Решение для очистки сточных вод при производстве аккумуляторов для электромобилей (EV)

1. Источники сточных вод, типичные загрязнители и характеристики воды

Сточные воды, образующиеся при производстве аккумуляторов для электромобилей (EV), в основном возникают на ключевых этапах производства, включая подготовку катодных материалов NCM (никель-кобальт-марганец) и литий-железо-фосфат (LFP), нанесение покрытия на электроды, регенерацию растворителя NMP, заливку электролита, формирование и сортировку аккумуляторов, очистку аккумуляторных элементов и оборудования, а также мытьё полов в цехах. Характеристики сточных вод значительно различаются в зависимости от технологического процесса; при производстве аккумуляторов NCM, как правило, образуются более сложные и сильно загрязнённые сточные воды.

Основными загрязнителями в сточных водах являются три группы веществ:

• Опасные тяжёлые металлы — линии производства NCM генерируют комплексы никеля (Ni), кобальта (Co) и марганца (Mn), тогда как в производстве LFP преобладают высокие концентрации лития (Li). Эти металлические комплексы трудно удалить с помощью традиционных осадительных процессов.
• Огнеупорные органические соединения — в первую очередь N-метил-2-пирролидон (NMP), связующие на основе ПВДФ и электролиты на основе карбонатов. Общая концентрация ХПК в сточных водах обычно составляет от 5000 до 8000 мг/л, при крайне низкой биоразлагаемости (соотношение БПК/ХПК < 0,2).
• Неорганические загрязнители — включая высокие концентрации фторидов, фосфатов и сульфатов. Общее содержание растворённых твёрдых веществ (TDS) в концентрированных сточных водах может превышать 28 000 мг/л, а pH колеблется в широком диапазоне. Сточные воды обладают высокой коррозионной активностью и подвержены значительным колебаниям гидравлической нагрузки и концентрации загрязняющих веществ.

Системы очистки сточных вод должны соответствовать строгим требованиям стандарта GB 30484-2013 — «Нормы сброса загрязняющих веществ для аккумуляторной промышленности».

2. Типичные проблемы заказчиков

Требования к экологической совместимости для производителей аккумуляторов для электромобилей продолжают ужесточаться. Тяжёлые металлы, такие как никель и кобальт, а также фториды, подпадают под строгие нормативные ограничения, и даже незначительные колебания качества сточных вод могут спровоцировать риски несоответствия экологическим требованиям.

Традиционные технологии очистки обладают ограниченной способностью удалять тяжёлые металлы в комплексной форме, требуя чрезмерного расхода реагентов и одновременно генерируя большие объёмы опасных осадков, что приводит к высоким эксплуатационным затратам.

Огнеупорные органические соединения, такие как НМР и остатки электролита, часто вызывают загрязнение мембран, засорение оборудования и незапланированные остановки, что нарушает непрерывное производство аккумуляторов.

Между тем сточные воды с высоким содержанием солей характеризуются низким уровнем извлечения ресурсов, что приводит к потере ценных металлов, таких как литий, никель и кобальт. Традиционное стандартизированное оборудование для очистки не предназначено для обработки сточных вод с высокой солёностью, высокой коррозионной активностью и изменчивым составом — типичных для производства литиевых аккумуляторов, — что обуславливает его низкую адаптивность и частые отказы.

Кроме того, традиционные гражданские сооружения для очистки сточных вод требуют больших площадей, имеют ограниченную степень автоматизации и не позволяют легко масштабировать производственные мощности. Производители аккумуляторов всё чаще нуждаются в комплексных, индивидуально спроектированных решениях по очистке сточных вод, специально разработанных для производства аккумуляторов для электромобилей.

3. Технологический процесс и конфигурация основного оборудования

Для решения задач, связанных с уникальными характеристиками сточных вод от литий-ионных аккумуляторов электромобилей, мы применяем комплексный процесс очистки, включающий следующие стадии:

Раздельный сбор и предварительная обработка → Декомплексация и продвинутая окислительная обработка → Биологическая очистка → Двухмембранная десалинизация → Испарительная кристаллизация с нулевым сбросом стоков (ZLD)

Высококонцентрированные технологические сточные воды и сточные воды от мойки оборудования собираются раздельно перед выравниванием и гомогенизацией. Затем сточные воды поступают в специальный реактор для разрушения комплексных соединений, где эффективно разрушаются устойчивые комплексы тяжёлых металлов.

Далее коагуляция и осаждение в сочетании с высокоэффективной системой удаления фторидов устраняют взвешенные вещества и большую часть неорганических загрязнителей.

Для разложения стойких органических соединений, таких как НМР, применяется процесс передового окисления с озоном (AOP), что значительно повышает биологическую окисляемость сточных вод.

На биологической стадии очистки используется процесс A/O совместно с мембранным биореактором (MBR) для эффективного удаления ХПК и аммиачного азота.

Для углублённого обессоливания применяется антифульфинговая ультрафильтрационная (UF) система в сочетании с обратным осмосом (RO), обеспечивающая получение высококачественной регенерированной воды, пригодной для повторного использования в производственных процессах аккумуляторов.

Концентрированный рассол дополнительно обрабатывается с помощью концентрации мембранами DTRO, за которой следует испарение и кристаллизация методом механического парового сжатия (MVR), что обеспечивает почти полное отсутствие жидких сбросов (ZLD).

Основное оборудование включает:

• Реакторы для декомплексации тяжелых металлов
• Системы высокоэффективного удаления фторидов
• Системы микроскопического/наноразмерного продвинутого окисления
• Антизагрязняющие мембранные фильтрационные системы
• Испарители MVR
• Автоматизированные интеллектуальные системы дозирования реагентов
• Системы онлайн-мониторинга качества воды

4. Преимущества решения

Наше решение специально разработано для решения наиболее сложных задач очистки сточных вод от производства аккумуляторов для электромобилей (EV).

Система обеспечивает эффективность удаления комплексных тяжёлых металлов на уровне 99,9 % и при этом поддерживает концентрацию фторидов ниже 1 мг/л, стабильно производя очищенную воду, параметры которой превышают национальные нормы сброса.

Мы предлагаем полностью индивидуальные конструкции оборудования с учётом характеристик сточных вод, требуемой производительности, доступного места для установки и планов будущего расширения производства. Индивидуальные корпуса с антикоррозионным покрытием, износостойкие конструкции, каналы потока, устойчивые к засорению, а также модульные конфигурации оборудования гарантируют надёжную работу в условиях высокой солёности, агрессивной коррозии и изменяющихся эксплуатационных условий.

Все основные механические устройства, электрические системы управления и компоненты водоочистки сертифицированы в соответствии со стандартами CE, UL и ISO и соответствуют как Европейской директиве по безопасности машин и электрооборудования, так и требованиям безопасности Северной Америки. Это гарантирует высокий уровень эксплуатационной безопасности, надёжности и соответствия международным проектным требованиям.

Патентованный процесс очистки специально оптимизирован для сточных вод с высокой концентрацией органических загрязнителей, солей и тяжёлых металлов. Его превосходная устойчивость к колебаниям гидравлической нагрузки и нагрузки загрязнителями значительно снижает забивание мембран и уменьшает частоту технического обслуживания более чем на 65 %.

Система обеспечивает повторное использование более 90 % воды и одновременно извлекает ценные металлы, такие как литий, никель и кобальт, что значительно снижает потребление пресной воды, затраты на утилизацию опасных отходов и потери сырья.

Модульная интегрированная конструкция сокращает требования к площади установки примерно на 40 % по сравнению с традиционными системами очистки и позволяет гибко расширять мощность в будущем.

Полностью автоматизированное интеллектуальное управление процессом непрерывно оптимизирует дозирование реагентов и рабочие параметры, минимизируя трудозатраты и обеспечивая полную документацию по соблюдению нормативных требований для поддержки экологических проверок и приёмо-сдаточных испытаний проекта.

5. Ссылки на проекты и сопутствующая документация

Мы успешно поставили системы очистки сточных вод для множества ведущих производителей аккумуляторов для электромобилей, охватывая как производственные мощности по выпуску аккумуляторов NCM, так и LFP.

Примером реализованного проекта является проект нулевого сброса сточных вод (ZLD) для производства аккумуляторов для электромобилей мощностью 8 ГВт·ч/год с пропускной способностью системы очистки сточных вод 800 м³/сут.

Система постоянно рециркулирует очищенную воду обратно в производственный процесс, экономя ежегодно около 220 000 м³ пресной воды и сокращая образование опасных отходов более чем на 50 %. Проект успешно прошёл все инспекции по экологическому приёму.

Подтверждающая документация включает:

• Патенты на собственную технологию очистки сточных вод
• Сертификаты CE, UL и ISO
• Отчёты независимых лабораторий по анализу качества воды
• Разрешения на экологический приём
• Контракты-образцы для аналогичных проектов
• Полная документация по гарантийному обслуживанию и техническому сопровождению

6. Объём услуг и процесс сотрудничества

Мы предоставляем комплексные EPC-решения «под ключ» для очистки сточных вод, включая обследование площадки, характеристику сточных вод, лабораторные и полупромышленные испытания, индивидуальную инженерную разработку процессов, изготовление нестандартного оборудования, содействие в гражданском строительстве, монтаж, пусконаладку, консультирование по вопросам экологического соответствия, эксплуатацию и техническое обслуживание систем, модернизацию процессов и долгосрочное обеспечение расходными материалами.

Также доступны индивидуальные решения по извлечению тяжёлых металлов и ресурсному использованию сточных вод в соответствии с требованиями заказчика.

Стандартный процесс сотрудничества

• Обследование площадки и отбор проб воды — проведение выездного обследования, сбор проб сточных вод и подготовка профессионального отчёта по анализу качества воды.
• Индивидуальный проектный дизайн — разработка адаптированного решения по очистке, технического предложения и коммерческого предложения на основе эксплуатационных условий завода.
• Производство оборудования и строительство — начало изготовления специализированного оборудования и гражданского строительства после подтверждения контракта.
• Монтаж и пусконаладка — завершение монтажа оборудования, комплексной пусконаладки системы и пробной эксплуатации до достижения стабильного соответствия требованиям.
• Приёмка проекта и обучение — содействие в получении разрешения на соответствие экологическим нормам и предоставление всестороннего обучения для операторов.
• Долгосрочная техническая поддержка — обеспечение профилактического обслуживания, регулярных проверок, оптимизации системы, модернизации оборудования и пожизненной послепродажной технической поддержки.