1. Sources d’eaux usées, polluants typiques et caractéristiques de l’eau
Les eaux usées provenant de la fabrication de batteries au lithium sont principalement générées lors de la préparation des matériaux cathodiques et anodiques, du revêtement des électrodes, de la récupération du solvant N-méthyl-2-pyrrolidone (NMP), du remplissage d’électrolyte, de la formation et du vieillissement, du nettoyage des équipements, du rinçage des cellules de batterie et du nettoyage des sols d’ateliers. Cette solution s’applique aux eaux usées issues de la production de batteries au lithium fer phosphate (LFP), au nickel cobalt manganèse (NCM) et à d’autres technologies de batteries au lithium.
Ces eaux usées présentent les caractéristiques typiques de l’industrie des batteries au lithium et contiennent un mélange complexe de polluants, notamment :
- Des métaux lourds tels que le lithium (Li), le nickel (Ni), le cobalt (Co) et le manganèse (Mn), dont la majeure partie se trouve sous forme de complexes stables.
- Des polluants inorganiques, notamment des fluorures, des phosphates et des concentrations élevées de sels dissous.
- Composés organiques réfractaires, principalement du NMP, des résidus d’électrolyte et des liants polymères, entraînant des fluctuations importantes de la DCO et une biodégradabilité médiocre.
En outre, les effluents de processus alternativement acides et alcalins provoquent des variations étendues de pH, une élévation des solides dissous totaux (TDS) et des fluctuations marquées tant du débit que de la composition des eaux usées. En l’absence d’un traitement efficace, les métaux lourds résiduels et les concentrations excessives de fluorure peuvent facilement dépasser les limites de rejet.
Les systèmes de traitement des eaux usées doivent respecter les exigences strictes de la norme GB 30484-2013 – Norme d’émission des polluants pour l’industrie des batteries – tout en satisfaisant simultanément aux exigences relatives au rejet environnemental et à la réutilisation de l’eau dans le processus de production.
2. Défis courants rencontrés par les clients
La réglementation environnementale applicable à la fabrication des batteries au lithium devient de plus en plus stricte, les métaux lourds et le fluorure étant désignés comme indicateurs clés de conformité. Même de légères variations de la qualité des eaux usées peuvent entraîner un non-respect des exigences environnementales.
Les technologies conventionnelles de traitement des eaux usées ont une capacité limitée à dégrader les complexes stables de métaux lourds, ce qui entraîne souvent des performances instables du traitement, une surconsommation de produits chimiques et la production de grandes quantités de boues dangereuses, avec des coûts élevés d’exploitation et d’élimination.
En outre, les composés organiques réfractaires provoquent fréquemment l’encrassement des membranes, la corrosion des équipements et des arrêts imprévus, nuisant ainsi à la production continue.
Par ailleurs, les équipements standards de traitement des eaux usées ne sont généralement pas conçus pour fonctionner dans les conditions fortement salines et fortement corrosives propres à la fabrication des batteries lithium, ce qui réduit l’adaptabilité du système et la fiabilité des équipements.
De nombreux systèmes conventionnels de traitement atteignent également des taux de récupération d’eau relativement faibles, entraînant des pertes importantes de métaux précieux et de ressources en eau.
3. Procédure de traitement et configuration des équipements principaux
Pour traiter les caractéristiques complexes des eaux usées issues de la fabrication de batteries au lithium, nous utilisons un procédé de traitement dédié composé des étapes suivantes :
Collecte séparée et prétraitement → Décomplexation et oxydation → Coagulation et décantation → Traitement biologique → Désalinisation membranaire avancée → Réduction du volume de concentrat
Les effluents à forte concentration et ceux à faible concentration sont collectés séparément puis égalisés avant traitement.
Un réacteur spécialisé de décomplexation dégrade efficacement les complexes stables de métaux lourds, suivis d’une coagulation et d’une sédimentation associées à un système de désfluoration haute efficacité afin d’éliminer la majeure partie des métaux lourds, du fluorure et des matières en suspension.
Une technologie avancée d’oxydation est ensuite appliquée pour dégrader les composés organiques réfractaires et améliorer la biodégradabilité des eaux usées.
L’étape de traitement biologique utilise un procédé A/O (anoxique/oxygéné) permettant d’éliminer efficacement la DCO et l’azote ammoniacal.
Enfin, un système d’ultrafiltration (UF) couplé à un système membranaire d’osmose inverse (OI) anti-encrassement produit une eau recyclée de haute qualité, adaptée aux procédés de nettoyage en production. Le concentrat résiduel fortement salin subit une concentration et une réduction de volume supplémentaires avant son élimination finale.
Les équipements principaux comprennent :
- Réacteurs personnalisés de décomplexation des métaux lourds
- Systèmes à haute efficacité d’élimination du fluorure
- Systèmes intelligents de dosage chimique
- Systèmes de filtration membranaire anti-encrassement
- Tableaux de commande entièrement automatiques pour le traitement des eaux
- Systèmes de surveillance en ligne de la qualité de l’eau
4. Avantages de la solution
Notre solution est spécifiquement conçue pour traiter les caractéristiques complexes des eaux usées générées par la fabrication de batteries au lithium.
Le procédé de traitement exclusif dégrade efficacement les métaux lourds complexés, permettant un taux d’élimination élevé des métaux lourds et du fluor tout en produisant systématiquement une eau traitée conforme aux normes de rejet et de réutilisation.
Nous proposons des solutions d’équipements entièrement personnalisées, adaptées aux conditions fortement salines et corrosives propres à la production de batteries au lithium. Des enveloppes anti-corrosion sur mesure, des structures résistant à l’usure, des systèmes de tuyauterie anti-obstruction et des composants de filtration spécialisés améliorent nettement l’adaptabilité des équipements, leur stabilité de fonctionnement et leur durée de vie.
L’ensemble des équipements mécaniques principaux, des systèmes de commande électrique et des composants de traitement de l’eau sont certifiés selon les normes CE, UL et ISO, garantissant ainsi la qualité des produits, la sécurité d’exploitation et la conformité aux exigences nationales et internationales d’acceptation des projets.
Le système atteint des taux de réutilisation de l’eau supérieurs à 90 %, permettant un recyclage efficace des ressources en eau tout en récupérant simultanément des métaux précieux, ce qui réduit considérablement la consommation d’eau douce et les coûts d’élimination des déchets dangereux.
Sa conception intégrée modulaire minimise les besoins en espace d’installation tout en offrant une flexibilité maximale pour l’installation, l’extension et la modernisation du système. Un fonctionnement intelligent entièrement automatisé réduit sensiblement les besoins en main-d’œuvre, la fréquence de maintenance et les coûts d’exploitation globaux.
5. Références de projet et documents justificatifs
Nous avons mené à bien de nombreux projets de traitement des eaux usées pour des fabricants de batteries lithium-ion, couvrant aussi bien les installations de production de batteries LFP que celles de batteries NCM.
Un projet représentatif est un projet de traitement des eaux usées et de réutilisation de l’eau pour une usine de fabrication de batteries lithium-ion de 10 GW, avec une capacité de traitement de 1 000 m³/jour.
Le système a démontré un fonctionnement stable à long terme, résolvant efficacement les problèmes liés aux métaux lourds en excès, à l’encrassement des membranes et à la maintenance fréquente. Le projet a réussi avec succès les inspections de réception environnementale tout en économisant annuellement plus de 300 000 m³ d’eau douce.
Les documents justificatifs comprennent :
- Brevets sur le procédé propriétaire de traitement des eaux usées
- Certificats de conformité CE et UL
- Certification du système de gestion de la qualité ISO
- Rapports d’analyses de qualité de l’eau certifiés par des tiers accrédités
- Documents de réception du projet
- Contrats de référence pour des projets pilotes
6. Périmètre des services et processus de coopération
Nous fournissons des solutions complètes clés en main EPC de traitement des eaux usées destinées aux fabricants de batteries lithium-ion, y compris l’investigation sur site, la collecte et l’analyse d’échantillons d’eaux usées, l’ingénierie de procédés sur mesure, la conception d’équipements non standard, la fabrication d’équipements, l’installation, la mise en service, l’exploitation et la maintenance, le soutien à la conformité environnementale, les mises à niveau du système et la fourniture à vie de consommables.
Processus standard de coopération
- Enquête sur site et prélèvement d’échantillons d’eau – Réaliser une investigation sur site, prélever des échantillons d’eaux usées et établir un rapport complet d’analyse de la qualité de l’eau.
- Conception technique sur mesure – Développement d’un procédé de traitement dédié, d’une solution d’équipements personnalisée et d’un devis commercial détaillé.
- Fabrication des équipements et construction – Lancer la fabrication sur mesure des équipements et les travaux de construction sur site après confirmation du contrat.
- Installation et mise en service – Installation complète, mise en service intégrée et fonctionnement d’essai jusqu’à l’obtention de performances stables de traitement et de la conformité réglementaire.
- Acceptation du projet et formation – Assister aux procédures d’acceptation environnementale et dispenser une formation professionnelle aux opérateurs.
- Soutien technique à long terme – Offrir la maintenance préventive, les inspections régulières, l’optimisation du système, la modernisation des équipements et un soutien technique à vie.
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