Очистка сточных вод от производства аккумуляторов для систем накопления энергии

1. Источники сточных вод, типичные загрязнители и характеристики воды

Сточные воды от производства аккумуляторов для систем хранения энергии образуются в основном на шести ключевых этапах производства: синтез катодных материалов, нанесение покрытия на электроды, заливка электролита и формирование, очистка элементов аккумуляторов, производство ультрачистой воды и уборка пола в цехах.

При производстве аккумуляторов на основе литий-железо-фосфата (LFP) сточные воды характеризуются преимущественно кислыми потоками с высокой концентрацией фосфора и лития. Производство аккумуляторов на основе никель-кобальт-марганца (NCM) генерирует сточные воды, содержащие комплексные соединения никеля, кобальта и марганца, а при приготовлении электролита образуются органические сточные воды, содержащие фториды. Кроме того, системы ультрачистой воды сбрасывают концентраты с высоким содержанием солей.

Сточные воды содержат три основные группы загрязняющих веществ:

• Тяжёлые металлы, включая литий (Li), никель (Ni), кобальт (Co), марганец (Mn), железо (Fe), медь (Cu) и алюминий (Al), многие из которых существуют в устойчивых комплексных формах, трудно удаляемых традиционным осаждением.
• Органические загрязнители, в первую очередь N-метил-2-пирролидон (NMP), электролиты на основе карбонатов и связующие вещества на основе ПВДФ. Уровни ХПК обычно находятся в диапазоне от 3000 до 8000 мг/л при низкой биоразлагаемости.
• Неорганические загрязнители, включая фториды, фосфаты и сульфаты, с общей концентрацией растворённых твёрдых веществ (TDS) свыше 25 000 мг/л и значительными колебаниями pH в диапазоне от 2 до 12.

Сточные воды характеризуются высокой солёностью, сильной коррозионной активностью, значительными колебаниями как расхода, так и качества воды и должны соответствовать строгим требованиям к сбросу, установленным в стандарте GB 30484-2013 — «Стандарт выбросов загрязняющих веществ для аккумуляторной промышленности».

2. Типичные проблемы заказчиков

Требования к экологической совместимости в отрасли аккумуляторов для накопления энергии становятся всё более жёсткими. Тяжёлые металлы, фториды и ХПК являются ключевыми регуляторными показателями, и даже незначительные колебания качества сточных вод могут привести к несоответствию нормам и экологическим санкциям.

Традиционные системы очистки обычно требуют чрезмерного ввода реагентов и генерируют большие объёмы опасных осадков, что влечёт за собой высокие эксплуатационные и утилизационные затраты.

Стандартизированное очистное оборудование зачастую неспособно решать специфические отраслевые задачи, включая удаление тяжёлых металлов в комплексной форме и загрязнение мембран из-за сточных вод с высокой солёностью. Частые остановки систем на техническое обслуживание негативно влияют на непрерывность производственной работы.

Между тем ценные металлы, такие как литий и никель, часто теряются со сточными водами, что приводит к низкой степени их извлечения и необоснованным экономическим потерям.

По мере дальнейшего расширения производственных мощностей традиционные бетонные сооружения для очистки сточных вод требуют больших площадей, обладают ограниченной степенью автоматизации и сложны в модернизации. Отрасль всё чаще предъявляет требования к комплексным, индивидуально адаптированным решениям по очистке сточных вод, специально разработанным для производства аккумуляторов для систем накопления энергии.

3. Технологический процесс и конфигурация основного оборудования

Для эффективной очистки сточных вод, характеризующихся сложным составом и свойствами, образующихся при производстве аккумуляторов для систем накопления энергии, мы применяем интегрированный технологический процесс, включающий следующие стадии:

Раздельный сбор и предварительная обработка → Усовершенствованное окисление → Биологическая очистка → Усовершенствованная мембранная десалинизация → Кристаллизация методом механического парового сжатия (MVR) для достижения почти полного исключения сброса жидких отходов (ZLD)

На стадии предварительной обработки различные потоки сточных вод собираются раздельно и проходят через уравнительные резервуары, коррекцию pH, реакторы декомплексации, двухступенчатую коагуляцию и осаждение, а также системы растворённого воздуха (DAF) для эффективного удаления взвешенных веществ, большей части тяжёлых металлов и фторидов.

Для устойчивых к разложению органических соединений применяются окисление по Фентону или озоновое продвинутое окисление с целью расщепления сложных органических молекул и существенного повышения биоразлагаемости.

На биологической стадии очистки используется комбинированный процесс UASB + двухступенчатая аэробно-анаэробная система (A/O) + мембранный биореактор (MBR) для эффективного удаления ХПК, аммонийного азота и общего фосфора.

Для передовой десалинизации используется система обратного осмоса (RO) с антизагрязняющим покрытием в сочетании с электродеионизацией (EDI), что обеспечивает получение высококачественной регенерированной воды, пригодной для повторного использования в производстве аккумуляторов и процессах очистки.

Окончательный концентрат с высоким содержанием соли подвергается обработке с применением мембранной концентрации DTRO, за которой следуют испарение с механическим термическим сжатием (MVR) и кристаллизация, что позволяет перевести соль в твёрдое состояние и достичь почти нулевого сброса жидкости.

Основное оборудование включает:

• Уравнительные ёмкости из ПЭ, устойчивые к кислотам и щелочам
• Реакторы для хелатирования тяжёлых металлов
• Системы микроМ/нано-озонирования
• Антизагрязняющие мембранные фильтрационные системы
• Испарители MVR
• Автоматические онлайн-системы мониторинга качества воды
• Интеллектуальные панели управления дозированием реагентов

4. Преимущества решения

Наше решение по очистке сточных вод специально разработано для производства аккумуляторов для систем накопления энергии.

Интеграция двухступенчатой технологии удаления фторидов с технологией глубокого захвата хелатными смолами обеспечивает эффективное удаление комплексных тяжёлых металлов и фторидов, гарантируя, что очищенная вода постоянно превосходит национальные требования к сбросу и минимизирует риски несоответствия экологическим нормам.

Мы поставляем полностью индивидуальное, нестандартное оборудование, разработанное с учётом характеристик сточных вод, планировки очистных сооружений и перспектив расширения производства. Усиленные антикоррозионные конструкции, каналы потока, устойчивые к засорению, и оптимизированные габариты оборудования гарантируют надёжную эксплуатацию в условиях высокой солёности, агрессивной коррозии и нестабильного состава сточных вод.

Вся основная механическая техника, электрические системы управления и компоненты систем водоподготовки сертифицированы по стандартам CE, UL и ISO, что соответствует требованиям безопасности как Европейского союза, так и Северной Америки и поддерживает соответствие и признание проектов на международном уровне.

Система обеспечивает выдающуюся устойчивость к колебаниям гидравлической нагрузки и загрязняющей нагрузки. Сегрегированная система сбора сточных вод эффективно стабилизирует качество поступающих стоков, а мембранная технология с антифулинговыми свойствами снижает частоту технического обслуживания и простои оборудования более чем на 70 %.

Показатель повторного использования воды может превышать 90 %, при этом ценные металлы, такие как литий и никель, одновременно извлекаются из стоков, что существенно снижает расход пресной воды и затраты на утилизацию опасных отходов.

Модульная интегрированная конструкция требует примерно на 40 % меньше площади для монтажа по сравнению с традиционными системами гражданского строительства и позволяет гибко расширять производственные мощности в будущем. Полностью автоматизированная интеллектуальная эксплуатация непрерывно оптимизирует дозирование реагентов и рециркуляцию системы, сводя к минимуму ручное вмешательство.

Кроме того, мы предоставляем полную техническую документацию для поддержки оценок воздействия на окружающую среду (EIA), приёмо-сдаточных испытаний проекта и подачи заявок на получение разрешений на сброс.

5. Ссылки на проекты и сопутствующая документация

Мы успешно завершили множество проектов по очистке сточных вод для производителей аккумуляторов для систем накопления энергии в провинциях Гуандун, Цзянсу, Хунань и других регионах, имея обширный опыт обслуживания производственных мощностей как для аккумуляторов LFP, так и для аккумуляторов NCM.

Одним из ключевых проектов является проект нулевого сброса жидкости (ZLD) для производства литий-железо-фосфатных (LFP) аккумуляторов для систем накопления энергии мощностью 6 ГВт·ч/год, с пропускной способностью очистки сточных вод 550 м³/сутки.

Очищенная вода постоянно рециркулирует в процессах промывки электродов, что обеспечивает ежегодную экономию пресной воды примерно на 180 000 м³ и снижение образования опасных отходов на 55 %. Проект успешно прошёл экологическую приёмку с первой попытки.

Подтверждающая документация включает:

• Сертификаты CE, UL и ISO
• Патенты на собственную технологию очистки сточных вод
• Отчёты независимых лабораторий по анализу качества воды
• Документы об экологическом одобрении
• Контракты-образцы по аналогичным эталонным проектам
• Комплексные гарантийные соглашения по эксплуатации и техническому обслуживанию

6. Объём услуг и процесс сотрудничества

Мы предоставляем комплексные услуги по проектированию, поставке и вводу в эксплуатацию очистных сооружений сточных вод «под ключ» (EPC), включая обследование площадки, характеристику сточных вод, пилотные испытания, инженерное проектирование процессов по индивидуальному заказу, производство нестандартного оборудования, строительные работы, монтаж, пусконаладку, поддержку в соблюдении экологических требований, ежегодное техническое обслуживание и эксплуатацию, модернизацию систем, а также пожизненную поставку расходных материалов.

Также могут быть предоставлены индивидуальные услуги, например, извлечение ресурсов из сточных вод и восстановление ценных металлов, в соответствии с требованиями заказчика.

Стандартный процесс сотрудничества

• Обследование площадки и отбор проб воды — проведение выездного обследования на месте, анализа сточных вод и подготовка профессионального отчёта по оценке качества воды.
• Разработка индивидуального проектного решения — разработка адаптированного процесса очистки, подробного коммерческого предложения и трёхмерной планировки очистных сооружений с учётом условий производства.
• Производство оборудования и строительство — начало изготовления оборудования по индивидуальному заказу и выполнение строительных работ на площадке после подписания контракта.
• Монтаж и пусконаладка — завершение монтажа, комплексных испытаний системы и пусконаладочных работ для обеспечения стабильного соответствия нормативным требованиям.
• Приёмка проекта и обучение — оказание помощи в процедурах экологической приёмки и предоставление всестороннего обучения операторов.
• Долгосрочная техническая поддержка — предоставление услуг по эксплуатации на месте, плановых проверок, технического обслуживания оборудования, обновлений системы и пожизненной технической поддержки.