Tratarea apelor uzate provenite din bateriile pentru stocarea energiei

1. Surse de ape uzate, poluanți tipici și caracteristici ale apei

Apa uzată provenită din fabricarea bateriilor de stocare a energiei este generată în principal în timpul a șase etape cheie de producție: sinteza materialului catodic, aplicarea stratului pe electrozi, umplerea cu electrolit și formarea, curățarea celulelor bateriei, producția de apă ultrapură și curățarea podelei atelierelor.

Pentru producția bateriilor cu fosfat de litiu-fier (LFP), apa uzată este caracterizată în principal prin fluxuri acide care conțin concentrații ridicate de fosfor și litiu. Producția bateriilor cu nichel-cobalt-mangan (NCM) generează apă uzată care conține compuși complecși de nichel, cobalt și mangan, în timp ce pregătirea electrolitului produce apă uzată organică care conține fluor. În plus, sistemele de apă ultrapură evacuează fluxuri concentrate cu salinitate ridicată.

Apele uzate conțin trei categorii majore de poluanți:

• Metalele grele, inclusiv litiul (Li), nichelul (Ni), cobaltul (Co), manganul (Mn), fierul (Fe), cuprul (Cu) și aluminiul (Al), multe dintre acestea existând sub forme complexe stabile, care sunt dificil de îndepărtat prin precipitare convențională.
• Contaminanți organici, în principal N-metil-2-pirolidonă (NMP), electroliți pe bază de carbonați și lianți PVDF. Nivelurile de COD se situează în mod obișnuit între 3.000 și 8.000 mg/L, cu o biodegradabilitate scăzută.
• Poluanți anorganici, inclusiv fluoruri, fosfați și sulfați, cu soliditatea totală dizolvată (TDS) depășind 25.000 mg/L și pH-ul oscilând între 2 și 12.

Apele uzate prezintă o salinitate ridicată, o corozivitate puternică, fluctuații semnificative atât ale debitului, cât și ale calității apei și trebuie să respecte cerințele stricte de evacuare prevăzute în standardul GB 30484-2013 – Standardul de evacuare a poluanților pentru industria bateriilor.

2. Provocările frecvente ale clienților

Cerințele de conformitate ambientală pentru industria bateriilor de stocare a energiei devin din ce în ce mai riguroase. Metalele grele, fluorul și COD-ul sunt indicatori reglementari cheie, iar chiar și mici fluctuații ale calității apelor uzate pot duce la nerespectarea reglementărilor și la sancțiuni de mediu.

Sistemele convenționale de tratare necesită, de obicei, dozări excesive de reagenți chimici și generează volume mari de nămol periculos, ceea ce determină costuri ridicate de exploatare și de eliminare.

Echipamentele standardizate de tratare nu reușesc adesea să rezolve provocările specifice acestei industrii, inclusiv îndepărtarea metalelor grele complexate și înfundarea membranelor cauzată de apele uzate cu salinitate ridicată. Oprirea frecventă a sistemului pentru întreținere afectează negativ funcționarea continuă a instalației.

În același timp, metale valoroase, cum ar fi litiul și nichelul, sunt adesea pierdute în apele uzate, ceea ce conduce la o recuperare slabă a resurselor și la pierderi economice inutile.

Pe măsură ce capacitatea de producție continuă să crească, instalațiile tradiționale de tratare a apelor uzate pe bază de beton necesită suprafețe mari, oferă un grad limitat de automatizare și sunt dificil de modernizat. Industria solicită din ce în ce mai mult soluții integrate și personalizate de tratare a apelor uzate, concepute în mod special pentru fabricarea bateriilor de stocare a energiei.

3. Procesul de tratare și configurația echipamentelor principale

Pentru a trata eficient caracteristicile complexe ale apelor uzate provenite din fabricarea bateriilor de stocare a energiei, utilizăm un proces integrat de tratare care constă în:

Colectare separată și pretratare → Oxidare avansată → Tratare biologică → Desalinizare cu membrane avansate → Cristalizare MVR pentru descărcare aproape zero de lichide (ZLD)

În timpul pretratamentului, diferitele fluxuri de ape uzate sunt colectate separat și procesate prin rezervoare de egalizare, ajustare a pH-ului, reactoare de decomplexare, coagulare și sedimentare în două trepte, precum și sisteme de flotare cu aer dizolvat (DAF), pentru eliminarea eficientă a substanțelor în suspensie, a majorității metalelor grele și a fluorurilor.

Pentru compușii organici refractari, se aplică oxidarea Fenton sau oxidarea avansată cu ozon pentru descompunerea moleculelor organice complexe și pentru îmbunătățirea semnificativă a biodegradabilității.

Etapa de tratare biologică utilizează un proces UASB + două trepte A/O + MBR pentru eliminarea eficientă a COD-ului, a azotului amoniacal și a fosforului total.

Pentru desalinizarea avansată, un sistem de osmoză inversă (RO) anti-incrustare combinat cu electrodeionizarea (EDI) produce apă regenerată de înaltă calitate, potrivită pentru reutilizare în producția bateriilor și în procesele de curățare.

Concentratul final cu salinitate ridicată este tratat folosind concentrarea cu membrane DTRO, urmată de evaporare și cristalizare MVR, realizând solidificarea sării și aproape zero descărcare lichidă.

Echipamentele principale includ:

• Rezervoare de egalizare din PE rezistente la acizi și alcalii
• Reactoare de chelare a metalelor grele
• Sisteme de oxidare cu ozon la scară micro/nano
• Sisteme de filtrare cu membrană anti-închidere
• Evaporatoare MVR
• Sisteme automate de monitorizare online a calității apei
• Panouri inteligente de control al dozării chimicale

4. Avantajele soluției

Soluția noastră de tratare a apelor uzate este proiectată special pentru fabricarea bateriilor de stocare a energiei.

Prin integrarea tehnologiei de eliminare a fluorului în două etape cu tehnologia de captare profundă cu rășini chelatoare, sistemul elimină eficient metalele grele complexate și fluorul, asigurând faptul că apa tratată depășește în mod constant cerințele naționale de evacuare și minimizează riscurile de neconformitate ambientală.

Oferim echipamente complet personalizate, necomerciale, concepute în funcție de caracteristicile apelor uzate, amplasarea instalației și extinderea viitoare a producției. Structurile cu rezistență îmbunătățită la coroziune, canalele de curgere rezistente la înfundare și dimensiunile optimizate ale echipamentelor garantează o funcționare fiabilă în condiții de ape uzate extrem de saline, corozive și cu variații semnificative.

Toate echipamentele mecanice principale, sistemele electrice de comandă și componentele de tratare a apei sunt certificate conform standardelor CE, UL și ISO, îndeplinind atât cerințele europene, cât și cele nord-americane de siguranță, în timp ce sprijină conformitatea și acceptarea proiectelor la nivel global.

Sistemul oferă o rezistență excepțională la fluctuațiile sarcinii hidraulice și a poluanților. Colectarea separată a apelor uzate stabilizează eficient calitatea apei de intrare, iar tehnologia membranară anti-închidere reduce frecvența întreținerii și durata nefuncționării echipamentelor cu peste 70%.

Ratele de reutilizare a apei pot depăși 90%, în timp ce metale valoroase, cum ar fi litiul și nichelul, pot fi recuperate simultan, reducând în mod semnificativ consumul de apă dulce și costurile de eliminare a deșeurilor periculoase.

Designul modular integrat necesită aproximativ 40% mai puțin spațiu de instalare decât sistemele convenționale bazate pe construcții civile și permite o extindere flexibilă ulterioară a capacității. Funcționarea inteligentă complet automatizată optimizează în mod continuu dozarea chimicalelor și recircularea sistemului, minimizând intervenția manuală.

În plus, oferim documentație tehnică completă pentru susținerea evaluărilor de impact asupra mediului (EIA), acceptării proiectelor și cererilor de autorizații de evacuare.

5. Referințe privind proiectul și documentația de susținere

Am finalizat cu succes numeroase proiecte de tratare a apelor uzate pentru producătorii de baterii de stocare a energiei din Guangdong, Jiangsu, Hunan și alte regiuni, având o experiență vastă în servirea atât a instalațiilor de producție a bateriilor LFP, cât și a celor NCM.

Un proiect reprezentativ este un Proiect Zero Discharge Liquid (ZLD) pentru baterii de stocare a energiei pe bază de fosfat de fier-litiu (LFP), cu o capacitate anuală de 6 GWh/an și o capacitate de tratare a apelor uzate de 550 m³/zi.

Apa tratată este reciclată în mod constant pentru procesele de curățare a electrozilor, obținându-se economii anuale de apă potabilă de aproximativ 180.000 m³ și reducerea generării de deșeuri periculoase cu 55%. Proiectul a trecut cu succes inspecțiile de acceptare ambientală la prima depunere.

Documentația de sprijin include:

• Certificări CE, UL și ISO
• Patente privind procesul proprietar de tratare a apelor uzate
• Rapoarte de testare a calității apei efectuate de terți
• Documente de acceptare ambientală
• Contracte de referință pentru proiecte similare de referință
• Acorduri complete de garanție pentru exploatare și întreținere

6. Domeniul de servicii și procesul de cooperare

Oferim servicii complete de proiectare, furnizare și punere în funcțiune (EPC turnkey) pentru stații de epurare a apelor uzate, inclusiv investigații de teren, caracterizare a apelor uzate, teste pilot, inginerie de proces personalizată, fabricare de echipamente ne-standard, lucrări civile, instalare, punere în funcțiune, asistență privind conformitatea ambientală, exploatare și întreținere anuală, modernizări ale sistemului și aprovizionare pe toată durata de viață cu consumabile.

Pot fi oferite, de asemenea, servicii personalizate, cum ar fi recuperarea resurselor din apele uzate și recuperarea metalelor valoroase, în funcție de cerințele clienților.

Procesul standard de cooperare

• Studiul de teren și colectarea probelor de apă – Se efectuează o investigație pe teren, analiza apelor uzate și se elaborează un raport profesional de evaluare a calității apei.
• Proiectarea soluției personalizate – Se dezvoltă un proces de tratare adaptat nevoilor specifice, o ofertă detaliată și o schemă 3D a amplasamentului stației, pe baza condițiilor de producție.
• Fabricarea echipamentelor și construcția – Se începe fabricarea echipamentelor personalizate și construcția civilă pe teren, după confirmarea contractului.
• Instalarea și punerea în funcțiune – Se finalizează instalarea, testarea integrată a sistemului și punerea în funcțiune, pentru a garanta o funcționare stabilă și conformitatea cu reglementările.
• Acceptare proiect și instruire – Asistență în procedurile de acceptare ambientală și oferirea unei instruiri complete pentru operatori.
• Suport tehnic pe termen lung – Furnizarea de servicii de operare la fața locului, inspecții programate, întreținerea echipamentelor, actualizări ale sistemului și suport tehnic pe toată durata de viață.