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锂电池生产线废水处理工艺和技术浅析
2023-07-18

 众所周知,锂电池作为一种新兴能源产业,发展迅速,但锂电池产业发展的同时也带来了巨大的生产废水排放量,我国锂电池产量虽然已经位居世界第一,但是针对锂电池生产线废水处理却缺乏成熟有效的处理工艺,锂电池生产线废水的整体处理效果并不理想,导致很多锂电池生产企业周围的水生态环境都遭到不同程度的污染和破坏;因此锂电池废水处理工艺是一种重要的环保技术,它可以有效地处理锂电池生产过程中产生的废水,减少对环境的污染。锂电池废水处理工艺主要包括物理、化学和生物处理等多种方法,下面我们来详细了解一下。

 

1、锂电池生产废水来源及特点

 

1.1、锂电池工业污水主要为阴极和阳极清洗废水,主要的污染因子为氮甲基吡咯烷酮(NMP)、钴酸锂、碳粉、胶类物质,成分复杂、可生化性差;特征污染物氮甲基吡咯烷酮属于氮杂环化合物,结构高度稳定,不易生物降解且具有较强的生物毒性;许多锂电池生产企业的生产废水采用阴极废水、阳极废水分别收集,收集后处理运用的工艺也有所不一样。

1.2、锂电池生产废水性质

1)水质水量波动大:由于锂电池产量的不固定性、生产原料的复杂性、废水采取间歇性排放及生产采用半自动化等原因,导致锂电池生产过程中水量控制不精确,产生的废水水质水量波动性较大。

2)水质复杂、可生化性差:锂电池生产废水具有COD和SS的含量高、BOD5含量很低、有一定生物毒性、不易生物降解的污染物含量高、水质和水量的波动性较大等多种特点,该类废水化学需氧量(COD)在2000mg/L(以CODcr计)以上,且BOD/COD的值一般在0.1以下,可生化性极差,使用常规处理工艺难以将其达标处理。

2、锂电池废水处理工艺主要包括物理、化学和生物处理等多种方法,下面我们来详细了解一下。

2.1、物理处理是锂电池废水处理的第一步,它主要是通过过滤、沉淀、吸附等方法将废水中的悬浮物、沉淀物和有机物等物质去除。这种方法简单易行,但处理效果有限,只能去除一部分污染物。

2.2、化学处理是锂电池废水处理的重要手段之一,它主要是通过添加化学药剂,使污染物发生化学反应,从而达到去除的目的。常用的化学药剂有氧化剂、还原剂、沉淀剂等。这种方法处理效果较好,但需要投入大量的化学药剂,成本较高。

2.3、生物处理是锂电池废水处理的一种新兴技术,它主要是利用微生物的代谢作用,将废水中的有机物分解为无害物质;这种方法处理效果好,成本低,对环境友好,但需要一定的技术和设备支持。

2.4、除了以上三种方法,还有一些其他的处理方法,如电化学处理、膜分离处理等。这些方法各有优缺点,可以根据实际情况选择合适的处理方法。

锂电池废水处理工艺是一项重要的环保技术,它可以有效地减少锂电池生产过程中对环境的污染。我们应该积极推广和应用这种技术,为保护环境、促进可持续发展做出贡献。

3、锂电池生产线废水综合处理工艺介绍:目前对于锂电池新材料生产废水处理通常采用化学氧化分解、电解、活性炭吸附以及反渗透等处理技术,而且由于现行电池工业污水排放标准的严格化,采用单一工艺难以将其处理达标,需采用组合工艺联合运行方可将其处理达到《电池工业污染物排放标准》(GB30484-2013)中表3的水污染物特别排放限值。

3.1、目前锂电池行业生产废水主要的处理工艺以“预处理+生化”工艺为主,废水经过生化处理后,还需要采用深度处理方法对废水进行深度处理,以达到废水回用目的或者保证出水水质稳定达标。常用的深度处理方法有:活性炭吸附法、膜分离法、离子交换法、双膜法、蒸发浓缩法等。 

4、某锂电池新材料生产废水处理工程设计介绍:江苏某锂电池新材料有限公司主要从事锂离子电池正极材料研发生产,其污水来源主要为生产过程产生的生产废水及地面、设备冲洗水。该公司生产废水经处理后外排至园区污水厂,根据有关要求,废水经处理后外排水质应符合《污水综合排放标准》表1中三级标准。

2)废水特性和处理流程

(1)废水特性:根据该公司所提供的废水及前期调研资料可知,该生产废水具有水量大、CODcr高,硫酸盐浓度高等特点,因此拟采用物化预处理先去除SO42-、Fe2+、PO43-,再通过生化处理削减CODcr的污水处理工艺。

(2)处理流程

A.生产废水预处理:根据生产废水中SO42-、Fe2+、 PO43-含量高的特性,对水样的反复试验结果,本设计对生产废水进行针对性的预处理,采用以反应+压滤+混凝沉淀为主的预处理工艺。

a.污水首先经过格栅过滤,去除污水中飘浮物,以免堵塞水泵。污水然后在调节池中聚集。

b.调节池可对污水进行水量的调节和均匀水质,减少对核心处理工艺的冲击,调节池中设置穿孔曝气管进行预曝搅拌。调节池中平均水力停留时间为12.0h,出水提升至反应池。

c.反应池可去除废水中的硫酸根、磷酸根、铁离子,降低生化处理的抑制作用;通过投加石灰溶液与上述离子反应形成沉淀,同时利用形成的沉淀物网捕水中一部分呈悬浮状态的污染物,使污染物浓度得以一定程度的降低,降低后继生化处理工艺的负荷。反应池平均停留时间为1.0h,反应池内的泥水混合物经泵提升至压滤机进行泥水分离。

d.压滤机可进行泥水分离。由于该废水投加石灰后,泥水无法通过自然沉淀得以分离,故采用压滤机强行固液分离,泥渣外运集中处理,滤出水自流进入曝气反应池。

E.综合废水生物处理:经预处理的工业污水和生活污水在集水池中混合,集水池可对生化系统进行配水,使各项水质在进生化系统处理的水质范围之内,以确保生化系统有序有效的运行。混凝沉淀池出水pH值仍超过了生化处理微生物所能承受的范围,需进行pH调节,在集水池内设置pH调节区,加酸调节pH值在6-9范围内,集水池平均停留时间为2.5h,出水提升至UASB池。

F.UASB池利用厌氧微生物降解废水中大部分有机污染物,并将好氧微生物难降解的大分子有机物转化为易降解的小分子有机物,提高污水的可生化性能,为接触氧化池提供较好的水质条件,提高处理效率;同时厌氧微生物硫化菌能够将前段预处理出水中残留的铁离子、硫酸根离子转化为硫化铁沉淀,进一步降低后继好氧处理的抑制作用。

G.为保证UASB池处理效果,当进入UASB池中CODcr浓度超过10000mg/l时,将UASB池出水部分回流至集水池进行稀释,UASB池平均水力停留时间为72.0h,出水自流进入接触氧化池。

5)工艺设计与主要构筑物

(1)调节池,1座,有效水深取3.5m,有效容积500m3,HRT为12h。

(2)反应池,与调节池合建。反应池分为两格,一个为反应区,一格为混合区,总停留时间选取1.0h。设置机械搅拌,使药剂与污水充分混合,设置溶药与投药系统投加石灰.

(3)曝气反应池,1座,钢筋混凝土结构,与调节池合建。曝气反应池内采用穿孔空气管搅拌,使空气中CO2参与反应,曝气反应池总停留时间为3.0h,设置3台65GW25-15-2.2型污水提升泵,2用1备。

(4)混凝沉淀池,1座,选取表面负荷0.77m3/(m2.h),沉淀分离时间选取3.0h。沉淀水深取2.40m,保护高度取0.3m,缓冲区高度取0.8m,污泥区深度取1.5m,沉淀池总深度为5.0m。

(5)UASB反应池,1座,平均停留时间72.0h,有效容积3000m3,容积负荷6.75kgCOD/(m3.d)。UASB池出水自流进入接触氧化池。

(6)中沉池,采用竖流式沉淀池。选取表面负荷0.82m3/(m2.h),沉淀分离时间选取3.6h。

(7)接触氧化池,1座,平均停留时间30.0h,有效容积1260m3,容积负荷1.39kgCOD/(m3.d)。

(8)二沉池,1座,采用平流式沉淀池。选取表面负荷0.65m3/(m2.h),沉淀分离时间选取4.0h。

(9)污泥浓缩池,2座,有效容积140m3,储泥时间17h。

(10)压滤机房,建1座12.5×14.0m压滤机房,彩钢雨棚。

(11)加药系统,包括溶药系统、投药系统与回调PH系统,溶解固体石灰。

(12)实际运行效果:本工程在江苏某锂电池新材料有限公司得到顺利实施,该厂废水经过处理后出水符合当地环保部门的相关要求,污水处理站出水COD≤500mg/L、BOD5-≤300mg/L、pH6.0-9.0、SS≤400mg/L。

6)运行成本分析:废水处理的运行费用主要包括:电耗、药剂费等。

(1)电耗部分:污水处理站装机容量为237.85kw,运行负荷为154.75kw,每天耗电3178kw.h。

(2)药剂费:处理每吨水药剂费用:5.44元/m3废水。

(3)合计:处理每吨水日常运行费用为:7.34元/m3废水。转自微信公众号:企科技中心

 

 

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