Behandling av avloppsvatten från energilagringsbatterier

1. Källor till avloppsvatten, typiska föroreningar och vattens egenskaper

Avloppsvatten från tillverkning av energilagringsbatterier genereras främst under sex nyckelproduktionssteg: syntes av katodmaterial, beläggning av elektroder, fyllning med elektrolyt och formning, rengöring av battericeller, produktion av ultraren vatten samt rengöring av verkstadsgolvar.

För tillverkning av litiumjärnfosfatbatterier (LFP) karakteriseras avloppsvattnet främst av sura flöden som innehåller höga koncentrationer av fosfor och litium. Tillverkning av nickel-kobalt-manganbatterier (NCM) genererar avloppsvatten som innehåller komplexerade föreningar av nickel, kobalt och mangan, medan förberedelse av elektrolyt ger upphov till organiskt avloppsvatten som innehåller fluorider. Dessutom avger system för ultraren vatten koncentrerade strömmar med hög salthalt.

Avloppsvattnet innehåller tre huvudkategorier av föroreningar:

• Tungmetaller, inklusive litium (Li), nickel (Ni), kobalt (Co), mangan (Mn), järn (Fe), koppar (Cu) och aluminium (Al), många av vilka finns i stabila komplexerade former som är svåra att avlägsna genom konventionell fällning.
• Organiska föroreningar, främst N-metyl-2-pyrrolidon (NMP), karbonatbaserade elektrolyter och PVDF-binders. COD-nivåerna ligger vanligtvis mellan 3 000 och 8 000 mg/L, med dålig biologisk nedbrytbarhet.
• Oorganiska föroreningar, inklusive fluorid, fosfat och sulfat, med totalt lösta ämnen (TDS) över 25 000 mg/L och pH som varierar mellan 2 och 12.

Avloppsvattnet har hög salthalt, stark korrosivitet, betydande fluktuationer i både flöde och vattenkvalitet samt måste uppfylla de strikta utsläppskraven i GB 30484-2013 – Utsläppsstandard för föroreningar inom batteriindustrin.

2. Vanliga kundutmaningar

Miljökraven för energilagringsbatteriindustrin blir allt strängare. Tungmetaller, fluorid och KOK är nyckelindikatorer för reglering, och redan små svängningar i avloppsvattnets kvalitet kan leda till icke-överensstämmelse och miljöpåföljder.

Konventionella reningssystem kräver vanligtvis överdriven tillsats av kemikalier och genererar stora mängder farligt slam, vilket resulterar i höga drift- och bortskaffningskostnader.

Standardiserad reningsteknik klarar ofta inte av branschens unika utmaningar, såsom borttagning av komplexbundna tungmetaller och membranfouling orsakad av högsalt avloppsvatten. Frekventa systemavstängningar för underhåll påverkar negativt den kontinuerliga anläggningen drift.

Samtidigt går värdefulla metaller som litium och nickel ofta förlorade i avloppsvattnet, vilket leder till dålig återvinning av resurser och onödiga ekonomiska förluster.

Eftersom produktionskapaciteten fortsätter att utökas kräver traditionella betongbaserade avloppsreningsanläggningar stora ytor, erbjuder begränsad automatisering och är svåra att uppgradera. Branschen efterfrågar allt mer integrerade och anpassade avloppsreningslösningar som specifikt är utformade för tillverkning av energilagringsbatterier.

3. Reningssprocess och konfiguration av kärnutförande utrustning

För att effektivt rena avloppsvattnet från energilagringsbatterier med dess komplexa egenskaper använder vi en integrerad reningsprocess som består av:

Separat insamling och förbehandling → Avancerad oxidation → Biologisk rening → Avancerad membrandessalineringsprocess → MVR-kristallisering för nästan noll vätskeavledning (ZLD)

Under förbehandlingen samlas olika avloppsvattenströmmar separat och behandlas genom jämningsbassänger, pH-anpassning, dekomplexeringsreaktorer, tvåstegs koagulering och sedimentation samt system för upplöst luftflotation (DAF) för effektiv borttagning av suspenderade fasta ämnen, de flesta tungmetaller och fluorid.

För svårnedbrytliga organiska föreningar används Fentonoxidation eller ozonbaserad avancerad oxidation för att bryta ner komplexa organiska molekyler och avsevärt förbättra biologisk nedbrytbarhet.

Den biologiska reningsskedet använder en UASB + tvåstegs A/O + MBR-process för effektiv borttagning av COD, ammoniakkväve och totalt fosfor.

För avancerad desalering kombineras ett anti-fouling-system för omvänd osmos (RO) med elektrodejonisering (EDI) för att producera vatten av hög kvalitet som kan återanvändas i batteriproduktion och rengöringsprocesser.

Den slutliga koncentratet med hög salthalt behandlas med DTRO-membrankoncentration följt av MVR-avdunstning och kristallisering, vilket resulterar i saltfastställning och nästan noll vätskeutsläpp.

Kärnutrustning inkluderar:

• Syrliga och alkaliska PE-jämningstankar
• Reaktorer för chelatbindning av tungmetaller
• Mikro-/nano-ozonoxidationssystem
• Membranfiltrationssystem mot fouling
• MVR-avdunstare
• Automatiska online-system för vattenkvalitetsövervakning
• Intelligenta styrpaneler för kemikalietillskott

4. Lösningens fördelar

Vår avloppsvattenreninglösning är särskilt utformad för tillverkning av batterier för energilagring.

Genom att integrera tvåstegs-teknik för fluoridborttagning tillsammans med chelatresin-teknik för djupfångst tar systemet effektivt bort komplexbundna tungmetaller och fluorid, vilket säkerställer att det renade vattnet konsekvent överträffar nationella utsläppskrav och minimerar risker för miljöregleringskränkningar.

Vi levererar fullständigt anpassad, icke-standardutrustning som är utformad enligt avloppsvattnets egenskaper, anläggningens layout och framtida produktionsutvidgning. Förstärkta korrosionsskyddade konstruktioner, flödeskanaler som inte sätter fast och optimerade utrustningsdimensioner säkerställer pålitlig drift under starkt salt-, korrosivt- och varierande avloppsvattenförhållanden.

Alla centrala mekaniska anläggningar, elektriska styrsystem och vattenreningkomponenter är certifierade enligt CE-, UL- och ISO-standarder, vilket uppfyller både europeiska och nordamerikanska säkerhetskrav samt stödjer global projektöverensstämmelse och godkännande.

Systemet erbjuder enastående motstånd mot variationer i hydraulisk belastning och föroreningsbelastning. Avskild avloppsvatteninsamling stabiliserar effektivt inflödets kvalitet, medan anti-fouling-membranteknologi minskar underhållsfrekvensen och utrustningens driftstopp med mer än 70 %.

Andelen återanvänt vatten kan överstiga 90 %, samtidigt som värdefulla metaller såsom litium och nickel kan återvinnas, vilket betydligt minskar förbrukningen av sötvatten och kostnaderna för bortskaffande av farligt avfall.

Den modulära integrerade designen kräver cirka 40 % mindre installationsyta än konventionella anläggningar med civil byggnadsteknik och möjliggör flexibel utbyggnad av kapaciteten i framtiden. Fullständigt automatiserad intelligent drift optimerar kontinuerligt tillsatsen av kemikalier och systemets recirkulation samtidigt som manuell ingripande minimeras.

Dessutom tillhandahåller vi omfattande teknisk dokumentation för att stödja miljöpåverkansbedömningar (EIA), projektgodkännande och ansökningar om utsläppstillstånd.

5. Projektreferenser och stöddokumentation

Vi har framgångsrikt slutfört ett stort antal avloppsreningsprojekt för tillverkare av energilagringsbatterier i Guangdong, Jiangsu, Hunan och andra regioner, med omfattande erfarenhet av att betjäna både LFP- och NCM-batteriproduktionsanläggningar.

Ett flaggskeppsprojekt är ett 6 GWh/år Lithium Iron Phosphate (LFP)-energilagringsbatteri Zero Liquid Discharge (ZLD)-projekt med en avloppsreningskapacitet på 550 m³/dag.

Det rengjorda vattnet återanvänds konsekvent för elektroderensning, vilket ger årliga besparingar av färskvatten på cirka 180 000 m³ samtidigt som mängden farligt avfall minskar med 55 %. Projektet godkändes vid miljöinspektionen vid första ansökan.

Stöddokumentation inkluderar:

• CE-, UL- och ISO-certifieringar
• Egna patent för avloppsvattenreningsteknik
• Tredjepartsrapporter om vattenkvalitetsprovning
• Godkännanden från miljömyndigheter
• Referensavtal för liknande referensprojekt
• Omfattande serviceavtal för drift och underhåll

6. Tjänsteomfattning och samarbetsprocess

Vi erbjuder omfattande EPC-slutförda avloppsvattenreningslösningar, inklusive platsundersökning, avloppsvattenkarakterisering, pilottester, anpassad processingenjörskonst, tillverkning av icke-standardutrustning, byggarbeten, installation, igångsättning, stöd för miljöregleringskrav, årlig drift och underhåll, systemuppgraderingar samt livslång leverans av förbrukningsartiklar.

Anpassade tjänster, såsom återvinning av resurser från avloppsvatten och återvinning av värdefulla metaller, kan också erbjudas enligt kundens krav.

Standardiserad samarbetsprocess

• Platsundersökning och vattentagning – Utför undersökning på plats, analys av avloppsvatten och utger en professionell bedömningsrapport om vattenkvaliteten.
• Anpassad lösningssdesign – Utvecklar en skräddarsydd reningsprocess, detaljerad offert och 3D-anläggningslayout baserat på produktionsförhållanden.
• Utrustningstillverkning och byggarbeten – Påbörjar tillverkning av skräddarsydd utrustning och civila byggarbeten på plats efter kontraktets bekräftelse.
• Installation och igångsättning – Slutför installation, integrerad systemtestning och igångsättning för att säkerställa stabil efterlevnad.
• Projektgodkännande och utbildning – Assistera med miljögodkännandeprocedurer och tillhandahålla omfattande operatörsutbildning.
• Långsiktig teknisk support – Erbjuda på plats utförda driftstjänster, schemalagda inspektioner, utrustningsunderhåll, systemuppdateringar och livstidsteknisk support.