Elektromobilių akumuliatorių gamybos nuotėkų tvarkymo sprendimas

1. Nuotekų šaltiniai, tipiški teršalai ir vandens charakteristikos

Nuotekos, susidarančios gaminant EV akumuliatorių elementus, daugiausia kyla iš pagrindinių gamybos procesų, įskaitant NCM (nikelio, kobalto ir mangano) bei litio geležies fosfato (LFP) katodų medžiagų paruošimą, elektrodų dengimą, NMP tirpiklio atgavimą, elektrolito pripildymą, formavimą ir rūšiavimą, akumuliatorių elementų bei įrangos valymą, taip pat dirbtuvių grindų plovimą. Nuotekų charakteristikos žymiai skiriasi tarp gamybos procesų, o NCM akumuliatorių gamyba paprastai sukuria sudėtingesnes ir labiau užterštas nuotekas.

Nuotekose yra trys pagrindinės teršalų kategorijos:

• Pavojingieji sunkieji metalai – NCM gamybos linijos generuoja kompleksinį nikelį (Ni), kobaltą (Co) ir mangano (Mn), tuo tarpu LFP gamyboje vyrauja aukštos koncentracijos litis (Li). Šie metalų kompleksai sunkiai pašalinami naudojant įprastus nuosėdinimo procesus.
• Ugniai atsparūs organiniai junginiai – Pagrindinis komponentas: N-metil-2-pirolidononas (NMP), PVDF rišikliai ir karbonatų pagrindu paremti elektrolitai. Bendras šiukšlinių vandenų cheminis deguonies suvartojimas (COD) paprastai svyruoja nuo 5000 iki 8000 mg/L, o biologinė skaidomumas yra labai žemas (B/C santykis < 0,2).
• Neorganiniai teršalai – Įskaitant aukštą fluorido, fosfato ir sulfato koncentraciją. Ištirpusių medžiagų bendroji koncentracija (TDS) susikaupusiuose šiukšliniuose vandenyse gali viršyti 28 000 mg/L, o pH reikšmė svyruoja labai plačiame intervale. Šiukšliniai vandenys yra stipriai koroziniai ir jų hidraulinė bei teršalų apkrova dažnai staigiai kinta.

Šiukšlinių vandenų valymo sistemos privalo atitikti griežtus GB 30484-2013 standarto – „Baterijų pramonės teršalų išleidimo normos“ – reikalavimus.

2. Dažniausiai klientų kylančios problemos

Elektrinių automobilių baterijų gamintojų aplinkos sąlygų laikymosi reikalavimai nuolat tampa griežtesni. Sunkieji metalai, tokie kaip nikelis ir kobaltas, kartu su fluoridu, yra griežtai reguliuojami, todėl net nedideli nuotekų vandens kokybės svyravimai gali sukelti aplinkos sąlygų laikymosi riziką.

Tradicinės valymo technologijos turi ribotą gebėjimą pašalinti sudėtingus sunkiųjų metalų junginius, todėl reikia per didelio chemikalų kiekio, o tai sukuria didelį pavojingų dumblių kiekį ir lemia aukštus eksploatacijos kaštus.

Ugniai atsparūs organiniai junginiai, pvz., NMP ir elektrolito likučiai, dažnai sukelia membranų užterštumą, įrangos užsikimšimą ir nenuspėtus gamybos sustojimus, dėl ko sutrinka nuolatinė akumuliatorių gamyba.

Tuo tarpu druskingas nuotekų vanduo turi žemą išteklių atgavimo naudingumą, todėl prarandami vertingi metalai, tokie kaip litis, nikelis ir kobaltas. Įprastinė standartinė valymo įranga nesuprojektuota tvarkyti labai druskingų, korozinių ir kintamų nuotekų sąlygų, būdingų litio akumuliatorių gamybai, todėl ji prastai prisitaiko prie jų ir dažnai sugenda.

Be to, įprastos civilinės nuotekų valymo įstaigos užima didelius plotus, turi ribotą automatizaciją ir negali lengvai pritaikyti greitai augančios gamybos galios. Akumuliatorių gamintojai vis dažniau reikalauja integruotų, specialiai sukurtų nuotekų valymo sprendimų, skirtų elektromobilių akumuliatorių gamybai.

3. Valymo procesas ir pagrindinių įrengimų konfigūracija

Norint išspręsti elektromobilių baterijų nuotekų unikalius bruožus, taikome integruotą valymo procesą, kuris susideda iš:

Atskiro surinkimo ir pirminio valymo → kompleksų skaidymo ir pažangaus oksidavimo → biologinio valymo → dvigubo membraninio druskos pašalinimo → MVR nulinio skysčių nuotėkų (ZLD) sistemos

Aukštos koncentracijos technologiniai šiukšliniai vandenys ir įrangos plovimo šiukšliniai vandenys surenkami atskirai prieš išlyginimą ir homogenizavimą. Po to šiukšliniai vandenys patenka į specialų dekompleksavimo reaktorių, kuriame veiksmingai sunaikinami stabilesni sunkiųjų metalų kompleksai.

Vėliau koaguliacija ir nuosėdų nusodinimas kartu su aukštos efektyvumo fluorido pašalinimo sistema pašalina pakabintąsias daleles ir daugumą neorganinių teršalų.

Taikomas ozono pažangusis oksidacinis procesas (AOP), kuris skaido atsparius organinius junginius, pvz., NMP, žymiai pagerindamas nuotekų biologinį skaidymąsi.

Biologinio valymo etape naudojamas A/O + MBR procesas, kuris veiksmingai pašalina COD ir amonio azotą.

Pažangiam druskos pašalinimui naudojama antipuvinė ultrafiltracijos (UF) sistema kartu su atvirkštine osmoze (RO), kad būtų gautas aukštos kokybės perdirbtinis vanduo, tinkamas pakartotiniam naudojimui akumuliatorių gamybos procesuose.

Koncentruota druskos tirpalo tirpalas toliau apdorojamas naudojant DTRO membranų koncentraciją, po to – MVR garinimą ir kristalizaciją, pasiekiant beveik nulinį skysčių išmetimą (ZLD).

Pagrindiniai įrenginiai yra:

• Sunkiųjų metalų kompleksų skaidymo reaktoriai
• Aukštos efektyvumo fluoridų pašalinimo sistemos
• Mikro/nano pažangiosios oksidacinės sistemos
• Prieš užsikimšimą skirtos membraninės filtravimo sistemos
• MVR garintuvai
• Automatinės protingos cheminės medžiagų dozavimo sistemos
• Tiesioginės vandens kokybės stebėsenos sistemos

4. Sprendimo privalumai

Mūsų sprendimas yra specialiai sukurtas siekiant išspręsti sudėtingiausius elektromobilių akumuliatorių nuotekų valymo aspektus.

Sistema pasiekia 99,9 % pašalinimo efektyvumą sudėtiniams sunkiems metalams, tuo pat metu išlaikydama fluorido koncentraciją žemiau 1 mg/L ir nuolat gamindama nuotekas, kurios viršija nacionalinius išleidimo standartus.

Pasiūlome visiškai pritaikytus įrangos projektus, paremtus nuotekų charakteristikomis, valymo našumu, turimu montavimo erdvių kiekiu ir būsimais gamybos plėtros planais. Pritaikyti korozijai atsparūs korpusai, dėvėjimui atsparios konstrukcijos, užsikimšimams atsparūs srauto kanalai bei modulinės įrangos konfigūracijos užtikrina patikimą veikimą esant labai druskingoms, korozinėms ir kintamosioms eksploatacijos sąlygoms.

Visa pagrindinė mechaninė įranga, elektros valdymo sistemos ir vandens valymo komponentai sertifikuoti pagal CE, UL ir ISO standartus, atitinkantys tiek Europos mašinų ir elektros saugos direktyvas, tiek Šiaurės Amerikos saugos reikalavimus. Tai užtikrina puikią eksploatacinę saugą, patikimumą ir atitiktį tarptautiniams projektams.

Originalus valymo procesas yra specialiai optimizuotas nuotekoms, turinčioms didelę organinių teršalų, druskų ir sunkiųjų metalų koncentraciją. Jo aukšta atsparumas hidraulinėms ir teršalų apkrovos svyravimams žymiai sumažina membranų užterštumą ir sumažina techninės priežiūros dažnumą daugiau kaip 65 %.

Ši sistema pasiekia daugiau nei 90 % vandens pakartotinio naudojimo rodiklį, tuo pačiu metu atgaudama vertingus metalus, tokius kaip litis, nikelis ir kobaltas, kurie žymiai sumažina šviežio vandens suvartojimą, pavojingų atliekų tvarkymo sąnaudas ir žaliavų nuostolius.

Modulinė integruota konstrukcija sumažina įrengimo vietos reikalavimus maždaug 40 % lyginant su įprastomis valymo sistemomis ir leidžia lankščiai plėsti galios pajėgumus ateityje.

Visiškai automatizuotas intelektualus procesų valdymas nuolat optimizuoja cheminės medžiagos dozavimą ir eksploatacijos parametrus, minimaliai sumažindamas darbo jėgos poreikį ir tuo pačiu užtikrindamas išsamią atitikties dokumentaciją aplinkos inspekcinėms patikroms ir projektų priėmimui.

5. Projektų nuorodos ir palaikomieji dokumentai

Mes sėkmingai pristatėme nuotekų valymo sistemas daugeliui pirmaujančių EV akumuliatorių gamintojų, apimačių tiek NCM, tiek LFP akumuliatorių gamybos įmones.

Tipiškas projektas – 8 GWh/ metai EV akumuliatorių gamybos nulinio skysčių išmetimo (ZLD) projektas, kurio nuotekų valymo pajėgumas – 800 m³/ dienai.

Ši sistema nuolat perdirba apdorotą vandenį ir grąžina jį į gamybos procesą, kas metus taupydama apie 220 000 m³ šviežio vandens ir sumažindama pavojingų atliekų kiekį daugiau kaip 50 %. Projektas sėkmingai išlaikė visus aplinkos priėmimo tikrinimus.

Pridėta dokumentacija apima:

• Savarankiškos nuotekų valymo patentus
• CE, UL ir ISO sertifikatus
• Trečiųjų šalių vandens kokybės tyrimų ataskaitos
• Aplinkos priėmimo leidimus
• Panašių projektų nuorodų sutartis
• Išsamų eksploatacijos ir techninės priežiūros garantinę dokumentaciją

6. Paslaugų apimtis ir bendradarbiavimo procesas

Mes teikiame išsamias EPC „raktas rankose“ nuotekų valymo sprendimų paslaugas, įskaitant vietos tyrimus, nuotekų charakterizavimą, laboratorinius ir pilotinio masto bandymus, pritaikytą procesų inžineriją, nestandartinės įrangos gamybą, statybos darbų palaikymą, montavimą, paleidimą, aplinkos reikalavimų laikymosi konsultavimą, sistemos eksploataciją ir techninę priežiūrą, procesų modernizavimą bei ilgalaikę sunaudojamųjų medžiagų tiekimą.

Taip pat galima parengti pritaikytus sprendimus sunkiųjų metalų atgavimui ir nuotekų išteklių atgavimui pagal klientų poreikius.

Standartinis bendradarbiavimo procesas

• Vietos tyrimas ir vandens ėminiai – atliekamas tiesioginis vietos tyrimas, renkami nuotekų ėminiai ir parengiamas profesionalus vandens kokybės analizės ataskaita.
• Individualizuotas procesų projektavimas – sukurti pritaikytą apdorojimo sprendimą, techninį pasiūlymą ir komercinę kainos pasiūlymą remiantis gamybos įrenginių veikimo sąlygomis.
• Įrangos gamyba ir statyba – pradėti individualizuotos įrangos gamybą ir civilinę statybą po sutarties patvirtinimo.
• Įdiegimas ir paleidimas – užbaigti įrangos montavimą, integruotos sistemos paleidimą ir bandomąją eksploataciją iki pasiekiamos stabilios atitikties reikalavimams.
• Projekto priėmimas ir mokymai – padėti gauti aplinkos apsaugos atitikties patvirtinimą ir teikti išsamią operatorių mokymo programą.
• Ilgalaikė techninė priežiūra – teikti profilaktinę priežiūrą, reguliarius patikrinimus, sistemos optimizavimą, įrangos modernizavimą ir visą gyvenimo ciklo trukmės techninę priežiūrą po pardavimo.