Rozwiązanie do oczyszczania ścieków z produkcji akumulatorów do pojazdów elektrycznych (EV)

1. Źródła ścieków, typowe zanieczyszczenia oraz cechy wody

Ścieki powstające podczas produkcji akumulatorów do pojazdów elektrycznych pochodzą głównie z kluczowych procesów produkcyjnych, w tym przygotowania materiałów katodowych NCM (niklu, kobaltu i manganu) oraz fosforanu litowo-żelazowego (LFP), nanoszenia warstw elektrod, odzysku rozpuszczalnika NMP, napełniania elektrolitem, formowania i sortowania ogniw, czyszczenia ogniw oraz sprzętu produkcyjnego oraz mycia podłóg w warsztatach. Charakterystyka ścieków różni się znacznie w zależności od procesu produkcyjnego; produkcja ogniw NCM generuje zazwyczaj bardziej złożone i silniej zanieczyszczone ścieki.

Ścieki zawierają głównie trzy kategorie zanieczyszczeń:

• Niebezpieczne metale ciężkie – linie produkcyjne NCM generują kompleksy niklu (Ni), kobaltu (Co) i manganu (Mn), podczas gdy produkcja LFP zawiera głównie wysokie stężenia litu (Li). Te kompleksy metaliczne trudno usunąć za pomocą konwencjonalnych procesów osadzania.
• Odporno organiczne związki chemiczne – głównie N-metylo-2-pirolidon (NMP), wiązania poli(vinylu fluorowego) (PVDF) oraz elektrolity oparte na węglanach. Łączne stężenie chemicznego zapotrzebowania tlenu (COD) w ściekach zwykle mieści się w zakresie 5000–8000 mg/L, przy bardzo słabej biodegradowalności (stosunek B/C < 0,2).
• Zanieczyszczenia nieorganiczne – w tym wysokie stężenia fluoru, fosforanów i siarczanów. Łączna zawartość rozpuszczonych stałych (TDS) w skoncentrowanych ściekach może przekraczać 28 000 mg/L, a pH ulega znacznym wahaniom w szerokim zakresie. Ścieki są wysoce korozyjne i podlegają dużym wahaniom obciążenia hydraulicznego oraz obciążenia zanieczyszczeniami.

Systemy oczyszczania ścieków muszą spełniać surowe wymagania normy GB 30484-2013 – Standard emisji zanieczyszczeń dla przemysłu akumulatorów.

2. Typowe wyzwania klientów

Wymagania dotyczące zgodności środowiskowej dla producentów akumulatorów do pojazdów elektrycznych stają się coraz surowsze. Metale ciężkie, takie jak nikiel i kobalt, a także fluor, podlegają ścisłym limitom regulacyjnym; nawet niewielkie wahania jakości ścieków mogą prowadzić do ryzyka naruszenia zgodności środowiskowej.

Tradycyjne technologie oczyszczania mają ograniczoną skuteczność w usuwaniu metali ciężkich w postaci kompleksów, wymagają nadmiernego dawkowania odczynników chemicznych oraz generują duże objętości niebezpiecznego osadu, co powoduje wysokie koszty eksploatacji.

Odporno organiczne związki, takie jak NMP oraz pozostałości elektrolitu, często powodują zanieczyszczenie membran, zatory w urządzeniach oraz nieplanowane postoje, co wpływa na ciągłość produkcji baterii.

Tymczasem ścieki o wysokiej zawartości soli charakteryzują się niskim wskaźnikiem odzysku surowców, co prowadzi do utraty cennych metali, takich jak lit, nikiel i kobalt. Konwencjonalne, standardowe urządzenia do oczyszczania ścieków nie są zaprojektowane do obsługi warunków charakterystycznych dla produkcji akumulatorów litowych – czyli ścieków o bardzo wysokiej zawartości soli, korozji i niestabilnym składzie – co skutkuje słabą elastycznością oraz częstymi awariami urządzeń.

Dodatkowo konwencjonalne obiekty do oczyszczania ścieków komunalnych zajmują duże powierzchnie, oferują ograniczoną automatyzację i nie nadają się łatwo do szybkiej rozbudowy mocy produkcyjnej. Producentom akumulatorów rośnie zapotrzebowanie na zintegrowane, dostosowane indywidualnie rozwiązania do oczyszczania ścieków, specjalnie zaprojektowane dla produkcji akumulatorów do pojazdów elektrycznych (EV).

3. Proces oczyszczania i konfiguracja kluczowego wyposażenia

Aby rozwiązać problemy związane z odpadami wody pochodzącej z produkcji akumulatorów do pojazdów elektrycznych (EV), stosujemy zintegrowany proces oczyszczania składający się z następujących etapów:

Oddzielne zbieranie i wstępne oczyszczanie → Dezakompleksowanie i zaawansowana utleniająca obróbka → Oczyszczanie biologiczne → Desalinizacja przy użyciu podwójnej membrany → Odparowanie mechaniczne (MVR) z całkowitą eliminacją odpływu cieczy (ZLD)

Wysokoprężne ścieki technologiczne oraz ścieki po myciu urządzeń są zbierane osobno przed wyrównaniem i homogenizacją. Następnie ścieki trafiają do dedykowanego reaktora dekompleksacji, w którym stabilne kompleksy metali ciężkich są skutecznie rozkładane.

Następnie koagulacja i sedymentacja w połączeniu z wysoce wydajnym systemem usuwania fluoru pozwalają na usunięcie zawiesiny oraz większości zanieczyszczeń nieorganicznych.

Zastosowano zaawansowany proces utleniania ozonowego (AOP), który rozkłada trudno rozkładalne związki organiczne, takie jak NMP, znacznie poprawiając biodegradowalność ścieków.

Etapa oczyszczania biologicznego wykorzystuje proces A/O + MBR do skutecznego usuwania COD oraz azotu amonowego.

Do zaawansowanego odsoleń stosuje się odporny na zanieczyszczenia system ultrafiltracji (UF) w połączeniu z odwróconą osmozą (RO), co pozwala uzyskać oczyszczoną wodę wysokiej jakości, nadającą się do ponownego wykorzystania w procesach produkcji akumulatorów.

Skoncentrowany roztwór soli poddawany jest dalszemu oczyszczaniu przy użyciu koncentracji membranowej DTRO, a następnie ewaporacji i krystalizacji z wykorzystaniem technologii MVR, co umożliwia osiągnięcie praktycznie zerowego odpływu cieczy (ZLD).

Główne wyposażenie obejmuje:

• Reaktory do dekompleksacji metali ciężkich
• Wysokowydajne systemy usuwania fluoru
• Mikro-/nanozaawansowane systemy utleniania
• Systemy filtracji membranowej zapobiegające zanieczyszczeniom
• Parowe odparowacze MVR
• Automatyczne, inteligentne systemy dozowania chemikaliów
• Systemy monitoringu jakości wody w czasie rzeczywistym

4. Zalety rozwiązania

Nasze rozwiązanie zostało specjalnie opracowane, aby rozwiązać najtrudniejsze aspekty oczyszczania ścieków z produkcji baterii do pojazdów elektrycznych (EV).

System osiąga skuteczność usuwania metali ciężkich w postaci kompleksów na poziomie 99,9%, przy jednoczesnym utrzymaniu stężenia fluoru poniżej 1 mg/L, co zapewnia uzyskiwanie oczyszczonej wody odpadowej zgodnej ze standardami krajowymi dotyczącymi odprowadzania ścieków – z przewagą nad nimi.

Oferujemy w pełni spersonalizowane projekty urządzeń, dostosowane do charakterystyki ścieków, zapotrzebowania na moc oczyszczania, dostępnej powierzchni montażowej oraz planów rozszerzenia produkcji w przyszłości. Spersonalizowane obudowy odporno na korozję, konstrukcje odporno na zużycie, kanały przepływowe odporno na zatkanie oraz modułowe konfiguracje urządzeń gwarantują niezawodną pracę w warunkach wysokiej zawartości soli, agresywnego działania chemicznego oraz zmiennej eksploatacji.

Wszelkie kluczowe urządzenia mechaniczne, systemy sterowania elektrycznego oraz komponenty do oczyszczania wody posiadają certyfikaty zgodności z normami CE, UL oraz ISO; spełniają zarówno europejskie dyrektywy dotyczące bezpieczeństwa maszyn i urządzeń elektrycznych, jak i wymagania bezpieczeństwa obowiązujące w Ameryce Północnej. Gwarantuje to doskonałe bezpieczeństwo eksploatacji, niezawodność działania oraz zgodność z międzynarodowymi standardami realizowanych projektów.

Własny proces oczyszczania został specjalnie zoptymalizowany do przetwarzania ścieków zawierających wysokie stężenia zanieczyszczeń organicznych, soli oraz metali ciężkich. Jego wyjątkowa odporność na wahania obciążenia hydraulicznego i zanieczyszczeniowego znacznie ogranicza zaklejanie membran oraz obniża częstotliwość konserwacji o ponad 65%.

System osiąga ponad 90-procentowe wykorzystanie wody w obiegu, jednocześnie odzyskując cenne metale, takie jak lit, nikiel i kobalt, co znacznie zmniejsza zużycie wody słodkiej, koszty usuwania odpadów niebezpiecznych oraz straty surowców.

Modułowa, zintegrowana konstrukcja zmniejsza wymagania dotyczące powierzchni instalacji o około 40% w porównaniu do tradycyjnych systemów oczyszczania i umożliwia elastyczne rozbudowywanie mocy w przyszłości.

W pełni zautomatyzowana inteligentna kontrola procesu stale optymalizuje dozowanie chemikaliów i parametry eksploatacyjne, minimalizując zapotrzebowanie na pracę ręczną oraz zapewniając kompleksową dokumentację zgodności wspierającą inspekcje środowiskowe i akceptację projektów.

5. Przykładowe projekty oraz dokumentacja wspierająca

Pomyślnie dostarczyliśmy systemy oczyszczania ścieków dla wielu wiodących producentów akumulatorów do pojazdów elektrycznych (EV), obejmujących zarówno instalacje produkcyjne akumulatorów NCM, jak i LFP.

Przykładowym projektem jest projekt produkcji akumulatorów do pojazdów elektrycznych (EV) o mocy 8 GWh/rok z zasadą zerowego odpływu cieczy (ZLD), z przepustowością oczyszczania ścieków wynoszącą 800 m³/dzień.

System stale wody oczyszczonej cyklicznie ponownie wprowadza do procesu produkcyjnego, oszczędzając rocznie około 220 000 m³ wody słodkiej oraz zmniejszając generowanie odpadów niebezpiecznych o ponad 50%. Projekt pomyślnie przeszedł wszystkie inspekcje środowiskowe na etapie akceptacji.

Dokumentacja wspierająca obejmuje:

• Własne patenty dotyczące oczyszczania ścieków
• Certyfikaty CE, UL oraz ISO
• Raporty z niezależnych badań jakości wody
• Zezwolenia na akceptację środowiskową
• Umowy referencyjne dla projektów porównywalnych
• Kompleksową dokumentację gwarancyjną dotyczącą eksploatacji i konserwacji

6. Zakres usług i proces współpracy

Oferujemy kompleksowe, gotowe do użytkowania rozwiązania EPC w zakresie oczyszczania ścieków, w tym badania terenowe, charakterystykę ścieków, testy laboratoryjne i w skali pilotowej, inżynierię procesową dostosowaną do potrzeb klienta, produkcję urządzeń niestandardowych, wsparcie przy budowie obiektów inżynieryjno-cywilnych, montaż, uruchomienie, doradztwo w zakresie zgodności środowiskowej, eksploatację i konserwację systemu, modernizacje procesowe oraz długoterminowy dostawę materiałów eksploatacyjnych.

Dostępne są również rozwiązania dostosowane do odzysku metali ciężkich oraz do odzysku surowców ze ścieków – na żądanie klienta.

Standardowy proces współpracy

• Badania terenowe i pobieranie próbek wody – przeprowadzamy analizę lokalizacji na miejscu, pobieramy próbki ścieków oraz wydajemy profesjonalny raport z analizy jakości wody.
• Zaprojektowany proces na zamówienie – Opracowanie dostosowanego rozwiązania technologicznego, propozycji technicznej oraz oferty handlowej na podstawie warunków eksploatacji oczyszczalni.
• Produkcja urządzeń i budowa – Rozpoczęcie produkcji urządzeń na zamówienie oraz robót budowlanych po potwierdzeniu umowy.
• Instalacja i uruchomienie – Zakończenie montażu urządzeń, kompleksowego uruchomienia systemu oraz próbnej eksploatacji aż do osiągnięcia stabilnego spełniania wymogów.
• Akceptacja projektu i szkolenia – Wsparcie w procesie akceptacji zgodności środowiskowej oraz przeprowadzenie kompleksowych szkoleń dla operatorów.
• Długoterminowa obsługa techniczna – Zapewnienie konserwacji zapobiegawczej, przeglądów okresowych, optymalizacji systemu, modernizacji urządzeń oraz dożywotniej technicznej obsługi posprzedażowej.