ระบบรวมการบำบัดน้ำสำหรับโรงงานผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมในชิคาโก สหรัฐอเมริกา | น้ำบริสุทธิ์สูงพิเศษ การกู้คืนสารแขวนลอย (slurry) และการนำน้ำเสียกลับมาใช้ใหม่

ออกแบบมาสำหรับโรงงานผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมในทวีปอเมริกาเหนือ ระบบรวมนี้ประกอบด้วยโรงงานผลิตน้ำบริสุทธิ์สูงความจุ 10 ตันต่อชั่วโมง หน่วยกู้คืนส่วนผสมของแบตเตอรี่ความจุ 15 ตันต่อวัน และระบบบำบัดน้ำเสียเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ความจุ 40 ตันต่อวัน ระบบนี้สามารถกู้คืนตัวทำละลาย NMP และส่วนผสมของขั้วไฟฟ้าได้อย่างมีคุณค่า พร้อมทั้งบำบัดน้ำเสียจากกระบวนการอุตสาหกรรมให้สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ตามมาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อมของสหรัฐอเมริกา

ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิค

โครงการบำบัดน้ำแบบรวมนี้ติดตั้งอยู่ที่โรงงานผลิตแบตเตอรี่พลังงานใหม่ในชิคาโก ประเทศสหรัฐอเมริกา โดยมีกำลังการบำบัดโดยรวม 41 ลูกบาศก์เมตรต่อวัน โซลูชันแบบครบวงจรนี้ประกอบด้วยโมดูลกระบวนการที่เชื่อมต่อกันสามส่วน:

• ระบบผลิตน้ำบริสุทธิ์สูงแบบสองขั้นตอน RO ร่วมกับ EDI ความจุ 10 ตันต่อชั่วโมง
• หน่วยกู้คืนส่วนผสมของแบตเตอรี่ความจุ 15 ตันต่อวัน
• ระบบบำบัดและนำน้ำเสียทางอุตสาหกรรมกลับมาใช้ใหม่ความจุ 40 ตันต่อวัน

ขั้นตอนการดำเนินงาน

1. การผลิตน้ำบริสุทธิ์สูง

น้ำดิบ → ขั้นตอนเตรียมก่อนการบำบัด → การกรองย้อนกลับแบบสองขั้นตอน (RO) → การแยกประจุด้วยไฟฟ้า (EDI) → การขัดเงาด้วยเรซินแบบผสม

ระบบผลิตน้ำบริสุทธิ์สูงอย่างต่อเนื่องในอัตรา 10 ตันต่อชั่วโมง สำหรับการเคลือบขั้วแบตเตอรี่ การล้างอุปกรณ์ และกระบวนการผลิตอื่นๆ ที่ต้องการความบริสุทธิ์สูง

2. การกู้คืนสารผสมขั้วแบตเตอรี่

น้ำเสียจากสารผสมขั้วแบตเตอรี่ถูกป้อนเข้าสู่หน่วยกู้คืนแบบบูรณาการ ซึ่งตัวทำละลายเอ็นเอ็มพี (N-Methyl-2-pyrrolidone) ที่มีค่าและวัสดุขั้วแข็งจะถูกแยกและกู้คืนเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ ช่วยลดการใช้วัตถุดิบลงอย่างมาก

3. การบำบัดและนำน้ำเสียกลับมาใช้ใหม่

ของเหลวที่ได้จากการกรองสารผสมขั้วแบตเตอรี่ที่กู้คืนแล้ว รวมกับน้ำเสียจากการผลิตอื่นๆ จะผ่านกระบวนการบำบัดตามลำดับต่อไปนี้:

ถังปรับค่า pH → การทำให้เป็นกรดและการตกตะกอนด้วยสารควบแน่น → การออกซิเดชันขั้นสูงแบบเฟนตัน → การทำให้เป็นกรดแบบไฮโดรไลซิส + การบำบัดทางชีวภาพแบบ A/O-MBR → การกรองด้วยถ่านกัมมันต์และทราย → ถังเก็บน้ำที่ผ่านการบำบัดแล้ว

ระบบสามารถบำบัดน้ำเสียอุตสาหกรรมได้ 40 ตันต่อวัน และจ่ายน้ำที่ผ่านการบำบัดกลับสู่โรงงานผลิต

คุณสมบัติของระบบ

• ประสิทธิภาพในการกู้คืนตัวทำละลายเอ็นเอ็มพีที่มีค่าและสารผสมขั้วแบตเตอรี่สูง
• การกำจัดสารอินทรีย์ที่มีค่า COD สูง ตัวทำละลาย ของแข็งลอยตัว และสิ่งปนเปื้อนแบบคอลลอยด์อย่างมีประสิทธิภาพ
• ระบบควบคุมอัตโนมัติเต็มรูปแบบโดยใช้ PLC พร้อมการตรวจสอบระยะไกล
• ออกแบบให้สอดคล้องกับมาตรฐานไฟฟ้าของอเมริกาเหนือและเงื่อนไขการปฏิบัติงานเชิงอุตสาหกรรมในต่างประเทศ
• สร้างตะกอนน้อยลงและใช้สารเคมีน้อยลง
• ออกแบบแบบติดตั้งบนโครงยึดแบบกะทัดรัด เหมาะสำหรับโรงงานผลิตแบตเตอรี่ที่มีมาตรฐาน
• น้ำที่ผ่านการบำบัดแล้วสอดคล้องตามข้อกำหนดท้องถิ่นเกี่ยวกับการปล่อยน้ำเสียออกสู่สิ่งแวดล้อมและการนำกลับมาใช้ใหม่

การประยุกต์ใช้งาน

โซลูชันการบำบัดน้ำแบบบูรณาการนี้ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับผู้ผลิตแบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออน แบตเตอรี่ EV แบตเตอรี่สำหรับระบบจัดเก็บพลังงาน และแบตเตอรี่พลังงานใหม่ทั่วสหรัฐอเมริกาและอเมริกาเหนือ

รองรับกระบวนการผลิตแบตเตอรี่ทั้งหมด ได้แก่:

• การเตรียมส่วนผสมอิเล็กโทรด
• การเคลือบขั้วไฟฟ้า
• การทำความสะอาดอุปกรณ์
• การจัดหาน้ำสำหรับการผลิต
• การบำบัดน้ำเสีย
• การนำน้ำกลับมาใช้ซ้ำ

การผลิตแบตเตอรี่โดยทั่วไปมักเผชิญกับความท้าทายหลักสองประการคือ

• ความต้องการน้ำบริสุทธิ์สูงอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้มั่นใจในคุณภาพของแบตเตอรี่และอัตราผลผลิตที่เสถียร
• น้ำเสียจากส่วนผสม (slurry) มีตัวทำละลายเอ็นเอ็มพี (NMP) ที่มีค่าและวัสดุสำหรับขั้วไฟฟ้าอยู่ ซึ่งหากปล่อยทิ้งโดยตรงจะทำให้สูญเสียวัสดุที่มีค่าอย่างมาก ในขณะที่น้ำเสียอินทรีย์ที่มีค่า COD สูงก็ยิ่งทำให้การปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมยากขึ้นเรื่อยๆ

โซลูชันแบบบูรณาการนี้สามารถให้ผลลัพธ์พร้อมกันทั้งสามด้าน ได้แก่

• การผลิตน้ำบริสุทธิ์สูง
• การกู้คืนวัสดุที่มีค่า
• การนำน้ำเสียทางอุตสาหกรรมกลับมาใช้ใหม่

จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับ

• โรงงานผลิตแบตเตอรี่แห่งใหม่
• โครงการขยายกำลังการผลิต
• การปรับปรุงโรงงานที่มีอยู่แล้ว
• การติดตั้งอุปกรณ์เพื่อให้สอดคล้องกับข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม
• โรงงานผลิตแบตเตอรี่ระดับจิกะฟาร์ตอรีในต่างประเทศ

ระบบดังกล่าวสอดคล้องตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมและการจัดการของเสียอันตรายที่เข้มงวดของทวีปอเมริกาเหนืออย่างสมบูรณ์

โครงการบำบัดน้ำแบบบูรณาการสำหรับโรงงานผลิตแบตเตอรี่พลังงานใหม่ในชิคาโก ประเทศสหรัฐอเมริกา

เมื่อภาคอุตสาหกรรมแบตเตอรี่ลิเทียมและระบบเก็บพลังงานในอเมริกาเหนือยังคงขยายตัวอย่างรวดเร็ว ผู้ผลิตแบตเตอรี่ในพื้นที่ชิคาโกจึงจำเป็นต้องมีโซลูชันที่เชื่อถือได้ทั้งสำหรับน้ำใช้ในกระบวนการที่มีความบริสุทธิ์สูงและสำหรับการกู้คืนทรัพยากรจากน้ำเสียทางอุตสาหกรรม กระบวนการเคลือบขั้วไฟฟ้าของแบตเตอรี่ การเตรียมสารแขวนลอย และการทำความสะอาดอย่างแม่นยำ ล้วนต้องการแหล่งจ่ายน้ำบริสุทธิ์สูงอย่างต่อเนื่อง ในขณะที่น้ำเสียที่เกิดขึ้นระหว่างการผลิตนั้นมีตัวทำละลาย NMP และวัสดุขั้วไฟฟ้าที่มีค่า

ระบบรักษาแบบแยกต่างหากแบบดั้งเดิมมักมีลักษณะกระจัดกระจาย ใช้พื้นที่บนพื้นมาก และมีประสิทธิภาพในการกู้คืนต่ำ ตัวทำละลาย NMP ที่มีค่าและส่วนผสมของแบตเตอรี่มักถูกทิ้งไปพร้อมกับน้ำเสีย ส่งผลให้ต้นทุนวัตถุดิบเพิ่มขึ้น และก่อให้เกิดความท้าทายด้านการปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อมอย่างรุนแรง เนื่องจากน้ำเสียมีภาระอินทรีย์สูงและมีสารละลายปนเปอยู่

เพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้ บริษัทไบฮุ่ยผู่ได้ออกแบบระบบบำบัดน้ำแบบบูรณาการอย่างสมบูรณ์ ซึ่งรวมการผลิตน้ำบริสุทธิ์สูงสุด การกู้คืนส่วนผสมของแบตเตอรี่ และการนำน้ำเสียกลับมาใช้ใหม่ไว้ในระบบอัตโนมัติเดียวกัน โดยมีความสามารถในการบำบัดโดยรวม 41 ลูกบาศก์เมตรต่อวัน การออกแบบแบบบูรณาการนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับโรงงานผลิตแบตเตอรี่ในต่างประเทศที่ต้องการระดับการควบคุมอัตโนมัติสูงและต้องการการดำเนินงานด้วยมือให้น้อยที่สุด

น้ำดิบที่ไหลเข้ามาจะผ่านระบบผลิตน้ำบริสุทธิ์สูงก่อน โดยในขั้นตอนการเตรียมเบื้องต้นจะกำจัดของแข็งลอยตัวและคลอรีนที่เหลืออยู่ หลังจากนั้นน้ำจะผ่านกระบวนการกลั่นแบบผ่านเมมเบรนย้อนกลับ (RO) สองขั้นตอน ตามด้วยระบบแลกเปลี่ยนไอออนแบบไฟฟ้า (EDI) และระบบขัดเงาแบบผสม (mixed-bed) เพื่อผลิตน้ำบริสุทธิ์สูงอย่างต่อเนื่องในอัตรา 10 ตันต่อชั่วโมง สำหรับใช้ในการเคลือบขั้วแบตเตอรี่และการทำความสะอาดแบบความแม่นยำ ส่งผลให้คุณภาพการผลิตคงที่

น้ำเสียจากส่วนผสมสารเคลือบแบตเตอรี่จะถูกบำบัดแยกต่างหากผ่านหน่วยกู้คืนส่วนผสมขนาด 15 ตันต่อวัน ซึ่งใช้เทคโนโลยีการแยกด้วยเมมเบรนเพื่อกู้คืนตัวทำละลาย NMP และวัสดุขั้วของแข็งที่มีค่าได้อย่างมีประสิทธิภาพ วัสดุที่กู้คืนได้สามารถนำกลับไปใช้ในกระบวนการเตรียมส่วนผสมได้โดยตรง จึงช่วยลดต้นทุนการจัดซื้อวัตถุดิบลงอย่างมาก

น้ำเสียที่เหลือจะถูกนำมารวมกับน้ำเสียจากการผลิตอื่นๆ แล้วส่งเข้าสู่ระบบบำบัดและรีไซเคิลน้ำเสียความจุ 40 ตันต่อวัน หลังจากปรับค่า pH และทำกระบวนการตกตะกอนด้วยการรวมตัวของแขวนลอย (coagulation sedimentation) เพื่อกำจัดสารแขวนลอยและสารปนเปื้อนแบบคอลลอยด์ น้ำเสียจะผ่านขั้นตอนออกซิเดชันขั้นสูงแบบเฟนตัน (Fenton advanced oxidation) ซึ่งสามารถสลายสารอินทรีย์ที่ย่อยสลายได้ยากได้อย่างมีประสิทธิภาพ และลดระดับ COD ต่อมา น้ำเสียจะผ่านกระบวนการบำบัดทางชีวภาพแบบไฮโดรไลติกแอซิดิฟิเคชันร่วมกับระบบ A/O-MBR เพื่อย่อยสลายสารมลพิษอินทรีย์ที่เหลืออยู่ให้เพิ่มเติม สุดท้าย น้ำจะผ่านขั้นตอนการขัดเงาด้วยถ่านกัมมันต์และตัวกรองทราย จนได้น้ำที่ผ่านการรีไซเคิลแล้ว ซึ่งสามารถนำไปใช้ประโยชน์ในงานอุตสาหกรรม เช่น การระบายความร้อนของอุปกรณ์ การทำความสะอาดพื้น และการใช้งานอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง ทั้งนี้ช่วยลดการใช้น้ำจืดลงอย่างมีนัยสำคัญ

ระบบทั้งหมดทำงานโดยอัตโนมัติภายใต้แพลตฟอร์มการควบคุมอัจฉริยะที่ใช้ PLC พร้อมความสามารถในการตรวจสอบจากระยะไกล ออกแบบมาให้สอดคล้องกับข้อกำหนดด้านไฟฟ้าของทวีปอเมริกาเหนือและข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม โครงการนี้ให้การผลิตน้ำบริสุทธิ์สูงอย่างเชื่อถือได้ ช่วยกู้คืนวัสดุแบตเตอรี่ที่มีค่า รวมทั้งทำให้การนำน้ำเสียกลับมาใช้ใหม่อย่างมีประสิทธิภาพ ขณะเดียวกันยังช่วยลดต้นทุนการดำเนินงานของผู้ผลิตและสนับสนุนการผลิตอย่างยั่งยืน

โครงการนี้เป็นโซลูชันการบำบัดน้ำแบบบูรณาการที่เป็นมาตรฐานสำหรับโรงงานผลิตแบตเตอรี่ลิเทียมและระบบเก็บพลังงานในต่างประเทศ