Conçu pour les installations nord-américaines de fabrication de batteries au lithium, ce système intégré associe une usine d’eau ultrapure de 10 T/H, une unité de récupération de boues de batteries de 15 T/J et un système de recyclage des eaux usées de 40 T/J. Il permet la récupération du solvant NMP et des boues d’électrodes tout en traitant les eaux usées industrielles afin de les réutiliser conformément à la réglementation environnementale américaine.
Spécifications techniques
Ce projet intégré de traitement des eaux a été installé dans une usine américaine de fabrication de batteries pour énergies nouvelles à Chicago, avec une capacité globale de traitement de 41 m³/jour. La solution complète se compose de trois modules de procédé interconnectés :
- système d’eau ultrapure à double passage RO + EDI de 10 t/h
- unité de récupération de pâte pour batteries de 15 t/j
- système de traitement et de réutilisation des eaux usées industrielles de 40 t/j
Flux de processus
1. Production d’eau ultrapure
Eau brute → Prétraitement → Osmose inverse (OI) à double passage → Électrodéionisation (EDI) → Polissage par lit mixte
Le système produit en continu 10 tonnes/heure d’eau ultrapure destinée au revêtement des électrodes de batteries, au nettoyage des équipements et à d’autres procédés de production exigeant une très haute pureté.
2. Récupération de la pâte pour batteries
Les eaux usées contenant de la pâte pour batteries sont acheminées vers l’unité intégrée de récupération, où le solvant NMP (N-méthyl-2-pyrrolidone) et les matériaux solides des électrodes sont séparés et récupérés en vue d’une réutilisation, ce qui réduit considérablement la consommation de matières premières.
3. Traitement et recyclage des eaux usées
Le filtrat de boue récupéré, combiné à d'autres eaux usées de production, suit le procédé de traitement ci-dessous :
cuve de réglage du pH → Acidification et décantation par coagulation → Oxydation avancée par Fenton → Acidification hydrolytique + traitement biologique A/O-MBR → Filtration sur charbon actif + filtration sur sable → Cuve d’eau réutilisable
Le système traite 40 tonnes/jour d’eaux usées industrielles et fournit de l’eau réutilisable à l’installation de production.
Fonctionnalités du système
- Rendement élevé de récupération du solvant NMP précieux et de la boue pour batteries
- Élimination efficace des composés organiques à forte demande chimique en oxygène (DCO), des solvants, des matières en suspension et des contaminants colloïdaux
- Commande entièrement automatique basée sur automate programmable (PLC) avec surveillance à distance
- Conçu selon les normes électriques nord-américaines et adaptés aux conditions opérationnelles industrielles à l’étranger
- Faible production de boues et consommation réduite de produits chimiques
- Conception compacte sur châssis pour des usines normalisées de fabrication de batteries
- L’eau traitée est conforme aux exigences locales en matière de rejet industriel et de réutilisation de l’eau
Applications
Cette solution intégrée de traitement de l’eau est spécifiquement conçue pour les fabricants de batteries lithium-ion, de batteries pour véhicules électriques (EV), de batteries de stockage d’énergie et de batteries pour énergies nouvelles aux États-Unis et en Amérique du Nord.
Elle couvre l’ensemble du processus de fabrication des batteries, notamment :
- La préparation de la pâte d’électrode
- Revêtement des électrodes
- Nettoyage des équipements
- L’alimentation en eau pour la production
- Traitement des eaux usées
- Recyclage de l'eau
La fabrication de batteries fait généralement face à deux défis majeurs :
- Une demande continue d’eau ultrapure stable afin d’assurer la qualité des batteries et le rendement de la production.
- Les eaux usées issues de la pâte contiennent du solvant NMP et des matériaux d’électrode précieux. Le rejet direct entraîne des pertes importantes de matières, tandis que les eaux usées organiques à forte teneur en DCO compliquent de plus en plus la conformité environnementale.
La solution intégrée fournit simultanément :
- La production d’eau ultrapure
- La récupération de matériaux précieux
- Recyclage des eaux usées industrielles
ce qui le rend idéal pour :
- Nouvelles usines de fabrication de batteries
- Projets d’extension de capacité
- Mises à niveau d’usines existantes
- Rétrofitages destinés à la conformité environnementale
- Gigafactories de batteries à l’étranger
Le système est entièrement conforme aux exigences environnementales et de gestion des déchets dangereux particulièrement strictes d’Amérique du Nord.
Projet intégré de traitement des eaux pour une nouvelle usine de batteries à énergie nouvelle à Chicago, États-Unis
À mesure que l’industrie nord-américaine des batteries au lithium et du stockage d’énergie se développe rapidement, les fabricants de batteries de la région de Chicago ont besoin de solutions fiables tant pour l’eau de processus à haute pureté que pour la récupération des ressources contenues dans les eaux usées industrielles. Les procédés de revêtement des électrodes de batteries, de préparation des pâtes et de nettoyage de précision nécessitent un approvisionnement continu en eau ultrapure, tandis que les eaux usées générées pendant la production contiennent du solvant NMP et des matériaux d’électrodes valorisables.
Les systèmes traditionnels de traitement autonomes sont généralement fragmentés, occupent une grande surface au sol et offrent un rendement de récupération limité. Le solvant NMP précieux et la boue de batterie sont souvent éliminés conjointement avec les eaux usées, ce qui augmente les coûts des matières premières tout en posant des défis importants en matière de conformité environnementale en raison de la forte charge organique et de la teneur en solvant.
Pour résoudre ces problèmes, Baihuipu a conçu une solution intégrée complète de traitement des eaux, combinant la production d’eau ultrapure, la récupération de la boue et le recyclage des eaux usées au sein d’un seul système automatisé, dont la capacité de traitement globale atteint 41 m³/jour. Cette conception intégrée convient particulièrement aux installations de fabrication de batteries à l’étranger, qui exigent un haut niveau d’automatisation et une intervention manuelle minimale.
L’eau brute entrante pénètre d’abord dans le système d’eau ultrapure, où les matières en suspension et le chlore résiduel sont éliminés pendant le prétraitement. L’eau est ensuite purifiée par un système d’osmose inverse à double passage, suivi d’un procédé EDI et d’un polissage par lit mixte, afin de produire en continu 10 T/h d’eau ultrapure de haute qualité destinée au revêtement des électrodes de batteries et aux opérations de nettoyage de précision, garantissant ainsi une qualité constante en fabrication.
Les eaux usées issues de la préparation de la pâte pour batteries sont traitées séparément dans l’unité de récupération de pâte de capacité 15 T/J, où une technologie de séparation membranaire permet de récupérer efficacement le solvant NMP et les matériaux solides des électrodes. Ces matériaux récupérés peuvent être réintroduits directement dans le procédé de préparation de la pâte, réduisant ainsi de façon significative les coûts d’approvisionnement en matières premières.
Les eaux usées restantes sont combinées avec d'autres eaux usées de production et entrent dans le système de traitement et de recyclage des eaux usées de 40 T/j. Après ajustement du pH et décantation par coagulation pour éliminer les matières en suspension et les contaminants colloïdaux, les eaux usées subissent une oxydation avancée par le procédé Fenton, ce qui dégrade efficacement les composés organiques réfractaires et réduit les niveaux de DCO. Un traitement biologique ultérieur par acidification hydrolytique + boues activées membranaires (A/O-MBR) dégrade davantage les polluants organiques résiduels. Une filtration finale par charbon actif et sable permet d’obtenir une eau recyclée adaptée au refroidissement des équipements, au nettoyage des sols et à d’autres applications industrielles de réutilisation, réduisant ainsi considérablement la consommation d’eau douce.
L’ensemble du système fonctionne automatiquement sous une plateforme intelligente de contrôle basée sur un automate programmable (PLC), dotée de capacités de surveillance à distance. Conçu pour répondre aux spécifications électriques nord-américaines et aux exigences de conformité environnementale, ce projet assure une production fiable d’eau ultrapure, permet la récupération de matériaux précieux issus des batteries et favorise le recyclage efficace des eaux usées, tout en aidant les fabricants à réduire leurs coûts d’exploitation et à atteindre une production durable.
Ce projet constitue une solution intégrée de traitement des eaux de référence pour les installations de fabrication de batteries lithium-ion et de systèmes de stockage d’énergie à l’étranger.
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