Ścieki z produkcji akumulatorów do systemów magazynowania energii

1. Źródła ścieków, typowe zanieczyszczenia oraz cechy wody

Ścieki z produkcji akumulatorów do magazynowania energii powstają głównie w sześciu kluczowych etapach produkcji: syntezie materiału katodowego, nanoszeniu warstwy elektrodowej, napełnianiu elektrolitem i formowaniu, czyszczeniu ogniw akumulatorowych, produkcji ultraczystej wody oraz czyszczeniu podłóg w warsztacie.

W przypadku produkcji akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych (LFP) ścieki charakteryzują się przede wszystkim kwasowymi strumieniami zawierającymi wysokie stężenia fosforu i litu. Produkcja akumulatorów niklowo-kobaltowo-manganowych (NCM) generuje ścieki zawierające skomplikowane związki kompleksowe niklu, kobaltu i manganu, natomiast przygotowanie elektrolitu prowadzi do powstawania organicznych ścieków zawierających fluor. Dodatkowo systemy ultraczystej wody odprowadzają strumienie o wysokiej zawartości soli.

Ścieki zawierają trzy główne kategorie zanieczyszczeń:

• Metale ciężkie, w tym lit (Li), nikiel (Ni), kobalt (Co), mangan (Mn), żelazo (Fe), miedź (Cu) i glin (Al), często występują w postaci stabilnych związków kompleksowych, które trudno usunąć za pomocą konwencjonalnej metody osadzania.
• Zanieczyszczenia organiczne, głównie N-metylo-2-pirolidon (NMP), elektrolity oparte na węglanach oraz spoiwa PVDF. Poziomy wskaźnika ChZT zwykle zawierają się w zakresie od 3000 do 8000 mg/L, przy niskiej biodegradowalności.
• Zanieczyszczenia nieorganiczne, w tym fluor, fosforan i siarczan, przy całkowitej zawartości rozpuszczonych ciał stałych (TDS) przekraczającej 25 000 mg/L oraz pH wahającym się w zakresie od 2 do 12.

Ścieki charakteryzują się wysoką zasoleniem, silnym działaniem korozyjnym, znacznymi wahaniami natężenia przepływu oraz jakości wody i muszą spełniać surowe wymagania dotyczące odprowadzania określone w normie GB 30484-2013 – Standard emisji zanieczyszczeń dla przemysłu akumulatorów.

2. Typowe wyzwania klientów

Wymagania dotyczące zgodności środowiskowej w branży akumulatorów do magazynowania energii stają się coraz surowsze. Metale ciężkie, fluor i wskaźnik ChZT są kluczowymi parametrami regulowanymi, a nawet niewielkie wahania jakości ścieków mogą prowadzić do niezgodności z przepisami oraz nałożenia sankcji środowiskowych.

Konwencjonalne systemy oczyszczania zwykle wymagają nadmiernego dozowania chemikaliów i generują duże ilości niebezpiecznego osadu, co skutkuje wysokimi kosztami eksploatacji oraz utylizacji.

Standardowe urządzenia do oczyszczania często nie radzą sobie z wyjątkowymi wyzwaniami tej branży, takimi jak usuwanie metali ciężkich w postaci związków kompleksowych oraz zanieczyszczenie membran spowodowane ściekami o wysokiej zawartości soli. Częste postoje systemu na konserwację negatywnie wpływają na ciągłość pracy elektrowni.

Jednocześnie cenne metale, takie jak lit i nikiel, są często tracone ze ścieków, co prowadzi do niskiego odzysku surowców oraz niepotrzebnych strat ekonomicznych.

W miarę jak moc produkcyjna się zwiększa, tradycyjne betonowe oczyszczalnie ścieków wymagają dużych powierzchni, oferują ograniczoną automatyzację i są trudne w modernizacji. Branża coraz częściej domaga się zintegrowanych, dostosowanych do indywidualnych potrzeb rozwiązań do oczyszczania ścieków, specjalnie zaprojektowanych do produkcji akumulatorów do magazynowania energii.

3. Proces oczyszczania i konfiguracja kluczowego wyposażenia

Aby skutecznie oczyszczać ścieki z charakterystycznymi dla produkcji akumulatorów do magazynowania energii złożonymi właściwościami, stosujemy zintegrowany proces oczyszczania składający się z następujących etapów:

Oddzielne zbieranie i przetwarzanie wstępne → zaawansowana utleniająca obróbka → biologiczne oczyszczanie → zaawansowana membranowa desolaryzacja → krystalizacja w układzie MVR w celu osiągnięcia praktycznie zerowego odpływu cieczy (ZLD)

W trakcie wstępnego oczyszczania różne strumienie ścieków są zbierane osobno i przetwarzane w zbiornikach wyrównawczych, w układach korekcji pH, w reaktorach dekompleksacji, w dwustopniowych układach koagulacji i sedymentacji oraz w systemach flotacji powietrzem rozpuszczonym (DAF), aby skutecznie usunąć zawiesinę, większość metali ciężkich oraz fluor.

W przypadku trudno rozkładalnych związków organicznych stosuje się utlenianie metodą Fentona lub zaawansowane utlenianie ozonem w celu rozkładu złożonych cząsteczek organicznych oraz znacznego poprawienia ich biodegradowalności.

Etapa oczyszczania biologicznego wykorzystuje proces UASB + dwustopniowy układ beztlenowy/tlenowy (A/O) + bioreaktor membranowy (MBR) w celu skutecznego usuwania wskaźnika ChZT, azotu amonowego oraz całkowitego fosforu.

Do zaawansowanej desalinizacji system odwróconej osmozy (RO) zapobiegający zanieczyszczeniom w połączeniu z elektrodyalizacją (EDI) wytwarza oczyszczoną wodę wysokiej jakości, nadającą się do ponownego wykorzystania w produkcji akumulatorów oraz procesach mycia.

Ostateczny, wysoko zasolony roztwór skupiony poddawany jest obróbce przy użyciu membranowej technologii DTRO, a następnie ewaporacji i krystalizacji metodą MVR, co prowadzi do utwardzenia soli i osiągnięcia praktycznie zerowego odpływu cieczy.

Główne wyposażenie obejmuje:

• Wyrównawcze zbiorniki z polietylenu odpornego na kwasy i zasady
• Reaktory chelatujące metale ciężkie
• Systemy mikro/nano utleniania ozonem
• Systemy filtracji membranowej zapobiegające zanieczyszczeniom
• Parowe odparowacze MVR
• Automatyczne systemy monitoringu jakości wody w czasie rzeczywistym
• Inteligentne panele sterowania dozowaniem chemikaliów

4. Zalety rozwiązania

Nasze rozwiązanie do oczyszczania ścieków zostało specjalnie zaprojektowane dla producentów akumulatorów do przechowywania energii.

Poprzez zintegrowanie dwustopniowej technologii usuwania fluoru z technologią głębokiego chwytania za pomocą żywicy chelatującej system skutecznie usuwa metale ciężkie w postaci kompleksów oraz fluor, zapewniając, że jakość oczyszczonej wody systematycznie przekracza krajowe wymagania dotyczące odprowadzania ścieków i minimalizuje ryzyko niezgodności z przepisami środowiskowymi.

Dostarczamy w pełni spersonalizowanego, niestandardowego sprzętu zaprojektowanego z uwzględnieniem charakterystyki ścieków, układu zakładu oraz planowanej rozbudowy produkcji. Wzmocnione konstrukcje antykorozyjne, kanały przepływowe odporno na zatykanie oraz zoptymalizowane wymiary urządzeń gwarantują niezawodne działanie w warunkach silnie zasolonych, korozyjnych i niestabilnych ścieków.

Wszelkie kluczowe urządzenia mechaniczne, systemy sterowania elektrycznego oraz komponenty do oczyszczania wody posiadają certyfikaty zgodności z normami CE, UL oraz ISO, spełniając jednocześnie wymagania bezpieczeństwa obowiązujące w Europie i Ameryce Północnej oraz wspierając zgodność i akceptację projektów na całym świecie.

System zapewnia wyjątkową odporność na wahania obciążenia hydraulicznego i zanieczyszczeń. Oddzielne zbieranie ścieków skutecznie stabilizuje jakość dopływu, a technologia membranowa odporna na zanieczyszczenia zmniejsza częstotliwość konserwacji i przestoje sprzętu o ponad 70%.

Stopy ponownego wykorzystania wody mogą przekraczać 90%, podczas gdy cenne metale, takie jak lit i nikiel, mogą być odzyskiwane równolegle, co znacznie ogranicza zużycie wody słodkiej oraz koszty usuwania odpadów niebezpiecznych.

Modułowy, zintegrowany projekt wymaga około 40% mniej powierzchni montażowej niż tradycyjne systemy budowlane i umożliwia elastyczne rozbudowywanie mocy w przyszłości. W pełni zautomatyzowana, inteligentna obsługa stale optymalizuje dozowanie chemikaliów i cyrkulację systemu, minimalizując przy tym interwencje ręczne.

Dodatkowo dostarczamy kompleksowej dokumentacji technicznej wspierającej oceny oddziaływania na środowisko (EIA), akceptację projektu oraz wnioski o pozwolenia na odprowadzanie ścieków.

5. Przykładowe projekty oraz dokumentacja wspierająca

Pomyślnie zakończyliśmy liczne projekty oczyszczania ścieków dla producentów akumulatorów do magazynowania energii w regionach Guangdong, Jiangsu, Hunan oraz innych, zdobywając szerokie doświadczenie w obsłudze zakładów produkcyjnych akumulatorów LFP i NCM.

Projektem flagowym jest projekt zerowego odpływu cieczy (ZLD) dla akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych (LFP) do magazynowania energii o mocy 6 GWh/rok, z przepustowością oczyszczalni ścieków wynoszącą 550 m³/dzień.

Oczyszczona woda jest systematycznie ponownie wykorzystywana w procesach czyszczenia elektrod, co pozwala oszczędzać rocznie około 180 000 m³ wody słodkiej oraz zmniejsza generowanie odpadów niebezpiecznych o 55%. Projekt pomyślnie przeszedł inspekcje środowiskowe przy pierwszym zgłoszeniu.

Dokumentacja wspierająca obejmuje:

• Certyfikaty CE, UL oraz ISO
• Własne patenty na procesy oczyszczania ścieków
• Raporty z niezależnych badań jakości wody
• Dokumenty zatwierdzające akceptację środowiskową
• Umowy referencyjne z podobnych projektów wzorcowych
• Kompleksowe umowy gwarancyjne dotyczące eksploatacji i konserwacji

6. Zakres usług i proces współpracy

Oferujemy kompleksowe usługi EPC klucz-w-rękę w zakresie oczyszczania ścieków, w tym badania terenowe, charakterystykę ścieków, testy pilotażowe, inżynierię procesową dostosowaną do potrzeb klienta, produkcję niestandardowego sprzętu, roboty budowlane, montaż, uruchomienie, wsparcie w zakresie zgodności środowiskowej, roczne usługi eksploatacyjne i konserwacyjne, modernizacje systemów oraz dożywotnią dostawę materiałów eksploatacyjnych.

Możemy również zapewnić usługi dostosowane do potrzeb klienta, takie jak odzysk zasobów z wód ściekowych oraz odzysk cennych metali.

Standardowy proces współpracy

• Badania terenowe i pobieranie próbek wody – Przeprowadzamy badania na miejscu, analizę ścieków oraz wydajemy profesjonalny raport oceny jakości wody.
• Projektowanie indywidualnego rozwiązania – Opracowujemy dostosowany proces oczyszczania, szczegółową ofertę cenową oraz trójwymiarowy układ zakładu na podstawie warunków produkcyjnych.
• Produkcja sprzętu i budowa – Rozpoczynamy produkcję dostosowanego sprzętu oraz roboty budowlane na miejscu po potwierdzeniu umowy.
• Montaż i uruchomienie – Finalizujemy montaż, przeprowadzamy kompleksowe testy systemu oraz jego uruchomienie, aby zagwarantować stabilną zgodność z wymaganiami.
• Akceptacja projektu i szkolenia – Wspieranie procedur akceptacji środowiskowej oraz zapewnienie kompleksowego szkolenia operatorów.
• Długoterminowa obsługa techniczna – Zapewnienie usług operacyjnych na miejscu, zaplanowanych inspekcji, konserwacji sprzętu, aktualizacji systemu oraz dożywotniej pomocy technicznej.