Oplossing voor de behandeling van afvalwater uit de productie van EV-batterijen

1. Afvalwaterbronnen, typische verontreinigende stoffen en waterkenmerken

Afvalwater dat tijdens de productie van accu’s voor elektrische voertuigen wordt gegenereerd, komt voornamelijk voort uit essentiële productieprocessen zoals de bereiding van kathodematerialen op basis van NCM (nikkel-kobalt-mangaan) en lithium-ijzerfosfaat (LFP), het coaten van elektroden, de terugwinning van het oplosmiddel NMP, het vullen met elektrolyt, het vormen en sorteren van accu’s, het schoonmaken van accucellen en apparatuur, en het wassen van de werkplaatsvloer. De eigenschappen van het afvalwater verschillen sterk per productieproces; bij de productie van NCM-accu’s ontstaat over het algemeen complexer en sterk verontreinigder afvalwater.

Het afvalwater bevat voornamelijk drie categorieën verontreinigende stoffen:

• Gevaarlijke zware metalen – NCM-productielijnen genereren gecomplexeerd nikkel (Ni), kobalt (Co) en mangaan (Mn), terwijl LFP-productielijnen voornamelijk hoge concentraties lithium (Li) bevatten. Deze metaalcomplexen zijn moeilijk te verwijderen met conventionele neerslagprocessen.
• Vuurvaste organische verbindingen – Voornamelijk inclusief N-methyl-2-pyrrolidon (NMP), PVDF-bindmiddelen en carbonatelektrolyten. De gecombineerde chemische zuurstofbehoefte (COD) van het afvalwater ligt doorgaans tussen 5.000 en 8.000 mg/L, met zeer slechte biologische afbreekbaarheid (B/C-verhouding < 0,2).
• Anorganische verontreinigingen – Inclusief hoge concentraties fluoride, fosfaat en sulfaat. De totale opgeloste vaste stoffen (TDS) in geconcentreerd afvalwater kunnen 28.000 mg/L overschrijden, terwijl de pH sterk varieert. Het afvalwater is zeer corrosief en onderhevig aan aanzienlijke schommelingen in hydraulische belasting en verontreinigingsbelasting.

Afvalwatertreatmentsystemen moeten voldoen aan de strenge eisen van GB 30484-2013 – Emissienorm voor verontreinigende stoffen uit de batterijindustrie.

2. Veelvoorkomende klantuitdagingen

De eisen voor milieuconformiteit voor EV-batterijfabrikanten worden voortdurend strenger. Zware metalen zoals nikkel en kobalt, samen met fluoride, vallen onder strikte wettelijke limieten, en zelfs geringe schommelingen in de kwaliteit van het afvalwater kunnen milieuconformiteitsrisico’s veroorzaken.

Traditionele zuiveringstechnologieën hebben beperkte mogelijkheden om gecomplexeerde zware metalen te verwijderen, wat overdreven chemische dosering vereist en grote hoeveelheden gevaarlijk slib oplevert, met als gevolg hoge bedrijfskosten.

Vuurvaste organische verbindingen zoals NMP en elektrolytrestanten veroorzaken vaak membraanvervuiling, apparatuurverstopping en ongeplande stilstanden, wat de continue productie van accu’s beïnvloedt.

Tegelijkertijd heeft afvalwater met een hoog zoutgehalte een lage graad van hulpbronnenterugwinning, wat leidt tot het verlies van waardevolle metalen zoals lithium, nikkel en kobalt. Conventionele gestandaardiseerde behandelingsapparatuur is niet ontworpen om de zeer zoute, corrosieve en wisselende afvalwateromstandigheden te verwerken die typisch zijn voor de productie van lithiumaccu’s, wat resulteert in een slechte aanpasbaarheid en frequente apparatuurstoringen.

Bovendien nemen conventionele civiele afvalwatervoorzieningen veel ruimte in beslag, bieden beperkte automatisering en kunnen moeilijk worden aangepast aan snelle uitbreidingen van de productiecapaciteit. Accufabrikanten hebben in toenemende mate geïntegreerde, op maat gemaakte afvalwatervoorzieningen nodig die specifiek zijn ontworpen voor de productie van EV-accu’s.

3. Behandelingsproces en configuratie van kernapparatuur

Om tegemoet te komen aan de unieke kenmerken van afvalwater uit EV-batterijproductie, passen we een geïntegreerd behandelingsproces toe dat bestaat uit:

Gescheiden inzameling en voorbehandeling → Decomplicatie en geavanceerde oxidatie → Biologische behandeling → Dubbelmembraanontzilting → MVR-zero-liquid-discharge (ZLD)

Hoogwaardig procesafvalwater en afvalwater van apparatuurreiniging worden gescheiden verzameld, voordat ze naar een equalisatie- en homogenisatietank gaan. Vervolgens komt het afvalwater in een speciale decomplexatiereactor, waar stabiele zware-metaalcomplexen effectief worden ontleed.

Vervolgens worden coagulatie en sedimentatie, samen met een hoogwaardig fluoridewaterzuiveringssysteem, toegepast om zwevende stoffen en het grootste deel van anorganische verontreinigingen te verwijderen.

Een geavanceerd ozonoxidatieproces (AOP) wordt gebruikt om onafbreekbare organische verbindingen zoals NMP af te breken, waardoor de biologische afbreekbaarheid van het afvalwater aanzienlijk verbetert.

In de biologische zuiveringsfase wordt een A/O + MBR-proces toegepast om COD en ammoniakstikstof effectief te verwijderen.

Voor geavanceerde ontzilting wordt een antifouling-ultrafiltratiesysteem (UF) gecombineerd met omgekeerde osmose (RO) gebruikt, waardoor hoogwaardig gerecupereerd water wordt geproduceerd dat geschikt is voor hergebruik in batterijproductieprocessen.

De geconcentreerde pekel wordt verder behandeld met behulp van DTRO-membraconcentratie, gevolgd door MVR-verdamping en kristallisatie, wat bijna nul vloeibare afvoer (ZLD) oplevert.

Kernapparatuur omvat:

• Reactoren voor zware-metaal-decomplexatie
• Hoogwaardige fluoridewegfiltersystemen
• Micro-/nano-geavanceerde oxidatiesystemen
• Antifouling membraanfiltersystemen
• MVR-verdamperinstallaties
• Automatische intelligente chemische doseringssystemen
• Online waterkwaliteitsmonitoringsystemen

4. Voordelen van de oplossing

Onze oplossing is specifiek ontwikkeld om de meest uitdagende aspecten van afvalwaterbehandeling voor EV-batterijen aan te pakken.

Het systeem bereikt een verwijderingsefficiëntie van 99,9% voor gecomplexeerde zware metalen en handhaaft tegelijkertijd fluorideconcentraties onder de 1 mg/L, waardoor het afvalwater consistent voldoet aan strengere normen dan de nationale lozingsvoorschriften.

Wij bieden volledig op maat gemaakte apparatuurontwerpen, gebaseerd op de kenmerken van het afvalwater, de vereiste behandelcapaciteit, de beschikbare installatieruimte en toekomstige productie-uitbreidingsplannen. Aangepaste corrosiebestendige behuizingen, slijtvaste constructies, verstoppingsbestendige stromingskanalen en modulaire apparatuurconfiguraties garanderen betrouwbare prestaties onder zeer zoute, corrosieve en wisselende bedrijfsomstandigheden.

Alle kernmechanische apparatuur, elektrische besturingssystemen en waterzuiveringscomponenten zijn gecertificeerd volgens CE-, UL- en ISO-normen en voldoen zowel aan de Europese richtlijnen voor machines en elektrische veiligheid als aan de Noord-Amerikaanse veiligheidsvereisten. Dit garandeert uitstekende operationele veiligheid, betrouwbaarheid en naleving van wereldwijde projectvereisten.

Het eigen behandelingproces is specifiek geoptimaliseerd voor afvalwater met hoge concentraties organische verontreinigingen, zouten en zware metalen. De superieure weerstand tegen schommelingen in hydraulische belasting en verontreinigingsbelasting vermindert aanslag op membranen aanzienlijk en verlaagt de onderhoudsfrequentie met meer dan 65%.

Het systeem bereikt een waterhergebruik van meer dan 90%, terwijl tegelijkertijd waardevolle metalen zoals lithium, nikkel en kobalt worden teruggewonnen, wat het verbruik van zoetwater, de kosten voor de afvoer van gevaarlijk afval en het verlies aan grondstoffen aanzienlijk vermindert.

Het modulaire geïntegreerde ontwerp vermindert de benodigde installatieruimte met ongeveer 40% ten opzichte van conventionele behandelingsystemen en maakt een flexibele uitbreiding van de capaciteit in de toekomst mogelijk.

Volledig geautomatiseerde intelligente procesregeling optimaliseert continu de chemische dosering en bedrijfsparameters, waardoor de arbeidsinspanning wordt geminimaliseerd en uitgebreide conformiteitsdocumentatie wordt geboden ter ondersteuning van milieu-inspecties en projectacceptatie.

5. Projectverwijzingen en ondersteunende documentatie

Wij hebben met succes afvalwatertreatmentsystemen geleverd aan talloze toonaangevende fabrikanten van EV-batterijen, zowel voor NCM- als voor LFP-batterijproductiefaciliteiten.

Een representatief project is een EV-batterijfabriek met een productiecapaciteit van 8 GWh/jaar en een nul-vloeibare-afvoer (ZLD)-oplossing, met een afvalwatertreatmentscapaciteit van 800 m³/dag.

Het systeem recycleert behandelde water systematisch terug naar het productieproces, waardoor jaarlijks ongeveer 220.000 m³ zoetwater wordt bespaard en de aanmaak van gevaarlijk afval met meer dan 50% wordt verminderd. Het project heeft alle milieutechnische acceptatie-inspecties met succes doorstaan.

Ondersteunende documentatie omvat:

• Vernieuwende patenten voor afvalwaterbehandeling
• CE-, UL- en ISO-certificaten
• Waterkwaliteitstestrapporten van externe partijen
• Goedkeuringen voor milieuaanvaarding
• Referentiecontracten voor vergelijkbare projecten
• Uitgebreide documentatie voor bedrijfsvoering en onderhoudsgarantie

6. Dienstenscope en samenwerkingsproces

Wij leveren uitgebreide EPC turnkey-oplossingen voor afvalwaterzuivering, inclusief terreemonitoring, karakterisering van afvalwater, laboratorium- en proeffabriektests, op maat gemaakte procesengineering, productie van niet-standaardapparatuur, ondersteuning bij civieltechnische bouwwerkzaamheden, installatie, inbedrijfstelling, advies over milieuwettelijke naleving, bedrijfsvoering en onderhoud van het systeem, procesverbeteringen en langdurige levering van verbruiksartikelen.

Op maat gemaakte oplossingen voor terugwinning van zware metalen en hulpbronterugwinning uit afvalwater zijn eveneens beschikbaar, gebaseerd op klantvereisten.

Standaard samenwerkingsproces

• Terreemonitoring en waterbemonstering – Uitvoeren van een onderzoek ter plaatse, verzamelen van afvalwatersamples en opstellen van een professioneel rapport over de waterkwaliteit.
• Aangepast procesontwerp – Ontwikkel een op maat gemaakte behandeloplossing, technisch voorstel en commerciële offerte op basis van de bedrijfsomstandigheden van de installatie.
• Fabrieksmatige productie van apparatuur en bouw – Begin met de op maat gemaakte fabricage van apparatuur en civieltechnische bouw na bevestiging van het contract.
• Installatie en inbedrijfstelling – Voltooi de installatie van de apparatuur, geïntegreerde systeeminbedrijfstelling en proefbedrijf totdat stabiele naleving is bereikt.
• Projectacceptatie en opleiding – Steun bij de milieuconformiteitsacceptatie en verstrek uitgebreide opleiding voor operators.
• Langetermijn technische ondersteuning – Lever preventief onderhoud, periodieke inspecties, systeemoptimalisatie, apparatuurupgrades en levenslange technische after-salesondersteuning.