板框厢式隔膜压滤机
引言
锂电池是一种清洁能源，但其在生产过程中会产生一定量的废水，不仅成分复杂、可生化性差，且含有一定的毒性，给人类身体健康和自然环境带来极大威胁。目前，对于锂电池新材料生产废水处理通常采用化学氧化分解、药剂电解、活性炭吸附以及反渗透等处理技术。但是，这些处理工艺不但成本高，对于操作人员也具有很高的要求，且出水质量难以得到稳定保证，使锂电池废水的处理成为一大难题。而如果将生活废水与经过预处理的锂电池生产废水混合后一起进行处理，可以有效提升锂电池新材料生产废水整体处理效果。1 案例概况某锂电池新材料有限公司，主要研发和生产锂电池新材料，污水来源主要包括该新材料在生产过程中生产的废水和冲洗设备产生的废水，且只有经过处理后的废水才可排放至园区中的污水处理厂内。根据国家规定的相关要求，锂电池新材料生产废水应符合与满足GB30484-2013《电池工业污染物排放标准》中新建企业水污染物排放限值中间接排放标准要求。
2 锂电池新材料生产废水的特性与处理流程
2.1 锂电池新材料生产废水特性根据该有限公司相关人员提供的锂电池新材料生产废水前期报告得出：锂电池新材料生产废水分为阴极废水及阳极废水，阴极废水主要污染物质有钴酸锂、导电碳、PVDF钴酸锂、导电碳、PVDF聚氟乙烯、CMC羧甲基纤维素钠、NMP溶剂、铝箔等，阳极废水主要污染物质有石墨、导电碳、SBR聚苯橡胶、去离子水溶剂、铜箔等。此类生产废水的特点是：
①阴极废水和阳极废水性质完全不同，需分别收集后有针对性的进行预处理；
②阴极废水中含有的原材料回收价值颇高，可通过回收沉淀物的方式回收；
③阴极废水中含有钴、镍、锰等重金属离子，工程设计时需同时考虑重金属离子的去除；④阴极废水和阳极废水有机物浓度高，废水可生化降解性较差，且废水中含有大量不易好氧生化降解的大分子有机物，此类有机废水均属于高浓度难生化的废水。为此，先需要采用不同的工艺针对阴阳极废水进行预处理后，再混合一定比例的生活污水来利用生化处理去除CODcr、TN等污染物。
2.2 锂电池新材料生产废水处理流程
（1）预处理。阴极废水、阳极废水分别经管网收集后泵入各自的调节预酸化池中进行水质、水量的均化；阳极废水由提升泵提升入阳极混凝沉淀池中，在PA C及PA M的作用下进行混凝沉淀，沉淀后的上清液自流入综合预酸化调节池中；阴极废水由提升泵提升进入阴极初级混凝沉淀池，投加NaOH、PA C、PA M先去除水中的悬浮物、重金属离子及部分难降解物质后进入中间水池，中间水池中的废水经提升泵提升进入微电解反应池中，调节废水pH值在3~4左右，在特种催化剂、曝气的作用下进行微电解反应，出水自流到氧化反应池，在双氧水、曝气的作用下，将废水中部分难生化降解的有机物、色度去除，提高废水的可生化性，氧化反应池出水自流入复合混凝沉淀池中，在复合混凝沉淀池中先投加液碱调节pH值至8左右，再投加PA C、PA M将废水中反应生成的胶体物质、沉淀物混凝沉淀去除，上清液自流入综合预酸化调节池中与阳极废水及部分生活污水均匀混合。
（2）生物处理。经过预处理的锂电池新材料生产废水与生活污水在综合调节预酸化池内混合，而后由泵提升入UASB厌氧反应池中，通过厌氧微生物的作用将废水中的大部分有机污染物进行去除，便于后续的好氧处理。UASB厌氧反应池出水自流进入A/O池中， A/0池中的废水通过微生物的硝化-反硝化的作用将废水中的有机物去除，同时氨氮通过脱氮功能转化为N2排入大气，A/0处理构筑物出水经二次沉淀池固液分离，上清液经规范化排污口达标向外排放。（3）污泥处理。阴、阳极废水混凝沉淀池中的沉淀物排入各自污泥浓缩池中进行污泥浓缩，浓缩后的污泥再泵入厢式压滤机脱水干化。浓缩池上清液、厢式压滤机滤液排入各自废水调节池中继续处理，其中阴极废水产生的沉淀物具有一定的回收价值。
3 工程设计所需构筑物
阴极废水水量为100m3/d，阳极废水水量为200m3/d，补充生活污水水量为50m3/d，共计350m3/d。
（1）1座阴极调节预酸化池，容积50m3，HRT=12h，设置空气间歇曝气。
（2）1座阳极调节预酸化池，容积100m3，HRT=12h，设置空气间歇曝气。
（3）1座阴极预处理池，包含阴极初级混凝沉淀池、中间水池、微电解反应池、氧化反应池及复合混凝沉淀池，总容积其中微电解反应池及氧化反应池需做FRP防腐；容积80m3，HRT=19h。
（4）1座阳极混凝沉淀池，包含阳极混凝池及斜管沉淀池，容积50m3，HRT=6h。
（5）1座综合预酸化调节池，用于阴阳极废水及生活污水的汇总，容积175m3，HRT=12h，设置空气间歇曝气。
（6）1座综合废水UASB反应池，容积220m3，HRT=15h，容积负荷5.0kgCOD/(m3·d)，沼气产量240m3/d。（7）1座A/O池，容积408m3，HRT=28h，其中A池HRT=9.0h，O池HRT=19.0h，内回流比200%。
（8）1座二沉池，采用斜管沉淀池形式，表面负荷0.80m3（m2·h），沉淀分离时间5h。
（9）1座综合楼，双层结构，其中一层配置工具间、储泥间、加药间、储药间、风机房等，二层配置配电室、中控值班室、化验室、污泥脱水房等。
（10）3座污泥浓缩池，分别是阴极、阳极及综合废水，采用重力浓缩，HRT均为48h。
（11）1座事故池，用于储存事故排放的废水，容积为300m3。
（12）1座规范化排放口，用于采样和计量，设置在线自动检测系统。4 废水处理成本与经济效益4.1 废水处理成本锂电池新材料生产废水处理成本主要包括电耗、药剂及人工3个部分。本项目装机总容量为93.01kW，轴功率负荷为33.21kW，日耗电大约为678kW/h，加上各色药剂及人工费用，废水处理成本6.53元/m3。
4.2 经济效益
（1）本系统工程在某锂电池新材料废水处理中得到了顺利实施，调试后顺利验收，该公司的锂电池新材料生产废水经过处理之后达到了环保部门要求的排放标准，污水处理站出水COD≤150mg/L；SS≤140mg/L；pH 6.0~9.0；TN≤40mg/L；TP≤2.0mg/L；NH3-N≤ 30 mg/L。
（2）该工程项目总投资630万元，其中设备投资360万元，安装投资20万元，土建投资250万元。而在该有限公司的另一个锂电池新材料废水项目中，废水处理主要采用的芬顿氧化法+混凝沉淀+MBR膜过滤的工艺，工程造价800万元，出水CODcr达到了60mg/L，但吨水处理成本约为11.30元左右。而本项目将锂电池新材料生产废水与生活污水混合后进行处理，出水CODcr也能达到65mg/L，满足排放要求，且吨水处理成本才6.53元/m3，即每一年运行费用可以节省大约61万余元，为该公司节省了大量的成本。
5 结语综上所述，该有限公司采取的锂电池新材料生产废水处理系统工程设计是切实可行的，该系统在运行过程中，各个子系统运行稳定，出水水质也可以达到国家规定的标准。同时，如果在生活废水较少的情况下，可以适当延长锂电废水的生化停留时间，特别是在厌氧酸化这一阶段。本工程设计帮助该有限公司有效地解决了锂电废水处理成本高昂的问题，降低了工作人员的劳动强度，提升了公司的经济效益，同时也保证了锂电废水出水水质长期稳定达标。
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