מערכת טיפול במים משולבת לסוללות ליתיום בשיקגו, ארצות הברית | מים על-טהורים, שחזור תערובות ותהליך שימוש חוזר במי שפכים

מערכת משולבת שתוכננה למכוני ייצור סוללות ליתיום בצפון אמריקה, הכוללת מתקן מי זיהוי עליון בקיבולת של 10 טון לשעה, יחידת שחזור פיתוח סוללות בקיבולת של 15 טון ליום, ומערכת מחזור מי שפיכה תעשייתית בקיבולת של 40 טון ליום. המערכת משחזרת את מסיסת ה-NMP ואת פיתוח הקטודות, ובמקביל מעבדת את מי השפיכה התעשייתית לצורך שימוש חוזר תואם לתקנות הסביבה של ארצות הברית.

מאפיינים טכניים

פרויקט טיפול המים המשולב הזה הותקן במכונה לייצור סוללות אנרגיה חדשה בשיקגו, ארצות הברית, עם קיבולת טיפול כוללת של 41 מטר מעוקב ליום. הפתרון המלא כולל שלושה מודולים תהליכים מחוברים זה לזה:

• מערכת מי זיהוי עליון מסוג שני-מעבר RO + EDI בקיבולת של 10 טון לשעה
• יחידת שחזור פיתוח סוללות בקיבולת של 15 טון ליום
• מערכת טיפול ומחזור מי שפיכה תעשייתית בקיבולת של 40 טון ליום

זרימת תהליך

1. ייצור מי זיהוי עליון

מי גולמי → עיבוד מקדים → הפיכת הפוך דו-מעבר (RO) → אלקטרו-דיאוניזציה (EDI) → פולישינג במגש חלופי

המערכת מייצרת באופן רציף 10 טון לשעה של מים אולטרה-טהורים לطلיפת אלקטרודות סוללות, לניקוי ציוד ולתהליכים נוספים לייצור בדרישות טהירות גבוהה.

2. שחזור תערובת האלקטרודות של הסוללה

תערובת האלקטרודות המזוהמת של הסוללה מוזרמת לתא השחזור המשולב, שם נפרדים ונשחזרים את מסת הממס היקרה NMP (N-מתיל-2-פירולידון) וחומרי האלקטרודה המוצקים לשימוש חוזר, מה שמביא לצמצום משמעותי בצריכת חומרים גולמיים.

3. טיפול במימי הصرف ומחזורם

תערובת התעכלות שנשחזרה יחד עם מימי הصرف האחרים מתהליך הייצור עוברים את תהליך הטיפול הבא:

מיכל התאמת ערך ה-pH → חיזוק וחיבוב משקע → חמצון מתקדם בסגנון פנטון → חיזוק הידרולי + טיפול ביולוגי בסגנון A/O-MBR → סינון בפחם פעיל + סינון בחול → מיכל המים המחוזרים

המערכת מעבדת 40 טון ביום של מימי בוץ תעשייתיים וסופקת מים מחוזרים למתקן הייצור.

תכונות מערכת

• יעילות גבוהה בשחזור מסת הממס היקרה NMP ותערובת האלקטרודות של הסוללה
• הסרה אפקטיבית של תרכובות אורגניות בעלות COD גבוה, ממסים, חלקיקים תלויים וזיהומים קולואידליים
• בקרת אוטומטית מלאה מבוססת PLC עם ניטור מרחוק
• מעוצב לתקנים החשמליים של צפון אמריקה ולתנאי הפעלה תעשייתיים מחוץ לארה"ב
• ייצור נמוך של בוץ וצריכה מצומצמת של כימיקלים
• עיצוב קומפקטי על מסגרת ניידת למפעלי ייצור סטנדרטיים של סוללות
• המים המטופלים עומדים בדרישות המקומיות להזרמה תעשייתית ולשימוש חוזר במים

יישומים

פתרון עיבוד המים המשולב הזה מעוצב במיוחד לייצרני סוללות ליתיום-יון, סוללות לרכב חשמלי (EV), סוללות לאגירת אנרגיה וסוללות לאנרגיה חדשה בארצות הברית וצפון אמריקה.

הוא משרת את כל תהליך ייצור הסוללות, כולל:

• הכנה של תערובת האלקטרודות
• קיטום אלקטרודות
• ניקוי מתקנים
• אספקת מים לייצור
• טיפול במים מלוכלכים
• שיקום מים

ייצור סוללות נתקל בדרך כלל בשתי קשיים עיקריים:

• ביקוש מתמיד למים אולטרה-טהורים יציבים כדי להבטיח את איכות הסוללות ואת היעילות של הייצור.
• מי הזרבובית מכילים את הממס NMP בעל הערך והחומרים האלקטרודיים. שפיכת מי הזרבובית ישירות גורמת לאבדן משמעותי בחומרים, בעוד שמי הזרבובית האורגניים בעלי ה-COD הגבוה מקשים יותר ויותר על התאמה לסוגיות סביבתיות.

הפתרון המשולב מספק במקביל:

• ייצור מים אולטרה-טהורים
• שחזור חומרים בעלי ערך
• חידוש מי פסולת תעשייתיים

ולכן הוא אידיאלי עבור:

• מפעלי ייצור סוללות חדשים
• פרויקטים להרחבת קיבולת
• שדרוג מפעלים קיימים
• התקנות לאישור סביבתי
• מפעלי סוללות עולמיים

המערכת עומדת במלוא דרישות הגנת הסביבה וניהול פסולת מסוכנת החמורות של צפון אמריקה.

פרויקט טיפול במים משולב למפעל סוללות אנרגיה חדשה בשיקגו, ארצות הברית

ככל שהתעשייה לסלולות ליתיום ואגירת אנרגיה בצפון אמריקה ממשיכה להתפשט במהירות, יצרני סוללות באזור שיקגו זקוקים לפתרונות מהימנים הן למי תהליך בעלי טהרה גבוהה והן לשיקום משאבים מפסולת תעשייתית. תהליכי הקשה של אלקטרודות, הכנת סלרי וניקוי מדויק דורשים אספקת מים על-טהורים ללא הפסקה, בעוד שפסולת המים שנוצרת במהלך הייצור מכילה את הממס נ-מתיל-פירולידון (NMP) וחומרים אלקטרוניים יקרים.

מערכות הטיפול המסורתיות הבודדות הן לרוב מפוצצות, תופסות שטח רצפה גדול ומציעות יעילות שחזור מוגבלת. מסיסת ה-NMP הערך והטיט של הסוללות נזרקות לעיתים קרובות יחד עם מי הصرف, מה שמגביר את עלויות החומרים הגלמיים ויוצר אתגרים גדולים בהישג התאמה סביבתית בשל עומס האורגני הגבוה ותכולת המסיסת.

כדי להתמודד עם הבעיות הללו, חברת Baihuipu פיתחה פתרון משלב לטיפול במים שמשלב ייצור מים אולטרה-טהורים, שחזור טיט ומחזור מי פסולת למערכת אוטומטית אחת עם קיבולת טיפול כוללת של 41 מטר מעוקב ליום. העיצוב המשלב מתאים במיוחד למתקני ייצור סוללות בחו"ל שדורשים אוטומציה גבוהה ותפעול ידני מינימלי.

המים הגלמיים הנכנסים תחילה נכנסים למערכת המים העל-טהורים, שם מסירים את החלקיקים המרחפים ואת הכלור השאריתי במהלך הטיפול הקדומי. לאחר מכן מטהרים את המים באמצעות מערכת שטיפה כפולה (RO), ולאחר מכן באמצעות טכנולוגיית EDI ולבסוף עיבוד סופי במערכת מערבבים (mixed-bed), כדי לייצר באופן רציף 10 טון לשעה של מים על-טהורים באיכות גבוהה ליישומים של ציפוי אלקטרודות סוללות וניקוי מדויק, ובכך להבטיח איכות יציבה בייצור.

שְׁפוֹת הפסולת של תערובת הסוללות מעובדות בנפרד דרך יחידת ההחזרה של התערובת בעוצמה של 15 טון ליום, שבה טכנולוגיית הפרדת המembranes משחזרת באופן יעיל את ממס NMP היקר ואת חומרי האלקטרודה המוצקים. החומרים המושחזרים הללו ניתנים להחזרה ישירות לתהליך הכנת התערובת, מה שמפחית משמעותית את עלויות רכישת החומרים הגלמיים.

השפכים הנותרים מתמזגים עם שפכים נוספים מהתהליך התעשייתי ונכנסים למערכת טיהור ומחזור שפכים בקיבולת של 40 טון ליום. לאחר התאמת ערך ה-pH ותהליך שיקוע קואגולציה להסרת חומרים מוצקים תלויים ומזהמים קולואידליים, השפכים עוברים תהליך חמצון מתקדם מסוג פנטון, אשר מפרק כימית את התרכובות האורגניות הקשות להפרכה ומביא לירידה ברמת COD. בשלב הבא, טיפול ביולוגי המשלב חיזוק חומצי הידרולי (Hydrolytic Acidification) ומערכת A/O-MBR מפרק עוד יותר את מזהמי החומר האורגני הנותרים. השלב הסופי הוא פולישינג באמצעות פילטרי פחם פעיל וחול, אשר מייצר מים מחוזרים המתאימים לשימושים תעשייתיים כגון קירור ציוד, ניקוי ריצפות ואפליקציות אחרות, ובכך מפחית משמעותית את הצריכה של מים מתוקים.

המערכת כולה פועלת אוטומטית תחת פלטפורמת בקרה חכמה מבוססת PLC עם יכולות ניטור מרחוק. הפרויקט מעוצב כדי לעמוד בדרישות החשמל של צפון אמריקה ובדרישות התאמה לסביבה, ומספק ייצור מהימן של מים על-טהורים, שחזור חומרים יקרים לסוללות, ומחזור יעיל של מים שפירים, תוך עזרה לייצרנים למזער את עלויות הפעלה ולהשיג ייצור בר-קיימא.

הפרויקט הזה מייצג פתרון מובילה באינטגרציה לטיפול במים עבור מתקני ייצור סוללות ליתיום ואנרגיה מאוחסנת בחו"ל.