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鋰電池生產污水處理方案

  • 鋰電池生產污水處理方案
鋰電池生產污水處理方案
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產品詳情

一、項目簡介

中航鋰電池有限公司是由美國斯坦福大學材料工程與科學系崔立峰博士及其研發團隊共同投資創建的新興高科技公司。項目占地150余畝,總投資超5000萬美元。公司獨家擁有全球唯一的“無定形態納米硅線大功率鋰電池正極材料”產品的知識產權及其生產技術,該技術成功解決了目前大功率動力鋰電池市場化應用中存在的壽命短、容量小、安全性差的技術瓶頸,并已分別在美國和國內申請產品發明專利。
企業創辦初期主要產品為大功率動力鋰電池正極材料,經過2~3年的發展將主要生產大功率動力鋰電池成套產品。產品全面投產后將大大提升鋰電池在油電混合汽車、電動車、UPS等應用性能。科捷公司計劃通過三、五年的努力,建成一個年產大功率動力鋰電池一千萬只以上,年銷售額9億元以上、年稅利5億元以上的國內最大的大功率動力鋰電池生產和研發基地。
為確保鋰電池正極材料的精密性,生產過程中采用的沖洗水均采用國家電子級的超純水。同時生產過程中會產生少量的工藝污水與清洗污水,這部分污水直接排放會對周邊的環境造成一定的污染。中航鋰電池有限公司在投資該項目的同時擬投資建設配套的純水制備設施和污水處理設施。

 
 

二、污水特征
1、污水水質
(1)工藝污水
鋰電池正極材料的主導生產工藝為向KOH溶液中滴加鋰鹽生成鋰沉淀物作為正極材料。反應結束后剩余的鹽溶液及生產過程中產生的工藝水。工藝水的主要水質見下表:

污染因子
KOH K2SO4
污染濃度(mg/L) 200 2 2 720 25800
注:以上水質數據為企業提供

(2)沖洗污水
鋰電池正極材料在反應生成后需要用水進行清洗,清洗過程中產生的污水即沖洗污水。沖洗污水中的污染因子基本與工藝污水中水質類似,但水質濃度相對于工藝污水水質非常低。
2、污水水量
中航鋰電池有限公司鋰電池正極材料生產排放的污水總量約50t/d,其中以工藝污水為主,工藝污水約占總水量的70%(約35 t/d),清洗污水只占30%(約15t/d)。

 

三、用水要求及排水標準
1、生產用水標準
中航鋰電池有限公司鋰電池正極材料的生產用水水質標準要求達到《中國國家電子級超純水規格》(GB/T11446·1-1997),具體數值見下表:

用水執行標準
《中國國家電子級超純水規格》(GB/T11446·1-1997
電阻率(25℃) ≥18.2兆歐
≤2μg/L
≤0.2μg/L
≤0.2μg/L
≤0.1μg/L
≤0.5μg/L
≤0.5μg/L
≤1μg/L
>1μm顆粒 ≤0.1個/ml
細菌檢測 ≤0.01個/ml
硝酸根 ≤1μg/L
磷酸根 ≤1μg/L
硫酸根 ≤1μg/L
TOC(總有機碳) ≤20μg/L

2、污水排放標準
中航鋰電池有限公司鋰電池正極材料排放的污水經過處理后要求達到《污水綜合標準》(GB8978-1996),具體數值見下表

排水執行標準
《污水綜合標準》(GB8978-1996)表1及表4一級
總鎳 ≤1.0mg/L
PH 6~9
CODCr ≤100mg/L
BOD5 ≤20mg/L
SS(懸浮物) ≤70mg/L
總錳 ≤2.0mg/L


四、超純水制備工藝確定
制備電池行業用超純水的工藝流程大致分成以下三種:


超純水制備工藝
離子交換方式 兩級反滲透方式 電去離子技術
工藝流程 原水→原水加壓泵→多介質過濾器→活性炭過濾器→軟水器→精密過濾器→陽樹脂過濾床→陰樹脂過濾床→陰陽樹脂混床→微孔過濾器→用水點 原水→原水加壓泵→多介質過濾器→活性炭過濾器→軟水器→精密過濾器→第一級反滲透→PH調節→中間水箱→第二級反滲透(反滲透膜表面帶正電荷)→純化水箱→純水泵→微孔過濾器→用水點 原水→原水加壓泵→多介質過濾器→活性炭過濾器→軟水器→精密過濾器→一級反滲透機→中間水箱→中間水泵→EDI系統→微孔過濾器→用水點
優點 1、初投資少
2、占地面積少
1、無須樹脂再生 1、不需要酸堿再生
2、可連續性產水
3、運行費用低
缺點 1、離子再生頻率高
2、酸堿消耗大
3、對環境有破壞性
1、投資比采用離子交換樹脂方式搞
2、膜元件需定期清洗更換
3、水質大都只能做到電導率1us/cm
1、初投資高

綜合比較以上幾種超純水處理工藝,從長遠考慮建議中航鋰電池有限公司采用EDI超純水制備工藝(即電去離子技術)用于制備生產用水。

 

 

 

五、污水處理工藝確定
1、污水水質特征
(1)污水呈強堿性,污水中含有0.72g/L氫氧化鉀(KOH)。
(2)污水中污染因子主要以重金屬離子,包括錳、鎳、鈷等。
(3)污水中含有高濃度的無機鹽,污水含有25.8g/L硫酸鉀(K2SO4)。
2、污水處理工藝的確定
綜合分析中航鋰電池有限公司排放的污水水質特征,并從長遠發展考慮,我公司建議污水處理設施可分兩步進行建設。第一步污水處理達標后排放,第二步回收污水中的無機鹽,污水處理后回用至生產上,真正達到循環經濟、污水“零排放”。中航鋰電池有限公司采用以下以下污水處理工藝流程:

第一步:近期污水處理設施建設


綜合污水50t/d
污水收集池
沉淀池
反應池
清水池
集水池
達標排放
污泥干化機
活性碳過濾
外運處置

藥劑


組合設備



第二步:污水回用、回收無機鹽

清水池污水50t/d
多效蒸發濃縮設施
無機鹽結晶池
回收硫酸鉀
回到超純水制備系統中制備超純水
反滲透膜處理


圖:中航鋰電池有限公司污水處理工藝流程圖

五、工程造價
1、工藝用水(超純水造價)
中航鋰電池有限公司生產用水水量為2t/h,采用EDI超純水制備工藝(即電去離子技術)制備超純水整套設備造價約在70~80萬(不包超純水制備設施至用水點的管網鋪設)。

序號
產品名稱 規格型號 材質 材質 數量 部件及品牌
1 進水閥組 VS-25     1臺 含手動閥、電動閥
2 原水箱 1m3 PE   1臺 含液位控制
3 原水泵    2T/30H 不銹鋼 A3 1臺  
4 加藥設備               ACS601     1套 含藥箱、泵:
5 袋式過濾器        MF-2 不銹鋼   1臺  
6 超濾系統 UF-2     1套  
7 過濾水箱     1.5m3 PE   1臺 含液位控制
8 過濾水泵 2T/25H SUS304 A3 1臺  
9 軟水器 DI-2 玻璃鋼   1臺  
10 軟化水箱 1.5m3 PE   1臺 含液位控制
11 精密過濾器             MF5-2 不銹鋼   1臺  
12 反滲透水處理設備       RO -D-1   A3 1套  
反滲透主機         RO -D-1   A3 1臺  
清洗設備                 1套 含藥箱、泵:
PH調節裝置 ACS601     1套 含藥箱、泵:
中間水箱 1m3 PE   1臺 含液位控制
13 RO產水箱 1m3 FRP   1臺 含液位控制
14 EDI供水泵 2T/30H 不銹鋼   1臺  
15 保安過濾器 MF0.5-2     1臺  
16 脫氣膜       1支  
17 水環真空泵       1臺  
18 EDI設備     A3 1套  
19 純水箱           2m3 FRP   1臺 含液位控制
20 水封箱   FRP      
21 純水泵 2T/30H 不銹鋼 A3 1臺  
22 紫外殺菌器        UV-2 不銹鋼   1臺  
23 脫氣膜       2支  
24 真空泵       1臺  
25 拋光混床       1臺  
26 終端過濾器   SS316   1臺 折疊式濾芯
27 電氣控制柜   A3   1臺 儀表:國產
進水為市政自來水,進水電導≤600μS,出水電阻率≥18兆歐。

2、污水處理設施造價(第一步污水處理達標排放)

序號
設備名稱 單位 數量 造價(萬元) 備注
設備造價        
1 工藝水泵 4 1.60 定型設備
2 攪拌系統 2 0.60 304不銹鋼
3 組合設備(包括反應池2座、沉淀池1座) 臺套 1 12.60 非標鋼制防腐
4 導流筒 1 0.20 非標PVC
5 填料及支架 m3 6 0.50  
6 真空罐 2 0.50 非標PVC
7 加藥系統(帶攪拌) 2 2.40 非標聚乙烯
8 污泥干化機 1 3.00  
9 活性碳過濾設施 臺套 1 2.50 不含活性碳
10 管路、管件、閥門     2.50  
11 電氣控制     2.20  
12 防腐     1.70  
土建造價(設備基礎及污水收集池)     1.20 鋼砼結構
稅金     1.50  
運費     0.50  
設計調試培訓費     1.50  
  合計 35.00  
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