引言

鋰電池是一種清潔能源，但其在生產過程中會產生一定量的廢水，不僅成分復雜、可生化性差，且含有一定的毒性，給人類身體健康和自然環境帶來極大威脅。目前，對于鋰電池新材料生產廢水處理通常采用化學氧化分解、藥劑電解、活性炭吸附以及反滲透等處理技術。但是，這些處理工藝不但成本高，對于操作人員也具有很高的要求，且出水質量難以得到穩定保證，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過預處理的鋰電池生產廢水混合后一起進行處理，可以有效提升鋰電池新材料生產廢水整體處理效果。1 案例概況某鋰電池新材料有限公司，主要研發和生產鋰電池新材料，污水來源主要包括該新材料在生產過程中生產的廢水和沖洗設備產生的廢水，且只有經過處理后的廢水才可排放至園區中的污水處理廠內。根據國家規定的相關要求，鋰電池新材料生產廢水應符合與滿足GB30484-2013《電池工業污染物排放標準》中新建企業水污染物排放限值中間接排放標準要求。

2 鋰電池新材料生產廢水的特性與處理流程

2.1 鋰電池新材料生產廢水特性根據該有限公司相關人員提供的鋰電池新材料生產廢水前期報告得出：鋰電池新材料生產廢水分為陰極廢水及陽極廢水，陰極廢水主要污染物質有鈷酸鋰、導電碳、PVDF鈷酸鋰、導電碳、PVDF聚氟乙烯、CMC羧甲基纖維素鈉、NMP溶劑、鋁箔等，陽極廢水主要污染物質有石墨、導電碳、SBR聚苯橡膠、去離子水溶劑、銅箔等。此類生產廢水的特點是：

①陰極廢水和陽極廢水性質完全不同，需分別收集后有針對性的進行預處理；

②陰極廢水中含有的原材料回收價值頗高，可通過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，工程設計時需同時考慮重金屬離子的去除；④陰極廢水和陽極廢水有機物濃度高，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物，此類有機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陰陽極廢水進行預處理后，再混合一定比例的生活污水來利用生化處理去除CODcr、TN等污染物。

2.2 鋰電池新材料生產廢水處理流程

（1）預處理。陰極廢水、陽極廢水分別經管網收集后泵入各自的調節預酸化池中進行水質、水量的均化；陽極廢水由提升泵提升入陽極混凝沉淀池中，在PA C及PA M的作用下進行混凝沉淀，沉淀后的上清液自流入綜合預酸化調節池中；陰極廢水由提升泵提升進入陰極初級混凝沉淀池，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后進入中間水池，中間水池中的廢水經提升泵提升進入微電解反應池中，調節廢水pH值在3~4左右，在特種催化劑、曝氣的作用下進行微電解反應，出水自流到氧化反應池，在雙氧水、曝氣的作用下，將廢水中部分難生化降解的有機物、色度去除，提高廢水的可生化性，氧化反應池出水自流入復合混凝沉淀池中，在復合混凝沉淀池中先投加液堿調節pH值至8左右，再投加PA C、PA M將廢水中反應生成的膠體物質、沉淀物混凝沉淀去除，上清液自流入綜合預酸化調節池中與陽極廢水及部分生活污水均勻混合。

（2）生物處理。經過預處理的鋰電池新材料生產廢水與生活污水在綜合調節預酸化池內混合，而后由泵提升入UASB厭氧反應池中，通過厭氧微生物的作用將廢水中的大部分有機污染物進行去除，便于后續的好氧處理。UASB厭氧反應池出水自流進入A/O池中， A/0池中的廢水通過微生物的硝化-反硝化的作用將廢水中的有機物去除，同時氨氮通過脫氮功能轉化為N2排入大氣，A/0處理構筑物出水經二次沉淀池固液分離，上清液經規范化排污口達標向外排放。（3）污泥處理。陰、陽極廢水混凝沉淀池中的沉淀物排入各自污泥濃縮池中進行污泥濃縮，濃縮后的污泥再泵入廂式壓濾機脫水干化。濃縮池上清液、廂式壓濾機濾液排入各自廢水調節池中繼續處理，其中陰極廢水產生的沉淀物具有一定的回收價值。

3 工程設計所需構筑物

陰極廢水水量為100m3/d，陽極廢水水量為200m3/d，補充生活污水水量為50m3/d，共計350m3/d。

（1）1座陰極調節預酸化池，容積50m3，HRT=12h，設置空氣間歇曝氣。

（2）1座陽極調節預酸化池，容積100m3，HRT=12h，設置空氣間歇曝氣。

（3）1座陰極預處理池，包含陰極初級混凝沉淀池、中間水池、微電解反應池、氧化反應池及復合混凝沉淀池，總容積其中微電解反應池及氧化反應池需做FRP防腐；容積80m3，HRT=19h。

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

（5）1座綜合預酸化調節池，用于陰陽極廢水及生活污水的匯總，容積175m3，HRT=12h，設置空氣間歇曝氣。

（6）1座綜合廢水UASB反應池，容積220m3，HRT=15h，容積負荷5.0kgCOD/(m3·d)，沼氣產量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，內回流比200%。

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

（9）1座綜合樓，雙層結構，其中一層配置工具間、儲泥間、加藥間、儲藥間、風機房等，二層配置配電室、中控值班室、化驗室、污泥脫水房等。

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

（11）1座事故池，用于儲存事故排放的廢水，容積為300m3。

（12）1座規范化排放口，用于采樣和計量，設置在線自動檢測系統。4 廢水處理成本與經濟效益4.1 廢水處理成本鋰電池新材料生產廢水處理成本主要包括電耗、藥劑及人工3個部分。本項目裝機總容量為93.01kW，軸功率負荷為33.21kW，日耗電大約為678kW/h，加上各色藥劑及人工費用，廢水處理成本6.53元/m3。

4.2 經濟效益

（1）本系統工程在某鋰電池新材料廢水處理中得到了順利實施，調試后順利驗收，該公司的鋰電池新材料生產廢水經過處理之后達到了環保部門要求的排放標準，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）該工程項目總投資630萬元，其中設備投資360萬元，安裝投資20萬元，土建投資250萬元。而在該有限公司的另一個鋰電池新材料廢水項目中，廢水處理主要采用的芬頓氧化法+混凝沉淀+MBR膜過濾的工藝，工程造價800萬元，出水CODcr達到了60mg/L，但噸水處理成本約為11.30元左右。而本項目將鋰電池新材料生產廢水與生活污水混合后進行處理，出水CODcr也能達到65mg/L，滿足排放要求，且噸水處理成本才6.53元/m3，即每一年運行費用可以節省大約61萬余元，為該公司節省了大量的成本。

5 結語綜上所述，該有限公司采取的鋰電池新材料生產廢水處理系統工程設計是切實可行的，該系統在運行過程中，各個子系統運行穩定，出水水質也可以達到國家規定的標準。同時，如果在生活廢水較少的情況下，可以適當延長鋰電廢水的生化停留時間，特別是在厭氧酸化這一階段。本工程設計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題，降低了工作人員的勞動強度，提升了公司的經濟效益，同時也保證了鋰電廢水出水水質長期穩定達標。

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