introductory

鋰電池是一種清潔能源，但其在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定量的廢水，不僅成分復(fù)雜、可生化性差，且含有一定的毒性，給人類身體健康和自然環(huán)境帶來(lái)極大威脅。目前，對(duì)于鋰電池新材料生產(chǎn)廢水處理通常采用化學(xué)氧化分解、藥劑電解、活性炭吸附以及反滲透等處理技術(shù)。但是，這些處理工藝不但成本高，對(duì)于操作人員也具有很高的要求，且出水質(zhì)量難以得到穩(wěn)定保證，使鋰電池廢水的處理成為一大難題。而如果將生活廢水與經(jīng)過(guò)預(yù)處理的鋰電池生產(chǎn)廢水混合后一起進(jìn)行處理，可以有效提升鋰電池新材料生產(chǎn)廢水整體處理效果。1 案例概況某鋰電池新材料有限公司，主要研發(fā)和生產(chǎn)鋰電池新材料，污水來(lái)源主要包括該新材料在生產(chǎn)過(guò)程中生產(chǎn)的廢水和沖洗設(shè)備產(chǎn)生的廢水，且只有經(jīng)過(guò)處理后的廢水才可排放至園區(qū)中的污水處理廠內(nèi)。根據(jù)國(guó)家規(guī)定的相關(guān)要求，鋰電池新材料生產(chǎn)廢水應(yīng)符合與滿足GB30484-2013《電池工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中新建企業(yè)水污染物排放限值中間接排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 鋰電池新材料生產(chǎn)廢水的特性與處理流程

2.1 鋰電池新材料生產(chǎn)廢水特性根據(jù)該有限公司相關(guān)人員提供的鋰電池新材料生產(chǎn)廢水前期報(bào)告得出：鋰電池新材料生產(chǎn)廢水分為陰極廢水及陽(yáng)極廢水，陰極廢水主要污染物質(zhì)有鈷酸鋰、導(dǎo)電碳、PVDF鈷酸鋰、導(dǎo)電碳、PVDF聚氟乙烯、CMC羧甲基纖維素鈉、NMP溶劑、鋁箔等，陽(yáng)極廢水主要污染物質(zhì)有石墨、導(dǎo)電碳、SBR聚苯橡膠、去離子水溶劑、銅箔等。此類生產(chǎn)廢水的特點(diǎn)是：

①陰極廢水和陽(yáng)極廢水性質(zhì)完全不同，需分別收集后有針對(duì)性的進(jìn)行預(yù)處理；

②陰極廢水中含有的原材料回收價(jià)值頗高，可通過(guò)回收沉淀物的方式回收；

③陰極廢水中含有鈷、鎳、錳等重金屬離子，工程設(shè)計(jì)時(shí)需同時(shí)考慮重金屬離子的去除；④陰極廢水和陽(yáng)極廢水有機(jī)物濃度高，廢水可生化降解性較差，且廢水中含有大量不易好氧生化降解的大分子有機(jī)物，此類有機(jī)廢水均屬于高濃度難生化的廢水。為此，先需要采用不同的工藝針對(duì)陰陽(yáng)極廢水進(jìn)行預(yù)處理后，再混合一定比例的生活污水來(lái)利用生化處理去除CODcr、TN等污染物。

2.2 鋰電池新材料生產(chǎn)廢水處理流程

（1）預(yù)處理。陰極廢水、陽(yáng)極廢水分別經(jīng)管網(wǎng)收集后泵入各自的調(diào)節(jié)預(yù)酸化池中進(jìn)行水質(zhì)、水量的均化；陽(yáng)極廢水由提升泵提升入陽(yáng)極混凝沉淀池中，在PA C及PA M的作用下進(jìn)行混凝沉淀，沉淀后的上清液自流入綜合預(yù)酸化調(diào)節(jié)池中；陰極廢水由提升泵提升進(jìn)入陰極初級(jí)混凝沉淀池，投加NaOH、PA C、PA M先去除水中的懸浮物、重金屬離子及部分難降解物質(zhì)后進(jìn)入中間水池，中間水池中的廢水經(jīng)提升泵提升進(jìn)入微電解反應(yīng)池中，調(diào)節(jié)廢水pH值在3~4左右，在特種催化劑、曝氣的作用下進(jìn)行微電解反應(yīng)，出水自流到氧化反應(yīng)池，在雙氧水、曝氣的作用下，將廢水中部分難生化降解的有機(jī)物、色度去除，提高廢水的可生化性，氧化反應(yīng)池出水自流入復(fù)合混凝沉淀池中，在復(fù)合混凝沉淀池中先投加液堿調(diào)節(jié)pH值至8左右，再投加PA C、PA M將廢水中反應(yīng)生成的膠體物質(zhì)、沉淀物混凝沉淀去除，上清液自流入綜合預(yù)酸化調(diào)節(jié)池中與陽(yáng)極廢水及部分生活污水均勻混合。

（2）生物處理。經(jīng)過(guò)預(yù)處理的鋰電池新材料生產(chǎn)廢水與生活污水在綜合調(diào)節(jié)預(yù)酸化池內(nèi)混合，而后由泵提升入U(xiǎn)ASB厭氧反應(yīng)池中，通過(guò)厭氧微生物的作用將廢水中的大部分有機(jī)污染物進(jìn)行去除，便于后續(xù)的好氧處理。UASB厭氧反應(yīng)池出水自流進(jìn)入A/O池中， A/0池中的廢水通過(guò)微生物的硝化-反硝化的作用將廢水中的有機(jī)物去除，同時(shí)氨氮通過(guò)脫氮功能轉(zhuǎn)化為N2排入大氣，A/0處理構(gòu)筑物出水經(jīng)二次沉淀池固液分離，上清液經(jīng)規(guī)范化排污口達(dá)標(biāo)向外排放。（3）污泥處理。陰、陽(yáng)極廢水混凝沉淀池中的沉淀物排入各自污泥濃縮池中進(jìn)行污泥濃縮，濃縮后的污泥再泵入廂式壓濾機(jī)脫水干化。濃縮池上清液、廂式壓濾機(jī)濾液排入各自廢水調(diào)節(jié)池中繼續(xù)處理，其中陰極廢水產(chǎn)生的沉淀物具有一定的回收價(jià)值。

3 工程設(shè)計(jì)所需構(gòu)筑物

陰極廢水水量為100m3/d，陽(yáng)極廢水水量為200m3/d，補(bǔ)充生活污水水量為50m3/d，共計(jì)350m3/d。

（1）1座陰極調(diào)節(jié)預(yù)酸化池，容積50m3，HRT=12h，設(shè)置空氣間歇曝氣。

（2）1座陽(yáng)極調(diào)節(jié)預(yù)酸化池，容積100m3，HRT=12h，設(shè)置空氣間歇曝氣。

（3）1座陰極預(yù)處理池，包含陰極初級(jí)混凝沉淀池、中間水池、微電解反應(yīng)池、氧化反應(yīng)池及復(fù)合混凝沉淀池，總?cè)莘e其中微電解反應(yīng)池及氧化反應(yīng)池需做FRP防腐；容積80m3，HRT=19h。

（4）1座陽(yáng)極混凝沉淀池，包含陽(yáng)極混凝池及斜管沉淀池，容積50m3，HRT=6h。

（5）1座綜合預(yù)酸化調(diào)節(jié)池，用于陰陽(yáng)極廢水及生活污水的匯總，容積175m3，HRT=12h，設(shè)置空氣間歇曝氣。

（6）1座綜合廢水UASB反應(yīng)池，容積220m3，HRT=15h，容積負(fù)荷5.0kgCOD/(m3·d)，沼氣產(chǎn)量240m3/d。（7）1座A/O池，容積408m3，HRT=28h，其中A池HRT=9.0h，O池HRT=19.0h，內(nèi)回流比200%。

（8）1座二沉池，采用斜管沉淀池形式，表面負(fù)荷0.80m3（m2·h），沉淀分離時(shí)間5h。

（9）1座綜合樓，雙層結(jié)構(gòu)，其中一層配置工具間、儲(chǔ)泥間、加藥間、儲(chǔ)藥間、風(fēng)機(jī)房等，二層配置配電室、中控值班室、化驗(yàn)室、污泥脫水房等。

（10）3座污泥濃縮池，分別是陰極、陽(yáng)極及綜合廢水，采用重力濃縮，HRT均為48h。

（11）1座事故池，用于儲(chǔ)存事故排放的廢水，容積為300m3。

（12）1座規(guī)范化排放口，用于采樣和計(jì)量，設(shè)置在線自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。4 廢水處理成本與經(jīng)濟(jì)效益4.1 廢水處理成本鋰電池新材料生產(chǎn)廢水處理成本主要包括電耗、藥劑及人工3個(gè)部分。本項(xiàng)目裝機(jī)總?cè)萘繛?3.01kW，軸功率負(fù)荷為33.21kW，日耗電大約為678kW/h，加上各色藥劑及人工費(fèi)用，廢水處理成本6.53元/m3。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

（1）本系統(tǒng)工程在某鋰電池新材料廢水處理中得到了順利實(shí)施，調(diào)試后順利驗(yàn)收，該公司的鋰電池新材料生產(chǎn)廢水經(jīng)過(guò)處理之后達(dá)到了環(huán)保部門(mén)要求的排放標(biāo)準(zhǔn)，污水處理站出水COD≤150mg/L；SS≤140mg/L；pH 6.0~9.0；TN≤40mg/L；TP≤2.0mg/L；NH3-N≤ 30 mg/L。

（2）該工程項(xiàng)目總投資630萬(wàn)元，其中設(shè)備投資360萬(wàn)元，安裝投資20萬(wàn)元，土建投資250萬(wàn)元。而在該有限公司的另一個(gè)鋰電池新材料廢水項(xiàng)目中，廢水處理主要采用的芬頓氧化法+混凝沉淀+MBR膜過(guò)濾的工藝，工程造價(jià)800萬(wàn)元，出水CODcr達(dá)到了60mg/L，但噸水處理成本約為11.30元左右。而本項(xiàng)目將鋰電池新材料生產(chǎn)廢水與生活污水混合后進(jìn)行處理，出水CODcr也能達(dá)到65mg/L，滿足排放要求，且噸水處理成本才6.53元/m3，即每一年運(yùn)行費(fèi)用可以節(jié)省大約61萬(wàn)余元，為該公司節(jié)省了大量的成本。

5 結(jié)語(yǔ)綜上所述，該有限公司采取的鋰電池新材料生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)是切實(shí)可行的，該系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，各個(gè)子系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)也可以達(dá)到國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，如果在生活廢水較少的情況下，可以適當(dāng)延長(zhǎng)鋰電廢水的生化停留時(shí)間，特別是在厭氧酸化這一階段。本工程設(shè)計(jì)幫助該有限公司有效地解決了鋰電廢水處理成本高昂的問(wèn)題，降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提升了公司的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也保證了鋰電廢水出水水質(zhì)長(zhǎng)期穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

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