磷酸铁锂制造生产线废水处理设备工艺技术(4)

 

6、电絮凝技术在锂电池生产线废水处理工程中的应用

6.1、电絮凝技术特点：电絮凝具有效率高、污泥产量小、不需要外加化学药剂、设备简单、操控维护方便、易于自动化控制等优点，被广泛应用在去除废水中重金属、油、颗粒物、有机物等方面。

6.2、电絮凝处理废水作用机理：在外接直流电场的作用下，阳极在溶液中氧化溶解产生铝离子或铁离子，这些金属离子在适宜pH下水解，产生一系列相应的水解产物，这些水解产物有优良的絮凝效果，可以通过压缩双电层、吸附架桥、网捕卷集等作用将污染物聚集再进行固液分离;同时还会发生电解氧化还原、电解气浮等其他作用。

 

6.3、电絮凝处理废水的影响因素

1）极板：铁极板产生的絮体小而密实，沉降快速，但出水常显黄色，断电时铁极板易继续锈蚀。而铝极板产生的絮体大而松散，沉降缓慢，但不产生色度且吸附能力强；极板间距也会影响絮凝剂生长和后续絮凝效果，极板间距为电絮凝去除COD的主要影响因素；极板间距过大，会导致电解效率低，浓差极化增加;极板间距过小，易发生短路和絮团在极板间的堵塞，降低极板的有效电解面积。

2）电流密度：在一定范围内，电流密度大，絮凝剂产生量就多，电絮凝效率就高；然而电流密度过大易引起电极过度极化，加速电极钝化，增加极板和电能消耗而不提高处理效率。

3）pH：pH过低或过高都不利于絮凝剂的生成，聚铁、聚铝在中性或弱碱性(pH在6~9)条件下，分别形成无定型：[Al(H₂O)₃]和无定型Fe(OH)₃，其吸附能力强，混凝效果好。

4）电解时间：电解时间如果小于最佳反应时间则会导致电絮凝过程未产生足够的羟基配合物与目标污染物反应或两者未有充足的反应时间，此时处理效果会大大降低。而超过最佳反应时间时，去除率基本不变，但是能耗增加。

6.4、电絮凝处理废水的应用

1）电絮凝处理重金属废水：采用以铝管为电极的电絮凝法去除电镀废水中重金属离子，结果表明，初始铜离子质量浓度41.05mg/L，镍离子质量浓度8.70mg/L，在最佳条件下，废水中的Cu²⁺和Ni²⁺的去除率可以达到98.98%、95.29%，电耗为6kW·h/m³；当采用Fe-Al作为电极时，最佳条件下，废水中的Cu²⁺、Cr⁶⁺及Ni²⁺的去除效率均能达到100%，电耗为10.07kW·h/m3，电极材料消耗为1.08kg/m³。

2）电絮凝处理含磷废水：采用电絮凝除磷，结果表明：原水中磷质量浓度8mg/L，脉冲电流密度为16.07A/m²，占空比为89.02%，电极间距为1.98cm，此条件下磷去除率达78.67%，电耗为0.023kWh/m³。

3）电絮凝处理锂电池生产线废水：锂电池是?种相对清洁的储能元件，在目前商用二次电池中的使用是最普及的，但是锂电池的传统生产工艺产生的废水是典型的高浓有机废水;并含有多种重金属离子（包括锂、钴、铬、镍、铜等），特别适用电絮凝技术处理锂电池生产线产生的污水。

 

4）结论：电极材料、电流密度、pH、电解时间等因素主要通过控制絮体的形态和数量、电解氧化还原反应的进程进而影响电絮凝的处理效果。电絮凝产生的絮凝剂活性高、效果好，设备操控简单，产泥量低。但由于废水种类众多，差异较大，为保证电絮凝处理效果，需针对性地进行电絮凝试验，摸索最佳的工艺参数。

6.5、案例说明

1）以正极废水为例，目前正极三元材料最常使用的沉淀法工艺如下图所示：

 

 

 

沉淀法制备工艺LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2

2）加上负极废水和电池清洗废水，使得生产废水中含有大量钴酸锂、磷酸铁锂、甲基吡啶烷酮、纳米超细碳粉及小分子酯类等;虽然相对水量较?，但废水成分复杂，可生化性较差，且有一定毒性。

某锂电池企业生产清洗废水水质情况

 

3）处理工艺：通常企业采?酸化、芬顿氧化、pH调整，絮凝沉淀，板框压滤，出?进?园区污??集中处理，该?法需要消耗?量双氧?、硫酸、碱液，芬顿氧化产??量铁泥，出??质很难保证。为提??的重复利?率，该废?处理?程设置了中回??单元进?深度处理。

 

 

 

4）工艺特点如下：

(1)因正极废水中的悬浮物具有回收价值，可首先单独对正极废水进行混凝沉淀处理去除水中悬浮物。

(2)电絮凝法反应速度快，操作简单，无需投加化学药剂，无二次污染，同时可有效去除COD，破除部分大分子难降解有机物，提高废?的可生化性，降低后续生化处理单元的有机负荷。

(3)经过沉淀处理的正极负极混合废水自流进?综合调节池，可适当引入部分生活污水与之混合。

(4)硝化滤池和反硝化滤池可利果用的滤料上高浓度生物膜量的强氧化降解能力，去除含碳有机物，同时粒径较小的滤料和生物膜絮凝作用可进?步截留悬浮物。

(5)一级反渗透装置能去除绝大部分无机盐、有机物、微生物等污染物，?二级RO装置处理的浓水含量较高，常规RO 膜很难适用该进水水质，可采用海水淡化膜，一方面提西高系统整体回用率，同时减少浓水量，缩短浓水蒸发系统运行时间，降低能耗

(6)系统浓水最后进入机械式蒸汽再压缩蒸发器（MVR）装置，对二级RO浓水进行蒸发浓缩，将浓缩液转换固态，相对三效蒸发器至少可以节约50%以上电能。

 

（未完待续）