Litiumakkujen jätevesikäsittelyratkaisu

1. Jätevesien lähteet, tyypilliset saastuttajat ja veden ominaisuudet

Litiumakujen valmistuksesta syntyvää jätevettä muodostuu pääasiassa katodimateriaalin ja anodimateriaalin valmistuksen, elektrodien pinnoituksen, N-metyyli-2-pyrrolidoni (NMP) -liuotteen talteenoton, elektrolyytin täyttöprosessin, muodostumisen ja ikääntymisen, laitteiden pesun, akkukoppien pesun sekä teollisuustilojen lattian pesun yhteydessä. Ratkaisu soveltuu litiumrautafosfaatin (LFP), nikkeli-koboltti-mangaanin (NCM) ja muiden litiumakkutekniikoiden tuotannosta syntyvän jäteveden käsittelyyn.

Jätevesi edustaa tyypillisiä litiumakkuteollisuuden ominaisuuksia ja sisältää monimutkaisen saastepitoisuuden, johon kuuluu esimerkiksi:

• Raskasmetallit, kuten litium (Li), nikkeli (Ni), koboltti (Co) ja mangaani (Mn), joista suurin osa esiintyy stabiileissa kompleksimuodoissa.
• Epäorgaaniset saasteet, kuten fluori, fosfaatti ja korkeat liuenneiden suolojen pitoisuudet.
• Kuumuudelle kestäviä orgaanisia yhdisteitä, etenkin NMP:tä, elektrolyyttijäämiä ja polymeerisiä sidoksia, mikä johtaa merkittäviin kemiallisen hapenkulutuksen (COD) vaihteluihin ja huonoon biologiseen hajoavuuteen.

Lisäksi vaihtelevat happamat ja emäksiset prosessivirrat aiheuttavat laajaa pH-vaihtelua, korotettua kokonaisliuenneiden kiintoainepitoisuutta (TDS) sekä merkittäviä vaihteluita sekä jätevesivirran määrässä että koostumuksessa. Ilman tehokasta käsittelyä jäännös-raskasmetallit ja liialliset fluoridipitoisuudet voivat helposti ylittää päästörajoitukset.

Jätevesikäsittelyjärjestelmien on noudatettava tiukkoja vaatimuksia standardin GB 30484-2013 – Akkuteollisuuden saastepäästöjen raja-arvot – mukaisesti samalla kun ne täyttävät sekä ympäristöön päästettävän veden että tuotantoprosesseihin uudelleenkäytettävän veden vaatimukset.

2. Yleisimmät asiakkaiden haasteet

Litiumakkujen valmistukseen sovellettavat ympäristövaatimukset ovat yhä tiukentuvia, ja raskasmetallit sekä fluoridi on määritelty keskeisiksi noudattamisindikaattoreiksi. Jo pienetkin jäteveden laadun vaihtelut voivat johtaa ympäristövaatimusten vastaiseen tilanteeseen.

Perinteisillä jätevesien käsittelytekniikoilla on rajalliset kyvyt hajottaa stabiileja raskasmetallikomplekseja, mikä johtaa usein epävakaaseen käsittelysuoritukseen, liialliseen kemikaalien käyttöön ja suurien määrien vaarallisien lietteiden tuotantoon, mikä aiheuttaa korkeat käyttö- ja hä disposal-kustannukset.

Hankalasti hajoavat orgaaniset yhdisteet aiheuttavat usein muovikalvojen tukkoitumista, laitteiden korroosiota ja suunnittelemattomia pysähdyksiä, mikä vaikuttaa kielteisesti jatkuvan tuotannon toteutumiseen.

Lisäksi standardit jätevesien käsittelylaitteet eivät yleensä ole suunniteltu litiumakkujen valmistuksen erityisen suolaisiin ja korroosioalttiisiin käyttöolosuhteisiin, mikä johtaa heikkoontuneeseen järjestelmän sopeutumiskykyyn ja alentuneeseen laitteiston luotettavuuteen.

Monet perinteiset käsittelyjärjestelmät saavuttavat myös suhteellisen alhaiset veden talteenottoprosentit, mikä johtaa merkittäviin arvokkaiden metallien ja vesiressurssien tappioihin. Perinteiset siviiliseweravesien käsittelylaitokset vaativat suuria asennusalueita ja tarjoavat rajoitetun joustavuuden tulevaan laajentamiseen, mikä tekee niistä sopimattomia nopeasti kasvaville akkujen valmistustehdaille.

3. Käsittelyprosessi ja ydinvälineiden konfiguraatio

Litiumparistojen jätevesien monimutkaisten ominaisuuksien hoitamiseksi käytämme erityistä käsittelyprosessia, joka koostuu seuraavista vaiheista:

Eroteltu keruu ja esikäsittely → Kompleksien hajottaminen ja hapettaminen → Koagulaatio ja sedimentaatio → Biologinen käsittely → Edistynyt kalvo-desalinaatio → Konsentraatin tilavuuden pienentäminen

Korkean ja alhaisen kuormituksen jätevedet kerätään erikseen ja tasataan ennen käsittelyä.

Erikoistunut dekompleksointireaktori hajottaa tehokkaasti vakaita raskasmetallikomplekseja, minkä jälkeen tapahtuu yhdessä koagulaatio ja sedimentaatio korkean tehoisuuden fluoridinpoistojärjestelmän kanssa, jolloin suurin osa raskasmetaleista, fluoridista ja kelluvista kiintoaineista poistetaan.

Lisäksi käytetään edistynyttä hapetusmenetelmää, jolla hajotetaan vaikeasti hajoavia orgaanisia yhdisteitä ja parannetaan jäteveden biologista hajoavuutta.

Biologisessa käsittelyvaiheessa käytetään A/O-prosessia (anoksinen/oksidoiva prosessi) tehokkaaseen COD:n ja ammoniakinityksen poistoon.

Lopuksi ultrafiltraatio- (UF-) järjestelmä yhdessä likaantumisenestävän käänteisosmoosimembraanijärjestelmän (RO) kanssa tuottaa korkealaatuista kierrätysvettä, joka soveltuu tuotannon puhdistusprosesseihin. Jäljelle jäävä suolapitoisuudeltaan korkea keskittyneen veden tilavuutta pienennetään lisäksi ennen lopullista hävitystä.

Ydinlaitteet sisältävät:

• Mukautetut raskasmetallien dekompleksointireaktorit
• Korkeatehokkaat fluoridinpoistojärjestelmät
• Älykkäät kemikaalien annostelujärjestelmät
• Epäsuotuisan saastumisen estävät kalvo-suodatusjärjestelmät
• Täysin automatisoidut vedenkäsittelyn ohjauspaneelit
• Verkossa toimivat vedenlaatumittausjärjestelmät

4. Ratkaisun edut

Ratkaisumme on erityisesti suunniteltu käsittelemään litiumakkujen valmistuksesta syntyvän jäteveden monimutkaisia ominaisuuksia.

Yksinoikeudellinen käsittelyprosessi hajottaa tehokkaasti kompleksoidut raskasmetallit ja saavuttaa korkeat poistotehokkuudet sekä raskasmetalleille että fluoridille, tuottaen jatkuvasti puhdistettua vettä, joka täyttää sekä purkupaikkojen että uudelleenkäytön vaatimukset.

Tarjoamme täysin mukautettuja laitelatkuita, jotka on suunniteltu erityisesti litiumakkujen tuotannon erittäin suolaisiin ja syövyttäviin olosuhteisiin. Mukautetut syövyttävyyttä vastaan suojatut koteloit, kulumisvastaiset rakenteet, tukkeutumattomat putkistojärjestelmät ja erikoisfiltraatiokomponentit parantavat merkittävästi laitteiden sopeutumiskykyä, käyttövakautta ja käyttöikää.

Kaikki ydinmekaaniset laitteet, sähköiset ohjausjärjestelmät ja vedenkäsittelykomponentit ovat sertifioituja CE-, UL- ja ISO-standardien mukaisiksi, mikä takaa tuotteiden laadun, käyttöturvallisuuden sekä noudattamisen sekä kotimaisten että kansainvälisten hankkeiden hyväksyntävaatimuksia.

Järjestelmä saavuttaa yli 90 %:n veden kierrätysasteen, mikä mahdollistaa vettä koskevien resurssien tehokkaan kierrätyksen samalla kun arvokkaita metalleja talteen otetaan; tämä vähentää merkittävästi makean veden kulutusta ja vaarallisten jätteiden käsittelykustannuksia.

Sen modulaarinen integroitu suunnittelu minimoi asennustilan vaatimukset ja tarjoaa joustavan asennuksen, laajentamisen ja järjestelmän päivitykset. Täysin automatisoitu älykäs toiminta vähentää huomattavasti työvoimavaatimuksia, huoltovälejä ja kokonaistoimintakustannuksia.

5. Hankkeita koskevat viitteet ja tukevat asiakirjat

Olemme suorittaneet onnistuneesti lukuisia jätevesien käsittelyprojekteja litiumakkujen valmistajille, kattamalla sekä LFP- että NCM-akkujen tuotantolaitokset.

Esimerkkiprojekti on 10 GW:n litiumakkujen valmistuksen jätevesien käsittely- ja veden kierrätysprojekti, jonka käsittelykapasiteetti on 1 000 m³/päivä.

Järjestelmä on osoittanut pitkäaikaista vakavaa toimintaa ja ratkaissut tehokkaasti ongelmat, jotka liittyvät liialliseen raskasmetallipitoisuuteen, kalvojen saastumiseen ja usein tarvittavaan huoltoon. Hanke meni läpi ympäristöhyväksyntätarkastukset ja säästi vuosittain yli 300 000 m³ makeaa vettä.

Tukevat dokumentit sisältävät:

• Omien jätevesien käsittelyprosessien patentit
• CE- ja UL-sertifikaatit
• ISO-laadunhallintajärjestelmän sertifikaatti
• Kolmannen osapuolen akkreditoitujen veden laatumittausten raportit
• Projektin hyväksyntäasiakirjat
• Viite sopimukset vertailuhankeprojekteihin

6. Palvelun laajuus ja yhteistyöprosessi

Tarjoamme kattavia EPC-avainvalmis jätevesien käsittelyratkaisuja litiumakkuja valmistaville yrityksille, mukaan lukien alueellinen tutkimus, jäteveden näytteenotto ja analyysi, mukautettu prosessisuunnittelu, ei-standardoidun laitteiston suunnittelu, laitteiden valmistus, asennus, käynnistys, käyttö ja huolto, ympäristövaatimusten noudattamisen tukipalvelut, järjestelmän päivitykset sekä elinkaaren ajan kulutustavaratoimitukset.

Standardiytetty yhteistyöprosessi

• Paikallisinvestointi ja veden näytteiden ottaminen – Suoritetaan paikan päällä tapahtuva tutkimus, kerätään jätevesinäytteitä ja laaditaan kattava vedenlaatuanalyysiraportti.
• Mukautettu suunnittelupalvelu – kehitetään erityinen käsittelyprosessi, mukautettu laitteistoratkaisu ja yksityiskohtainen kaupallinen tarjous.
• Laitteiden valmistus ja rakentaminen – Aloitetaan mukautettujen laitteiden valmistus ja paikan päällä tapahtuva rakentaminen sopimuksen vahvistamisen jälkeen.
• Asennus ja käyttöönotto – Täydellinen asennus, integroitu käyttöönotto ja kokeilukäyttö, kunnes saavutetaan vakaa puhdistusteho ja lainsäädännönmukaisuus.
• Hankehyväksyntä ja koulutus – Autetaan ympäristöhyväksyntämenettelyssä ja tarjoadaan ammattimainen käyttäjäkoulutus.
• Pitkäaikainen tekninen tuki – Tarjoa ennaltaehkäisevää huoltoa, säännöllisiä tarkastuksia, järjestelmän optimointia, laitteiden päivityksiä ja elinikäistä teknistä tukea.