锂电池生产废水处理的改进工艺

彭金胜 赵英武 涂凯

（上海清浥环保科技有限公司 上海 201803）

在日常生活中锂电池越来越广泛的应用。作为一种相对清洁能源,它已经成为一个重要的产品电池工业的发展。在锂电池生产过程中会产生一些清洗废水，主要成份有钴酸锂、NMP（甲基吡咯烷酮）、碳粉及有小分子有机物质酯类等。废水成分复杂、可生化性较差、且有一定毒性。目前处理这类废液主要采用物理化学法,如化学氧化分解、药剂电解、活性炭吸附及反渗透等处理技术[1]。这些方法处理废水相对成本较高，且对操作人员要求较高，出水水质很难保证。我们把经混凝沉淀后的锂电废水与生活污水一起混合调节再进生化系统。由于生活污水可生化性非常好，可以提高废水整体的生化效果。江苏某锂里池生产废水处理采用该工艺，出水水质达到了行业的排放标准，且出水非常稳定。

1 设计水量水质

该厂废水来源主要是：锂电池阳极生产过程中产生的清洗废水和阴极生产中产生的清洗废水，主要成份有钴酸锂、NMP（甲基吡咯烷酮）、碳粉等，废水量为30m3/d；生活污水排放为120m3/d。其中锂电废水，排放为间歇性，水质变化波动较大，且废水中含有较高浓度的有机物。废水经处理预处理+生化处理后出水可达到城市下水道水质标准（CJ3082-1999）及电池工业污染物排放标准(GB30484—2013），及电池工业污染物排放标准(GB30484—2013）。进出水水质如表1。

表1 污水主要进水出水质

2 废水处理工艺

2.1 处理工艺流程

混凝沉淀对锂电废水进行预处理，再与生活污水一起进入厌氧、好氧、MBR处理，处理工艺流程如图1所示。

图1 废水处理流程

3 主要构筑物及设备参数

3.1 锂电废水调节池

地下钢砼结构，外型尺寸：2.5×2.0×4.5m，1座，有效水深4.0m，有效容积为20m3，停留时间约16h。内设污水提升泵，Q=1.5m3/h，H＝15m，N＝0.55kW，2台；穿孔曝气装置 1套。

3.2 混凝反应池

地上钢结构，外型尺寸：0.7×0.7×3.5m，2座，有效水深3.0m，有效容积为1.5m3，停留时间约1h。

3.3 斜板沉淀池

地上钢结构，外型尺寸：3m×1.4m×3.5m，1座，有效水深3.0m，有效容积为12.6m3，停留时间约8.4h。

3.4 综合调节池

地下钢砼结构，外型尺寸：10m×2.5m×4.5m，1座，有效水深4.0m，有效容积为100m3，停留时间约15h。内设污水提升泵，Q=6.5m3/h，H＝15m，N＝0.75kW，2台；穿孔曝气装置1套。

3.5 水解酸化池

地下钢砼结构，外型尺寸：5.3m×2.5m×4.5m，1座，有效水深4.0m，有效容积为53m3，停留时间约8.5h。按进水COD=880mg/L，MLSS 为 3000mg/L，COD 去除率 30%计算，NV=0.74kgCOD/m3·d，Ns=0.25kgCOD/kgMLSS·d。内设TRB组合填料40m3；潜水推流搅拌机，推力260N，功率1.5kW，2台。

3.6 好氧生化池

地下钢砼结构，外型尺寸：7.7m×2.5m×4.5m，1座，有效水深4.0m，有效容积为77m3，停留时间约11.8h。按进水COD=650mg/L，MLSS为 3000mg/L，CODcr去除率 70%计算，NV=0.84kgCOD/m3·d，Ns=0.28kgCOD/kgMLSS·d。内设TRB组合填料57m3；硅胶微孔曝气器55只，型号HD200，曝气量2.6m3/min。

3.7 MBR膜池

地下钢砼结构，外型尺寸：2.0m×2.5m×4.5m，1座，有效水深4.0m，有效容积为20m3，停留时间约3.2h。按进水COD=200mg/L，MLSS 为 6000mg/L，COD 去除率 80%计算，NV=1.13kgCOD/m3·d，Ns=0.18kgCOD/kgMLSS·d。内设MBR中空纤维膜，设计通量0.5m3/d·m2，曝气量 2.6m3/min；MBR 膜抽吸泵，Q=8m3/h，H=25m，N=1.5kW，3台；污泥提升泵（回流），Q=12m3/h，H=15m，N=1.5kW，2台。

3.8 污泥浓缩池

地下钢砼结构，外型尺寸：2.0m×2.5m×4.5m，1座，有效水深4.0m，有效容积为 20m3。内设气动隔膜泵，Q=10m3/h，H=70m；板框压滤机，20m2，1台。

4 调试效果

经过1个多月的调试运行，表4.1、表4.2是投入菌种调试一个月后的物化和生化系统进水和出水水质情况。物化段，pH控制在8～9，PAC加药量100mg/L，PAM加药量5mg/L，锂电废水混凝沉淀后，COD去除率在30%，出水水质因为进水波动而波动。生化段，由于菌种已经适应污水环境，且工艺采用了MBR代替二沉池，增加了好氧化生池中活性污泥浓度，具有更高的抗冲击能力[2]。MBR出水CODcr基本在60mg/L左右。调试数据如表4.1、表4.2。

5 经济效益

该工程总投资约200万元，其中设备及安装投资为160万元，土建投资40万元。之前该企业的另一工厂，锂电废水采用芬顿氧化法+混凝沉淀+活性碳过滤，最终出水CODcr降到300mg/L，每吨水处理药剂费用约80～100元。现采用锂电废水混凝预处理后与生活污水一起生化处理，CODcr降到60mg/L,锂电废水每吨药剂成本只需0.84元，能耗上基本相同，则每年药剂费用可以节省72万元。

6 结语

针对本项目采取的设计工艺是切实可行的，在运行过程中，各个系统运行稳定，出水达到了预期的设计效果。如果生活污水水量较少情况，可适当延长生化停留时间，特别是水解酸化段。

本项目的成功，解决了锂电废水处理后期高昂的运行费用的问题，降低了操作人员劳动强度，保证了水质长期的稳定达标。

[1]王文富,曹华锋,朱建水.探讨电动车生产废水处理.科技视界,2014,25期:260-260.

[2]王永健.采用BAS工艺升级改造化妆品废水生化处理系统.中国给水排水,2014,30(18）:103-105．