosessia, joka koostuu seuraavista vaiheista:

Erillinen keräys ja esikäsittely → Kompleksien hajottaminen ja edistetty hapetus → Biologinen käsittely → Kaksinkertainen kalvo-desalaatio → MVR-nollajätevesijärjestelmä (ZLD)

Korkean konsentraation omaava prosessijätevesi ja laitteiden pesujätevesi kerätään erikseen ennen tasaus- ja homogenisointivaihetta. Jätevesi ohjataan sitten erityiseen dekompleksointireaktoriin, jossa vakaiden raskasmetallikompleksien hajoaminen tapahtuu tehokkaasti.

Myöhemmin hyytäminen ja sedimentaatio yhdessä korkean tehokkuuden fluoridinpoistojärjestelmän kanssa poistavat kelluvat kiinteät aineet ja suurimman osan epäorgaanisista kontaminaanteista.

Otsoneen perustuva edistynyt hapetusprosessi (AOP) hajottaa vaikeasti hajoavia orgaanisia yhdisteitä, kuten NMP:tä, mikä parantaa merkittävästi jäteveden biologista hajoamiskykyä.

Biologisessa käsittelyvaiheessa käytetään A/O + MBR -prosessia tehokkaaseen COD:n ja ammoniakin typpitason poistoon.

Edistyneeseen suolapitoisuuden alentamiseen käytetään likaantumisenestoon suunniteltua ultrafiltraatiota (UF) yhdistettynä käänteisosmoosiin (RO), jolloin saadaan korkealaatuista uudelleenkäytettävää vettä, joka soveltuu akkujen valmistusprosesseihin.

Konsentroitua suolaliuosta käsitellään lisäksi DTRO-kalvokonsentraatiolla sekä MVR-höyrystys- ja kiteytysprosessilla, jolloin saavutetaan lähes nollanestemäinen poistojärjestelmä (ZLD).

Ydinlaitteet sisältävät:

• Raskasmetallien kompleksien hajottamiseen tarkoitetut reaktorit
• Korkeatehokkaat fluoridinpoistojärjestelmät
• Mikro-/nanotason edistetyt hapettamisjärjestelmät
• Epäsuotuisan saastumisen estävät kalvo-suodatusjärjestelmät
• MVR-höyrystimet
• Automaattiset älykkäät kemikaalien annostelujärjestelmät
• Verkossa toimivat vedenlaatumittausjärjestelmät

4. Ratkaisun edut

Ratkaisuumme on kehitetty erityisesti sähköauton akkujen jätevesien käsittelyn haastavimpien näkökohtien hoitamiseen.

Järjestelmä saavuttaa 99,9 %:n poistotehokkuuden kompleksoituneille raskasmetalleille ja pitää fluoridipitoisuuden alle 1 mg/l, tuottaen jatkuvasti puhdistettua vettä, joka ylittää kansalliset purkutason vaatimukset.

Tarjoamme täysin mukautettuja laitteita perustuen jäteveden ominaisuuksiin, käsittelykapasiteettiin, saatavilla olevaan asennustilaan ja tuleviin tuotantolaajennussuunnitelmiin. Mukautetut korrosiosuojatut koteloit, kulumisesta kestävät rakenteet, tukkeutumattomat virtauskanavat ja modulaariset laitteistokonfiguraatiot varmistavat luotettavan toiminnan erittäin suolaisissa, syövyttävissä ja vaihtelevissa käyttöolosuhteissa.

Kaikki keskeiset mekaaniset laitteet, sähköiset ohjausjärjestelmät ja vedenkäsittelykomponentit on sertifioitu CE-, UL- ja ISO-standardien mukaisiksi ja ne täyttävät sekä eurooppalaiset kone- että sähköturvallisuusdirektiivit että pohjoisamerikkalaiset turvallisuusvaatimukset. Tämä takaa erinomaisen käyttöturvallisuuden, luotettavuuden ja globaalien hankkeiden noudattamisen.

Ainutlaatuinen käsittelyprosessi on erityisesti optimoitu jätevesille, jotka sisältävät korkeita orgaanisten saasteiden, suolojen ja raskasmetallien pitoisuuksia. Sen erinomainen vastustuskyky hydraulisille ja saastepitoisuuden vaihteluille vähentää merkittävästi kalvojen saastumista ja alentaa huoltoväliä yli 65 %:lla.

Järjestelmä saavuttaa yli 90 %:n veden kierrätyksen ja samalla talteenottaa arvokkaita metalleja, kuten litiumia, nikkeliä ja kobolttia, mikä vähentää huomattavasti makean veden kulutusta, vaarallisten jätteiden käsittelykustannuksia ja raaka-aineiden tappioita.

Modulaarinen integroitu suunnittelu vähentää asennustilan tarvetta noin 40 %:lla verrattuna perinteisiin käsittelyjärjestelmiin ja mahdollistaa joustavan tulevan kapasiteetin laajentamisen.

Täysin automatisoitu älykäs prosessinohjaus optimoi jatkuvasti kemikaalien annostelua ja käyttöparametrejä, mikä vähentää työvoavarajoituksia ja tarjoaa kattavan vaatimustenmukaisuusdokumentaation ympäristötarkastusten ja hankkeen hyväksynnän tukemiseksi.

5. Hankkeita koskevat viitteet ja tukevat asiakirjat

Olemme toimittaneet onnistuneesti jätevesikäsittelyjärjestelmiä lukuisille johtaville sähköautobatterianvalmistajille, kattamaan sekä NCM- että LFP-batterien tuotantolaitokset.

Esimerkkiprojekti on 8 GWh/vuosi sähköautobatterien valmistukseen suunniteltu nollajätevesihankkeen (Zero Liquid Discharge, ZLD) toteutus, jonka jätevesikäsittelykapasiteetti on 800 m³/päivä.

Järjestelmä kierrättää jatkuvasti käsiteltyä vettä takaisin tuotantoprosessiin, säästäen noin 220 000 m³ makeaa vettä vuodessa ja vähentäen vaarallisten jätteiden syntymistä yli 50 prosenttia. Hanke läpäisi onnistuneesti kaikki ympäristölliset hyväksyntätarkastukset.

Tukevat dokumentit sisältävät:

• Omien jätevesien käsittelyyn liittyviä patentteja
• CE-, UL- ja ISO-sertifikaatit
• Kolmannen osapuolen tekemät vedenlaatutestausraportit
• Ympäristöhyväksyntähyväksynnät
• Vastaavien projektien viite sopimukset
• Kattavat käyttö- ja huoltotakuuasiakirjat

6. Palvelun laajuus ja yhteistyöprosessi

Tarjoamme kattavia EPC-avainvalmisratkaisuja jätevesien käsittelyyn, mukaan lukien alueellinen tutkimus, jäteveden karakterisointi, laboratorio- ja pilottikokoisen kokeilun suorittaminen, asiakaskohtainen prosessiinsinöörintyö, ei-standardien laitteiden valmistus, rakennustekninen tuki, asennus, käynnistys, ympäristövaatimusten noudattamiseen liittyvä neuvonta, järjestelmän käyttö ja huolto, prosessipäivitykset sekä pitkäaikainen kulutustavaratoimitus.

Asiakkaan vaatimusten mukaiset ratkaisut raskasmetallien talteenottoon ja jätevesien resurssien hyödyntämiseen ovat myös saatavilla.

Standardiytetty yhteistyöprosessi

• Alueellinen kartoitus ja vesinäytteiden ottaminen – Suoritetaan paikan päällä tapahtuva tutkimus, kerätään jätevesinäytteitä ja laaditaan ammattimainen vedenlaatuanalyysiraportti.
• Mukautettu prosessisuunnittelu – Kehitetään tehtaan toimintaolosuhteita vastaava käsittelyratkaisu, tekninen ehdotus ja kaupallinen tarjous.
• Laitteiden valmistus ja rakentaminen – Aloitetaan mukautettujen laitteiden valmistus ja rakennustyöt sopimuksen vahvistamisen jälkeen.
• Asennus ja käynnistys – Suoritetaan laitteiden asennus, kokonaisjärjestelmän käynnistys ja kokeilukäyttö, kunnes saavutetaan vakaa vaatimustenmukaisuus.
• Hankehyväksyntä ja koulutus – Autetaan ympäristövaatimustenmukaisuuden hyväksynnässä ja tarjotaan kattavaa käyttäjäkoulutusta.
• Pitkäaikainen tekninen tuki – Tarjotaan ennaltaehkäisevää huoltoa, säännöllisiä tarkastuksia, järjestelmän optimointia, laitteiden päivityksiä ja elinikäistä jälkimyyntiteknistä tukea.