鋰電池生產廢水處理的改進工藝

彭金勝 趙英武 涂凱

（上海清浥環保科技有限公司 上海 201803）

在日常生活中鋰電池越來越廣泛的應用。作為一種相對清潔能源,它已經成為一個重要的產品電池工業的發展。在鋰電池生產過程中會產生一些清洗廢水，主要成份有鈷酸鋰、NMP（甲基吡咯烷酮）、碳粉及有小分子有機物質酯類等。廢水成分復雜、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法,如化學氧化分解、藥劑電解、活性炭吸附及反滲透等處理技術[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，出水水質很難保證。我們把經混凝沉淀后的鋰電廢水與生活污水一起混合調節再進生化系統。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。江蘇某鋰里池生產廢水處理采用該工藝，出水水質達到了行業的排放標準，且出水非常穩定。

1 設計水量水質

該廠廢水來源主要是：鋰電池陽極生產過程中產生的清洗廢水和陰極生產中產生的清洗廢水，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，水質變化波動較大，且廢水中含有較高濃度的有機物。廢水經處理預處理+生化處理后出水可達到城市下水道水質標準（CJ3082-1999）及電池工業污染物排放標準(GB30484—2013），及電池工業污染物排放標準(GB30484—2013）。進出水水質如表1。

表1 污水主要進水出水質

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行預處理，再與生活污水一起進入厭氧、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 主要構筑物及設備參數

3.1 鋰電廢水調節池

地下鋼砼結構，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。內設污水提升泵，Q=1.5m3/h，H＝15m，N＝0.55kW，2臺；穿孔曝氣裝置 1套。

3.2 混凝反應池

地上鋼結構，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

地上鋼結構，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 綜合調節池

地下鋼砼結構，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。內設污水提升泵，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

地下鋼砼結構，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。內設TRB組合填料40m3；潛水推流攪拌機，推力260N，功率1.5kW，2臺。

3.6 好氧生化池

地下鋼砼結構，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。內設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

地下鋼砼結構，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。內設MBR中空纖維膜，設計通量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

地下鋼砼結構，外型尺寸：2.0m×2.5m×4.5m，1座，有效水深4.0m，有效容積為 20m3。內設氣動隔膜泵，Q=10m3/h，H=70m；板框壓濾機，20m2，1臺。

4 調試效果

經過1個多月的調試運行，表4.1、表4.2是投入菌種調試一個月后的物化和生化系統進水和出水水質情況。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%，出水水質因為進水波動而波動。生化段，由于菌種已經適應污水環境，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。調試數據如表4.1、表4.2。

5 經濟效益

該工程總投資約200萬元，其中設備及安裝投資為160萬元，土建投資40萬元。之前該企業的另一工廠，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。現采用鋰電廢水混凝預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省72萬元。

6 結語

針對本項目采取的設計工藝是切實可行的，在運行過程中，各個系統運行穩定，出水達到了預期的設計效果。如果生活污水水量較少情況，可適當延長生化停留時間，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度，保證了水質長期的穩定達標。

[1]王文富,曹華鋒,朱建水.探討電動車生產廢水處理.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.中國給水排水,2014,30(18）:103-105．