Soluție de tratare a apelor uzate provenite din fabricarea bateriilor pentru vehicule electrice (EV)

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

Apa uzată generată în timpul fabricării bateriilor pentru vehicule electrice provine în principal din procesele cheie de producție, inclusiv pregătirea materialelor catodice NCM (Nickel Cobalt Manganese) și fosfat de fier-litiu (LFP), aplicarea stratului pe electrozi, recuperarea solventului NMP, umplerea cu electrolit, formarea și clasificarea, curățarea celulelor și a echipamentelor, precum și spălarea podelei atelierelor. Caracteristicile apei uzate variază semnificativ între procesele de producție, iar fabricarea bateriilor NCM generează, în general, ape uzate mai complexe și mai puternic contaminate.

Apele uzate conțin în principal trei categorii de poluanți:

• Metale grele periculoase – liniile de producție NCM generează nichel (Ni), cobalt (Co) și mangan (Mn) sub formă de compuși complecși, în timp ce producția LFP conține în principal concentrații ridicate de litiu (Li). Aceste combinații metalice sunt dificil de îndepărtat prin procedee convenționale de precipitare.
• Compuși organici refractari – În principal N-metil-2-pirolidonă (NMP), lianți PVDF și electroliți pe bază de carbonați. COD-ul combinat al apelor uzate este în mod tipic între 5.000–8.000 mg/L, cu o biodegradabilitate extrem de scăzută (raportul B/C < 0,2).
• Poluanți anorganici – În special fluoruri, fosfați și sulfați în concentrații ridicate. Substanțele dizolvate totale (TDS) din apele uzate concentrate pot depăși 28.000 mg/L, iar pH-ul variază într-un domeniu larg. Apele uzate sunt extrem de corozive și supuse fluctuațiilor semnificative ale debitului hidraulic și ale încărcării cu poluanți.

Sistemele de tratare a apelor uzate trebuie să respecte cerințele riguroase ale standardului GB 30484-2013 – Standardul de evacuare a poluanților pentru industria bateriilor.

2. Provocările frecvente ale clienților

Cerințele de conformitate ecologică pentru producătorii de baterii pentru vehicule electrice (EV) devin în continuare tot mai riguroase. Metalele grele, cum ar fi nichelul și cobaltul, împreună cu fluorura, sunt supuse unor limite reglementare stricte, iar chiar și fluctuațiile minime ale calității apelor uzate pot declanșa riscuri legate de conformitatea ecologică.

Tehnologiile tradiționale de tratare au o capacitate limitată de eliminare a metalelor grele complexate, necesitând dozări excesive de reactivi chimici și generând volume mari de nămol periculos, ceea ce duce la costuri operaționale ridicate.

Compușii organici refractari, cum ar fi NMP și reziduurile de electrolit, provoacă frecvent înfundarea membranelor, blocarea echipamentelor și oprirea neplanificată a producției, afectând astfel fabricarea continuă a bateriilor.

În același timp, apele uzate cu salinitate ridicată au o rată scăzută de recuperare a resurselor, ceea ce duce la pierderea unor metale valoroase, precum litiul, nichelul și cobaltul. Echipamentele convenționale standardizate de tratare nu sunt concepute pentru a gestiona condițiile specifice ale apelor uzate din fabricarea bateriilor de litiu — adică salinitate ridicată, caracter coroziv și variații frecvente — ceea ce determină o adaptabilitate redusă și defecțiuni frecvente ale echipamentelor.

În plus, instalațiile convenționale de tratare a apelor uzate civile ocupă suprafețe mari, oferă un grad limitat de automatizare și nu pot adapta ușor capacitatea de producție la extinderi rapide. Producătorii de baterii solicită din ce în ce mai mult soluții integrate și personalizate de tratare a apelor uzate, concepute special pentru producția de baterii pentru vehicule electrice.

3. Procesul de tratare și configurația echipamentelor principale

Pentru a aborda caracteristicile unice ale apelor uzate provenite de la bateriile vehiculelor electrice (EV), utilizăm un proces integrat de tratare care constă în:

Colectare separată și pretratare → Dezcomplezare și oxidare avansată → Tratare biologică → Desalinizare cu dublă membrană → Evaporare mecanică cu recuperare de căldură (MVR) pentru descărcare zero de lichide (ZLD)

Apele uzate de proces de înaltă concentrație și apele uzate provenite din spălarea echipamentelor sunt colectate separat, înainte de egalizare și omogenizare. Apoi, apele uzate intră într-un reactor dedicat de decomplexare, unde complexele stabile ale metalelor grele sunt descompuse eficient.

Ulterior, coagularea și sedimentarea, împreună cu un sistem eficient de eliminare a fluorurilor, îndepărtează substanțele în suspensie și majoritatea contaminanților anorganici.

Se aplică un proces avansat de oxidare cu ozon (AOP) pentru descompunerea compușilor organici refractari, cum ar fi NMP, îmbunătățind în mod semnificativ biodegradabilitatea apelor uzate.

Etapa de tratare biologică utilizează un proces A/O + MBR pentru eliminarea eficientă a COD-ului și a azotului amoniacal.

Pentru desalinizarea avansată, un sistem de ultrafiltrație (UF) rezistent la înfundare, combinat cu osmoză inversă (RO), produce apă regenerată de înaltă calitate, potrivită pentru reutilizare în procesele de fabricare a bateriilor.

Saramura concentrată este supusă unei tratări suplimentare prin concentrare cu membrane DTRO, urmată de evaporare și cristalizare cu MVR, realizând aproape descărcare zero de lichide (ZLD).

Echipamentele principale includ:

• Reactoare pentru decomplexarea metalelor grele
• Sisteme eficiente de eliminare a fluorurilor
• Sisteme de oxidare avansată la scară micro/nano
• Sisteme de filtrare cu membrană anti-închidere
• Evaporatoare MVR
• Sisteme automate inteligente de dozare chimică
• Sisteme online de monitorizare a calității apei

4. Avantajele soluției

Soluția noastră este dezvoltată în mod special pentru a aborda aspectele cele mai dificile ale tratării apelor uzate provenite de la bateriile vehiculelor electrice (EV).

Sistemul atinge o eficiență de eliminare de 99,9 % pentru metalele grele complexate, menținând în același timp concentrațiile de fluorură sub 1 mg/L și producând constant ape uzate epurate care depășesc standardele naționale de evacuare.

Oferim proiecte de echipamente complet personalizate, bazate pe caracteristicile apelor uzate, capacitatea de tratare, spațiul disponibil pentru instalare și planurile viitoare de extindere a producției. Carcasele personalizate rezistente la coroziune, structurile rezistente la uzură, canalele de curgere rezistente la înfundare și configurațiile modulare ale echipamentelor asigură o funcționare fiabilă în condiții extrem de saline, corozive și variabile.

Toată echipamentul mecanic esențial, sistemele electrice de comandă și componentele de tratare a apei sunt certificate conform standardelor CE, UL și ISO, respectând atât Directivele europene privind siguranța mașinilor și a echipamentelor electrice, cât și cerințele nord-americane de siguranță. Aceasta asigură o siguranță operațională excelentă, fiabilitate și conformitate globală a proiectelor.

Procesul proprietary de tratare este optimizat în mod specific pentru apele uzate care conțin concentrații ridicate de poluanți organici, săruri și metale grele. Rezistența sa superioară la fluctuațiile debitului hidraulic și ale încărcării cu poluanți reduce semnificativ înfundarea membranelor și scade frecvența întreținerii cu peste 65 %.

Sistemul realizează o reutilizare a apei de peste 90 %, recuperând în același timp metale valoroase, cum ar fi litiul, nichelul și cobaltul, reducând în mod semnificativ consumul de apă dulce, costurile de eliminare a deșeurilor periculoase și pierderile de materii prime.

Designul modular integrat reduce cerințele de spațiu pentru instalare cu aproximativ 40 % comparativ cu sistemele convenționale de tratare și permite o extindere flexibilă ulterioară a capacității.

Controlul inteligent complet automatizat al procesului optimizează în mod continuu dozarea substanțelor chimice și parametrii de funcționare, minimizând necesarul de forță de muncă, în timp ce oferă o documentație completă privind conformitatea, pentru a sprijini inspecțiile de mediu și acceptarea proiectelor.

5. Referințe privind proiectul și documentația de susținere

Am livrat cu succes sisteme de tratare a apelor uzate pentru numeroși producători de baterii EV de top, acoperind atât facilitățile de producție pentru baterii NCM, cât și cele pentru baterii LFP.

Un proiect reprezentativ este Proiectul de Zero Descărcare Lichidă (ZLD) pentru fabricarea bateriilor EV de 8 GWh/an, cu o capacitate de tratare a apelor uzate de 800 m³/zi.

Sistemul reciclează în mod constant apa tratată înapoi în procesul de producție, economisind aproximativ 220.000 m³ de apă dulce pe an și reducând generarea de deșeuri periculoase cu peste 50%. Proiectul a trecut cu succes toate inspecțiile de acceptare ambientală.

Documentația de sprijin include:

• Patente proprii privind tratarea apelor uzate
• Certificări CE, UL și ISO
• Rapoarte de testare a calității apei efectuate de terți
• Aprobări de acceptare ambientală
• Contracte de referință pentru proiecte comparabile
• Documentație completă privind garanția de exploatare și întreținere

6. Domeniul de servicii și procesul de cooperare

Oferim soluții complete de tratare a apelor uzate EPC cheie-în-mână, inclusiv investigații de teren, caracterizare a apelor uzate, teste de laborator și la scară pilot, inginerie de proces personalizată, fabricație de echipamente ne-standard, sprijin pentru construcții civile, instalare, punere în funcțiune, consultanță privind conformitatea ambientală, exploatare și întreținere a sistemului, modernizări ale procesului și furnizare pe termen lung a consumabililor.

Sunt disponibile, de asemenea, soluții personalizate pentru recuperarea metalelor grele și pentru recuperarea resurselor din apele uzate, în funcție de cerințele clienților.

Procesul standard de cooperare

• Studiul de teren și colectarea probelor de apă – Se efectuează o investigație pe teren, se colectează probe de ape uzate și se elaborează un raport profesional de analiză a calității apei.
• Proiectare personalizată a procesului – Dezvoltarea unei soluții de tratare adaptate, a unei propuneri tehnice și a unei oferte comerciale, în funcție de condițiile de funcționare ale stației.
• Fabricare echipamente și construcții – Începerea fabricării echipamentelor personalizate și a lucrărilor de construcții civile după confirmarea contractului.
• Instalare și punere în funcțiune – Finalizarea instalării echipamentelor, a punerii în funcțiune integrate a sistemului și a operațiunii de probă până la atingerea unei funcționări stabile și conforme.
• Acceptare proiect și instruire – Asistență în cadrul acceptării de către autoritățile de mediu și oferirea unei instruiri complete pentru operatori.
• Suport tehnic pe termen lung – Furnizarea unui program de întreținere preventivă, inspecții rutiniere, optimizare a sistemului, actualizări ale echipamentelor și suport tehnic post-vânzare pe întreaga durată de viață.