鋰電池生產(chǎn)廢水處理的改進(jìn)工藝

彭金勝 趙英武 涂凱

（上海清浥環(huán)?？萍加邢薰?上海 201803）

在日常生活中鋰電池越來越廣泛的應(yīng)用。作為一種相對清潔能源,它已經(jīng)成為一個重要的產(chǎn)品電池工業(yè)的發(fā)展。在鋰電池生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生一些清洗廢水，主要成份有鈷酸鋰、NMP（甲基吡咯烷酮）、碳粉及有小分子有機(jī)物質(zhì)酯類等。廢水成分復(fù)雜、可生化性較差、且有一定毒性。目前處理這類廢液主要采用物理化學(xué)法,如化學(xué)氧化分解、藥劑電解、活性炭吸附及反滲透等處理技術(shù)[1]。這些方法處理廢水相對成本較高，且對操作人員要求較高，出水水質(zhì)很難保證。我們把經(jīng)混凝沉淀后的鋰電廢水與生活污水一起混合調(diào)節(jié)再進(jìn)生化系統(tǒng)。由于生活污水可生化性非常好，可以提高廢水整體的生化效果。江蘇某鋰?yán)锍厣a(chǎn)廢水處理采用該工藝，出水水質(zhì)達(dá)到了行業(yè)的排放標(biāo)準(zhǔn)，且出水非常穩(wěn)定。

1 設(shè)計水量水質(zhì)

該廠廢水來源主要是：鋰電池陽極生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的清洗廢水和陰極生產(chǎn)中產(chǎn)生的清洗廢水，主要成份有鈷酸鋰、NMP（甲基吡咯烷酮）、碳粉等，廢水量為30m3/d；生活污水排放為120m3/d。其中鋰電廢水，排放為間歇性，水質(zhì)變化波動較大，且廢水中含有較高濃度的有機(jī)物。廢水經(jīng)處理預(yù)處理+生化處理后出水可達(dá)到城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（CJ3082-1999）及電池工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB30484—2013），及電池工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB30484—2013）。進(jìn)出水水質(zhì)如表1。

表1 污水主要進(jìn)水出水質(zhì)

2 廢水處理工藝

2.1 處理工藝流程

混凝沉淀對鋰電廢水進(jìn)行預(yù)處理，再與生活污水一起進(jìn)入?yún)捬?、好氧、MBR處理，處理工藝流程如圖1所示。

圖1 廢水處理流程

3 主要構(gòu)筑物及設(shè)備參數(shù)

3.1 鋰電廢水調(diào)節(jié)池

地下鋼砼結(jié)構(gòu)，外型尺寸：2.5×2.0×4.5m，1座，有效水深4.0m，有效容積為20m3，停留時間約16h。內(nèi)設(shè)污水提升泵，Q=1.5m3/h，H＝15m，N＝0.55kW，2臺；穿孔曝氣裝置 1套。

3.2 混凝反應(yīng)池

地上鋼結(jié)構(gòu)，外型尺寸：0.7×0.7×3.5m，2座，有效水深3.0m，有效容積為1.5m3，停留時間約1h。

3.3 斜板沉淀池

地上鋼結(jié)構(gòu)，外型尺寸：3m×1.4m×3.5m，1座，有效水深3.0m，有效容積為12.6m3，停留時間約8.4h。

3.4 綜合調(diào)節(jié)池

地下鋼砼結(jié)構(gòu)，外型尺寸：10m×2.5m×4.5m，1座，有效水深4.0m，有效容積為100m3，停留時間約15h。內(nèi)設(shè)污水提升泵，Q=6.5m3/h，H＝15m，N＝0.75kW，2臺；穿孔曝氣裝置1套。

3.5 水解酸化池

地下鋼砼結(jié)構(gòu)，外型尺寸：5.3m×2.5m×4.5m，1座，有效水深4.0m，有效容積為53m3，停留時間約8.5h。按進(jìn)水COD=880mg/L，MLSS 為 3000mg/L，COD 去除率 30%計算，NV=0.74kgCOD/m3·d，Ns=0.25kgCOD/kgMLSS·d。內(nèi)設(shè)TRB組合填料40m3；潛水推流攪拌機(jī)，推力260N，功率1.5kW，2臺。

3.6 好氧生化池

地下鋼砼結(jié)構(gòu)，外型尺寸：7.7m×2.5m×4.5m，1座，有效水深4.0m，有效容積為77m3，停留時間約11.8h。按進(jìn)水COD=650mg/L，MLSS為 3000mg/L，CODcr去除率 70%計算，NV=0.84kgCOD/m3·d，Ns=0.28kgCOD/kgMLSS·d。內(nèi)設(shè)TRB組合填料57m3；硅膠微孔曝氣器55只，型號HD200，曝氣量2.6m3/min。

3.7 MBR膜池

地下鋼砼結(jié)構(gòu)，外型尺寸：2.0m×2.5m×4.5m，1座，有效水深4.0m，有效容積為20m3，停留時間約3.2h。按進(jìn)水COD=200mg/L，MLSS 為 6000mg/L，COD 去除率 80%計算，NV=1.13kgCOD/m3·d，Ns=0.18kgCOD/kgMLSS·d。內(nèi)設(shè)MBR中空纖維膜，設(shè)計通量0.5m3/d·m2，曝氣量 2.6m3/min；MBR 膜抽吸泵，Q=8m3/h，H=25m，N=1.5kW，3臺；污泥提升泵（回流），Q=12m3/h，H=15m，N=1.5kW，2臺。

3.8 污泥濃縮池

地下鋼砼結(jié)構(gòu)，外型尺寸：2.0m×2.5m×4.5m，1座，有效水深4.0m，有效容積為 20m3。內(nèi)設(shè)氣動隔膜泵，Q=10m3/h，H=70m；板框壓濾機(jī)，20m2，1臺。

4 調(diào)試效果

經(jīng)過1個多月的調(diào)試運行，表4.1、表4.2是投入菌種調(diào)試一個月后的物化和生化系統(tǒng)進(jìn)水和出水水質(zhì)情況。物化段，pH控制在8～9，PAC加藥量100mg/L，PAM加藥量5mg/L，鋰電廢水混凝沉淀后，COD去除率在30%，出水水質(zhì)因為進(jìn)水波動而波動。生化段，由于菌種已經(jīng)適應(yīng)污水環(huán)境，且工藝采用了MBR代替二沉池，增加了好氧化生池中活性污泥濃度，具有更高的抗沖擊能力[2]。MBR出水CODcr基本在60mg/L左右。調(diào)試數(shù)據(jù)如表4.1、表4.2。

5 經(jīng)濟(jì)效益

該工程總投資約200萬元，其中設(shè)備及安裝投資為160萬元，土建投資40萬元。之前該企業(yè)的另一工廠，鋰電廢水采用芬頓氧化法+混凝沉淀+活性碳過濾，最終出水CODcr降到300mg/L，每噸水處理藥劑費用約80～100元?，F(xiàn)采用鋰電廢水混凝預(yù)處理后與生活污水一起生化處理，CODcr降到60mg/L,鋰電廢水每噸藥劑成本只需0.84元，能耗上基本相同，則每年藥劑費用可以節(jié)省72萬元。

6 結(jié)語

針對本項目采取的設(shè)計工藝是切實可行的，在運行過程中，各個系統(tǒng)運行穩(wěn)定，出水達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計效果。如果生活污水水量較少情況，可適當(dāng)延長生化停留時間，特別是水解酸化段。

本項目的成功，解決了鋰電廢水處理后期高昂的運行費用的問題，降低了操作人員勞動強(qiáng)度，保證了水質(zhì)長期的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

[1]王文富,曹華鋒,朱建水.探討電動車生產(chǎn)廢水處理.科技視界,2014,25期:260-260.

[2]王永健.采用BAS工藝升級改造化妝品廢水生化處理系統(tǒng).中國給水排水,2014,30(18）:103-105．