Elektromos járművek akkumulátorainak gyártásából származó szennyvízkezelési megoldás

1. Szennyvízforrások, tipikus szennyező anyagok és vízjellemzők

Az elektromos járművek akkumulátorainak gyártása során keletkező szennyvíz főként a kulcsfontosságú gyártási folyamatokból származik, például az NCM (nikkel-kobalt-mangán) és a litium-vas-foszfát (LFP) katódanyag-előkészítésből, az elektródák bevonásából, az NMP oldószer visszanyeréséből, az elektrolit töltéséből, a formázásból és osztályozásból, az akkumulátorcellák és a berendezések tisztításából, valamint a gyártóüzem padlójának mosásából. A szennyvíz jellemzői lényegesen eltérnek a különböző gyártási folyamatok között; az NCM akkumulátorok gyártása általában összetettebb és erősebben szennyezett szennyvizet eredményez.

A szennyvíz főként három csoportba tartozó szennyező anyagot tartalmaz:

• Veszélyes nehézfémek – az NCM gyártósorok komplex nikkel (Ni), kobalt (Co) és mangán (Mn) formájában termelnek nehézfémeket, míg az LFP gyártás főként nagy koncentrációjú litiumot (Li) tartalmaz. Ezeket a fémkomplexeket nehéz hagyományos csapadékképzési eljárásokkal eltávolítani.
• Hőálló szerves vegyületek – Főként N-metil-2-pirrolidon (NMP), PVDF kötőanyagok és karbonát-alapú elektrolitok. A kevert szennyvíz kémiai oxigénigénye (COD) általában 5000–8000 mg/L között mozog, biológiailag lebonthatósága rendkívül alacsony (B/C arány < 0,2).
• Szervetlen szennyező anyagok – Főként nagy koncentrációjú fluorid, foszfát és szulfát. A koncentrált szennyvízben a teljes oldott szilárd anyag (TDS) értéke meghaladhatja a 28 000 mg/L-t, miközben a pH-szám széles tartományban ingadozik. A szennyvíz erősen maradó hatású, és jelentős hidraulikus terhelés- és szennyezőanyag-terhelés-ingadozásnak van kitéve.

A szennyvíztisztító rendszereknek meg kell felelniük a GB 30484-2013 szabványnak – Az akkumulátoripar szennyezőanyag-kibocsátási előírásai.

2. Gyakori ügyfélkérdések

Az elektromos járművek akkumulátorainak gyártói számára az ökológiai megfelelőségi követelmények egyre szigorúbbá válnak. A nikkel és a kobalt mellett a fluorid is szigorú szabályozási korlátozások alá esik, sőt már a szennyvízminőség apró ingadozásai is környezetvédelmi megfelelőségi kockázatot eredményezhetnek.

A hagyományos kezelési technológiák korlátozott hatékonysággal távolítják el a komplex vegyületekbe kötött nehézfémeket, ami túlzott mennyiségű vegyszeradagolást igényel, és nagy mennyiségű veszélyes iszap keletkezését eredményezi, így magas üzemeltetési költségekkel jár.

A hőálló szerves vegyületek – például az NMP és az elektrolit-maradékok – gyakran okoznak membránfertőződést, berendezés-elzáródást és tervezetlen leállásokat, amelyek zavarják a folyamatos akkumulátor-gyártást.

Ezenkívül a magas sótartalmú szennyvíz alacsony erőforrás-visszanyerési arányt eredményez, ami értékes fémek – például lítium, nikkel és kobalt – elvesztéséhez vezet. A hagyományos, szabványosított kezelőberendezések nem úgy vannak kialakítva, hogy kezelni tudják a litium-akkumulátor-gyártás jellemzően magas sótartalmú, korrozív és ingadozó szennyvízfeltételeit, ezért rossz alkalmazkodóképességet és gyakori berendezéshibákat eredményeznek.

Emellett a hagyományos polgári szennyvízkezelő létesítmények nagy területet foglalnak el, korlátozott automatizáltsággal rendelkeznek, és nehezen bővíthetők gyors termelési kapacitás-növekedés esetén. Az akkumulátor-gyártók egyre inkább integrált, testreszabott szennyvízkezelési megoldásokat igényelnek, amelyek kifejezetten az EV-akkumulátor-gyártáshoz lettek kialakítva.

3. Kezelési folyamat és alapfelszerelés konfigurációja

Az elektromos járművek akkumulátorairól származó szennyvíz egyedi jellemzőinek kezelésére egy integrált kezelési f quyamat alkalmazunk, amely a következő lépésekből áll:

Elválasztott gyűjtés és előkezelés → Komplexképződés megszüntetése és fejlett oxidációs eljárás → Biológiai kezelés → Kétszeres membrános desztilláció → MVR zéró folyadék-kibocsátás (ZLD)

A nagy koncentrációjú folyamat-szennyvíz és a berendezések tisztításához használt szennyvíz elkülönítve gyűjtődik, majd kiegyenlítés és homogenizálás után egy speciális dekomplexáló reaktorba jut, ahol a stabil nehézfém-komplexek hatékonyan felbomlanak.

Ezután a koaguláció és ülepítés, valamint egy nagyhatékonyságú fluorid-eltávolító rendszer eltávolítja a lebegő szennyeződéseket és a legtöbb szervetlen szennyező anyagot.

Az ózon-alapú fejlett oxidációs eljárást (AOP) alkalmazzák a nehezen lebontható szerves vegyületek – például az NMP – lebontására, ami jelentősen javítja a szennyvíz biológiailag lebonthatóságát.

A biológiai kezelési fázisban egy A/O + MBR-eljárást alkalmaznak a COD és az ammónia-nitrogén hatékony eltávolítására.

A fejlett desztillációhoz egy szennyeződés-ellenálló ultrafiltrációs (UF) rendszert kombinálnak fordított ozmózissal (RO), így olyan magas minőségű újrahasznosítható vizet állítanak elő, amely alkalmas az akkumulátorok gyártási folyamataiban történő újrahasznosításra.

A koncentrált sós oldatot további DTRO-membrán-koncentrációval, majd MVR-gőzredukciós elpárologtatással és kristályosítással kezelik, így közel zéró folyadék-kibocsátást (ZLD) érnek el.

A fő berendezések közé tartoznak:

• Nehézfémek komplexképződésének megszüntetésére szolgáló reaktorok
• Nagyhatékonyságú fluorid-eltávolító rendszerek
• Mikro/nano speciális oxidációs rendszerek
• Kifogásolhatatlan membránszűrő rendszerek
• MVR elpárologtatók
• Automatikus, intelligens vegyszer-adagoló rendszerek
• Online vízminőség-ellenőrző rendszerek

4. A megoldás előnyei

Megoldásunkat kifejezetten az elektromos járművek akkumulátorainak szennyvízkezelésének legnehezebb aspektusainak kezelésére fejlesztettük.

A rendszer 99,9%-os eltávolítási hatékonyságot ér el a komplex nehézfémek esetében, miközben a fluorid-koncentrációt 1 mg/L alatt tartja, és folyamatosan olyan szennyvízkezelési eredményt biztosít, amely meghaladja az országos kibocsátási szabványokat.

Teljesen egyedi berendezésterveket kínálunk a szennyvíz jellemzői, a kezelési kapacitás, a rendelkezésre álló telepítési hely és a jövőbeni termelésbővítési tervek alapján. Az egyedi saválló házak, kopásálló szerkezetek, eldugulásmentes áramlási csatornák és moduláris berendezés-konfigurációk biztosítják a megbízható működést a nagyon sós, korrodáló és változó üzemeltetési körülmények között.

Az összes alapvető mechanikai berendezés, elektromos vezérlőrendszer és víztisztító alkatrész CE-, UL- és ISO-tanúsítvánnyal rendelkezik, és megfelel az európai gép- és villamosbiztonsági irányelveknek, valamint az észak-amerikai biztonsági követelményeknek. Ez kiváló üzemeltetési biztonságot, megbízhatóságot és globális projektmegfelelést garantál.

A tulajdonosi kezelési folyamat kifejezetten a magas koncentrációjú szerves szennyezőanyagokat, sókat és nehézfémeket tartalmazó szennyvízre van optimalizálva. Kiemelkedő ellenállása a hidraulikus és szennyezőterhelés-ingadozásokkal szemben jelentősen csökkenti a membránok lerakódását, és több mint 65%-kal csökkenti a karbantartási gyakoriságot.

A rendszer több mint 90 százalékos vízújrafelhasználást ér el, miközben egyidejűleg értékes fémeket – például litiumot, nikelt és kobaltot – nyer vissza, így jelentősen csökkenti az édesvízfogyasztást, a veszélyes hulladék elhelyezésének költségeit és az alapanyagok elvesztését.

A moduláris integrált tervezés körülbelül 40 százalékkal csökkenti a telepítéshez szükséges helyigényt a hagyományos kezelőrendszerekhez képest, és rugalmas jövőbeli kapacitás-bővítést tesz lehetővé.

A teljesen automatizált, intelligens folyamatirányítás folyamatosan optimalizálja a vegyszeradagolást és az üzemeltetési paramétereket, minimalizálva ezzel a munkaerő-igényt, miközben átfogó megfelelőségi dokumentációt biztosít a környezetvédelmi ellenőrzések és a projekt elfogadása támogatására.

5. Projektreferenciák és támogató dokumentáció

Sikeresen szállítottunk szennyvízkezelő rendszereket számos vezető elektromos jármű-akkumulátor-gyártó számára, mind az NCM-, mind az LFP-akkumulátor-gyártó létesítményeket lefedve.

Egy jellemző projekt egy 8 GWh/év teljesítményű elektromos jármű-akkumulátor-gyártó nulla folyadék-kibocsátású (ZLD) projekt, amelynek szennyvízkezelő kapacitása napi 800 m³.

A rendszer folyamatosan újrahasznosítja a kezelt vizet a gyártási folyamatban, évente körülbelül 220 000 m³ édesvizet takarít meg, miközben a veszélyes hulladék termelését több mint 50%-kal csökkenti. A projekt sikeresen átment minden környezetvédelmi elfogadási ellenőrzésen.

A támogató dokumentációk közé tartoznak:

• Tulajdonosi szennyvízkezelési szabadalmak
• CE-, UL- és ISO-tanúsítványok
• Független harmadik fél által készített vízminőségi vizsgálati jelentések
• Környezeti elfogadási jóváhagyások
• Hasonló projektekre vonatkozó referencia szerződések
• Teljes üzemeltetési és karbantartási garanciadokumentáció

6. Szolgáltatási kör és együttműködési folyamat

Komplex EPC kulcsrakész szennyvízkezelési megoldásokat kínálunk, ideértve a helyszíni felmérést, a szennyvíz jellemzését, laboratóriumi és kisüzemi tesztelést, egyedi folyamatmérnöki tervezést, nem szabványos berendezések gyártását, építőmérnöki támogatást, telepítést, üzembe helyezést, környezetvédelmi megfelelőségi tanácsadást, a rendszer üzemeltetését és karbantartását, folyamatfejlesztéseket, valamint hosszú távú fogyóeszköz-ellátást.

Egyedi megoldások is elérhetők nehézfém-visszanyerésre és szennyvízalapú erőforrás-visszanyerésre az ügyfél igényei alapján.

Szabványos együttműködési folyamat

• Helyszíni felmérés és vízmintavétel – Helyszíni vizsgálat végzése, szennyvízminták gyűjtése és szakmai vízminőségi elemzési jelentés kiadása.
• Egyedi folyamattervezés – Az üzem üzemeltetési feltételei alapján testre szabott kezelési megoldás, műszaki ajánlat és kereskedelmi árajánlat elkészítése.
• Felszerelések gyártása és építése – A szerződés megerősítését követően megkezdődik a testre szabott berendezések gyártása és a földmunkák.
• Beszerelés és üzembe helyezés – A berendezések beszerelése, az integrált rendszer üzembe helyezése és próbafuttatása addig tart, amíg a stabil megfelelés el nem érhető.
• Projekt átadása és képzés – Segítségnyújtás a környezetvédelmi megfelelés elfogadásához, valamint átfogó üzemeltetői képzés biztosítása.
• Hosszú távú műszaki támogatás – Megelőző karbantartás, rendszeres ellenőrzések, rendszeroptimalizálás, berendezésfrissítések és életcikluson át nyújtott poszt-eladási műszaki támogatás biztosítása.