リチウム電池製造向け排水処理ソリューション

1．排水の発生源、代表的な汚染物質および水質特性

リチウム電池製造工程では、正極・負極材料の調製、電極コーティング、N-メチル-2-ピロリドン（NMP）溶媒回収、電解液充填、形成・エイジング、設備洗浄、電池セル洗浄、作業場床面の清掃などにおいて、主に排水が発生します。本ソリューションは、リン酸鉄リチウム（LFP）、ニッケル・コバルト・マンガン系（NCM）など、さまざまなリチウム電池技術の製造排水に適用可能です。

当該排水は、リチウム電池産業特有の性質を示し、重金属やフッ素、リン酸、高濃度の溶解性塩類など、多様で複雑な汚染物質を含んでいます。

• リチウム（Li）、ニッケル（Ni）、コバルト（Co）、マンガン（Mn）などの重金属。これらは多くが安定した錯体形態で存在しています。
• フッ素、リン酸、高濃度の溶解性塩類などの無機汚染物質。
• 耐性有機化合物（主にNMP）、電解液残留物、およびポリマー系バインダーが原因で、CODの大幅な変動と低い生分解性が生じる。

さらに、酸性・アルカリ性の工程排水が交互に発生することにより、pHの大幅な変動、全溶解固形分（TDS）の上昇、および排水量・排水成分の著しい変動が引き起こされる。有効な処理が行われない場合、残留重金属や過剰なフッ素濃度が放流基準を容易に超過する可能性がある。

排水処理システムは、『電池工業汚染物質排出基準』（GB 30484-2013）という厳格な規制要件を満たす必要があり、同時に環境放流基準および生産工程内での排水再利用要件の両方を満たさなければならない。

2．お客様が直面する主な課題

リチウムイオン電池製造における環境規制は年々厳格化しており、重金属およびフッ素は特に重点監視項目とされている。排水水質のわずかな変動であっても、環境法令違反につながる可能性がある。

従来の廃水処理技術では、安定した重金属錯体を分解する能力が限られており、処理性能が不安定になりやすく、多量の薬品投入や有害汚泥の大量発生を招くため、運転コストおよび処分コストが高騰します。

また、難分解性有機化合物は、膜の目詰まりや設備の腐食、予期せぬ停止を頻発させ、連続生産に悪影響を及ぼします。

さらに、標準的な廃水処理設備は、リチウム電池製造に特有の高塩分・高腐食性環境に対応して設計されておらず、システムの適応性が低く、設備の信頼性も低下します。

従来の処理システムの多くは、水の回収率が比較的低く、貴重な金属資源および水資源が大量に損失するという課題を抱えています。また、一般の民生用廃水処理施設は広い設置面積を必要とし、将来的な増設にも柔軟に対応できないため、急成長中のリチウムイオン電池製造工場には不適切です。

3．処理プロセスおよび主要機器の構成

リチウム電池廃水の複雑な特性に対応するため、当社では以下の専用処理プロセスを採用しています。

分別集水・前処理 → 錯体分解・酸化 → 凝集・沈殿 → 生物処理 → 高度膜脱塩 → 濃縮液容積削減

高濃度廃水と低濃度廃水をそれぞれ分けて収集し、処理前に均質化します。

専用の脱錯体化反応槽により、安定な重金属錯体を効果的に分解し、その後、凝集・沈降と高効率フッ素除去システムを併用して、大部分の重金属、フッ素および浮遊固形物を除去します。

次に、高度酸化技術を適用し、難分解性有機化合物を分解して、排水の生物分解性を向上させます。

生物処理工程では、A／O（嫌気／好気）プロセスを採用し、CODおよびアンモニア態窒素を効率よく除去します。

最終工程では、超濾過（UF）装置と耐汚染型逆浸透（RO）膜装置を組み合わせることで、製造工程における洗浄用水として使用可能な高品質の再生水を生産します。残った高塩分濃縮液は、最終処分前にさらに濃縮・減容処理されます。

主要な装置には以下が含まれます：

• 重金属脱錯体化反応槽（カスタマイズ対応）
• 高効率フッ素除去装置
• スマートな薬品自動投与システム
• 防汚膜ろ過システム
• 完全自動制御式水処理制御盤
• オンライン水質監視装置

4．ソリューションのメリット

当社のソリューションは、リチウムイオン電池製造に伴う複雑な排水特性に対応するために、特別に設計されています。

独自の処理プロセスにより、錯体化した重金属を効果的に分解し、重金属およびフッ素の高い除去効率を実現します。また、放流基準および再利用基準を常に満たす処理水を安定して供給します。

リチウムイオン電池生産に特有の高塩分・高腐食性環境に合わせ、完全にカスタマイズされた装置ソリューションをご提供します。耐腐食性ハウジング、耐摩耗構造、詰まり防止配管システム、および専用フィルター部品を個別に最適化することで、装置の環境適応性、運転安定性、および耐用年数が大幅に向上します。

すべての主要機械装置、電気制御システム、および水処理部品は、CE規格、UL規格、ISO規格への適合認証を取得しており、製品品質・運用安全性を確保するとともに、国内外のプロジェクト納入要件にも対応しています。

このシステムは、90％を超える水の再利用率を実現し、水資源を効率的に循環利用するとともに、貴重な金属の回収も行います。これにより、淡水の使用量と有害廃棄物処理コストを大幅に削減できます。

モジュール式の統合設計により、設置スペースを最小限に抑えながら、柔軟な設置・拡張・システムアップグレードが可能です。完全自動化されたスマート運転により、人的労力、保守頻度、および総運用コストを大幅に低減します。

5．実績事例および関連資料

当社は、リチウムイオン電池メーカー向けの多数の排水処理プロジェクトを成功裏に完了しており、LFP系およびNCM系電池の生産施設に対応しています。

代表的な事例として、処理能力1,000 m³／日を有する「10 GW規模のリチウム電池製造排水処理・水再利用プロジェクト」があります。

本システムは長期にわたる安定運転を実証しており、重金属の過剰含有、膜汚染、および頻繁な保守作業といった課題を効果的に解決しました。本プロジェクトは環境関連の受入検査を無事通過し、年間30万m³以上の淡水使用量削減を達成しました。

添付資料には以下が含まれます：

• 独自の廃水処理プロセスに関する特許
• CE認証およびUL認証証明書
• ISO品質マネジメントシステム認証
• 第三者機関が発行した水質検査報告書
• 工事完了検収書類
• ベンチマーク案件の参考契約書

6．サービス範囲および協力プロセス

当社は、リチウムイオン電池メーカー向けに、現地調査、排水サンプリング・分析、カスタマイズされたプロセス設計、非標準設備の設計・製造、据付工事、試運転、運用・保守、環境規制対応支援、システムアップグレード、および消耗品の生涯供給までを含む、包括的なEPC一括請負型廃水処理ソリューションを提供します。

標準協力プロセス

• 現地調査および水サンプリング――現場での調査を実施し、廃水サンプルを採取して、包括的な水質分析報告書を作成・提出します。
• カスタマイズ設計サービス――専用の処理プロセスと設備ソリューションの開発、および詳細な商業見積もりの作成
• 機器製造および建設 – 契約確定後に、カスタマイズ機器の製作および現場での建設を開始します。
• 設置・据付および試運転――安定した処理性能と法規制への適合が確認されるまで、設備の設置・据付、統合試運転、および試運転を完了すること。
• プロジェクト受入および技術指導――環境関連の受入手続への対応支援およびオペレーター向け専門技術指導の実施
• 長期的な技術サポート――予防保全、定期点検、システム最適化、機器のアップグレード、および生涯にわたる技術サポートを提供します。