Об очистке вторичных сточных вод от рассола аккумуляторов в системах с нулевым сбросом

Это заключительная часть нашей серии статей о вторичных сточных водах аккумуляторных батарей, в которой рассказывается о процессе очистки и отечественных компаниях.

В принципе, в предыдущей статье мы обсуждали проблемы, связанные со сточными водами из вторичных батарей.

1. Вторичные парки аккумуляторов расположены на берегу моря
2. В Корее ТУ экотоксичности измеряются на основе пресноводных блох, поэтому трудно точно определить воздействие соленых сточных вод на океан из-за отсутствия морских эталонных видов.
3. Компании, занимающиеся переработкой аккумуляторов, и экологические компании также проводят исследования и разработки в области утилизации сточных вод.

Технология вторичных аккумуляторов постоянно развивается, поэтому, естественно, и очистка сточных вод также развивается с различными попытками. Сегодня мы расскажем о процессах и отечественных компаниях, которые хорошо подходят для очистки сточных вод от основных солей.

---

Общие сведения о системах нулевого сброса жидкости (ZLD) и их использовании за рубежом

ZLDидеально подходит для рассольных сточных вод

ZLD означает "система нулевого сброса" - технология, которая в настоящее время на рынке водоподготовки стоит в одном ряду со сверхчистой водой.

‘아예 방류하지 않겠다’라는 취지를 전제로 하는 기술로 이는 곧 ‘물 재이용을 하겠다’라는 결론을 품고 있는 기술입니다. 하지만, ZLD는 열에너지 사용이 워낙 많고 이산화탄소 배출이 많은 기술입니다.

Идеальная картина заключается в том, что более совершенные методы ZLD приводят к нулевым выбросам при одновременном снижении потребления тепловой энергии.

В своей последней колонке я упомянул, что согласно закону сохранения энергии, сброс пресной воды в океан без ее повторного использования приведет к тому, что все грунтовые воды Земли будут стекать в океан, искажая ось вращения Земли и приводя к истощению грунтовых вод > миграции воды, как в случае с Индонезией.

Цель ОДЗ - добиться многочисленных преимуществ. Вместо того чтобы пытаться выполнить норму сброса, идея состоит в том, чтобы повторно использовать всю воду, оставляя только загрязняющие вещества.

‘염폐수’의 무서운 점은 염이 생태독성을 일으키며 TU수치로 이를 파악하는 것은 민물보다 바다가 훨씬 어렵기 때문입니다. 또한, 신체 영향도에 따른 연구도 많이 미흡합니다.

Для вторичных батарей кобальт добывается в некоторых африканских странах, где в качестве рабочей силы часто используются дети, а для лития не хватает глубоких исследований о влиянии на здоровье.

염은 생태계와 생명에게 미지의 알 수 없는 위험이 따르기에 염폐수에 대해 가장 이상적인 시스템은 ‘ZERO LIQUID’의 ZLD무방류 시스템입니다.

Основные области применения ZLD

_{Ссылка: Чулхван Мун, "Политика и технология системы нулевого сброса, будущие направления", аналитический отчет КОСЭН}

< Электростанции в США

ZLD был применен в 1970-х годах для регулирования высоких концентраций в сточных водах от десульфуризации дымовых газов и сбросов из градирен морских электростанций в США.
По мере увеличения количества электростанций и повышения солености близлежащих морей число ЗЛД продолжает расти. По состоянию на 2008 год было установлено 60/82 ЗЛД.

Крупнейшими потребителями ZLD являются электростанции > электроника > удобрения > химические заводы > шахты.
В США недавно были внесены изменения в законодательство, согласно которым приоритет отдается применению ОЗУ к сточным водам, сбрасываемым при транспортировке настилов и летучей золы, а также к системам удаления ртути из дымовых газов.

< База производства химического сырья в Китае

Китай использует ископаемое топливо для производства химического сырья и применяет ОЗУ в основном на угольных шахтах. Это связано с тем, что большинство шахт расположено в районах с небольшим количеством источников пресной воды, что делает повторное использование воды крайне важным.

В таких странах, как США, большинство электростанций оснащены ЗЛД, при этом наибольшая доля ЗЛД установлена на угольных > химических производствах, где ЗЛД составляют от 110 до 2 300 м3.

< Текстильная фабрика в Индии

С 2015 года текстильные фабрики, сбрасывающие более 25 кубометров сточных вод в день, обязаны устанавливать ОЗДС. По состоянию на 2008 год 29 красильных фабрик были оборудованы ZLD для повторного использования воды, регенерации и использования отделенной соли.
Помимо текстильных фабрик, потенциальными рынками для ZLD считаются пивоварение, спиртовая дистилляция, электростанции и нефтехимические заводы.

---

Основы процесса ZLD и проблемы парниковых газов

기본적인 ZLD의 기술은 ‘열이용 연속공정의 증발기술’을 사용해 왔습니다.

Примерный процесс работы системы ZLD показан ниже. Его можно условно разделить на две стадии: предварительная обработка и последующая обработка концентрата.

Предварительная очистка (удаление ионов) > Сырая вода (деминерализованный концентрат) > Концентратор рассола (MVC) > Кристаллизация рассола или пруды-испарители

• Солевые концентраторы потребляют большое количество энергии и используют дорогостоящие материалы для предотвращения коррозии.
• Кристаллизаторы рассола предназначены для дополнительной регенерации воды и требуют в три раза больше энергии, чем концентраторы.

_{Источник:Making Waves; Zero liquid discharge for sustainable industrial effluent management, Water (2021), 13, 2852. https://doi.org/10.3390/w1320285}

Поскольку ДВУ потребляют так много энергии, для снижения эксплуатационных расходов необходимо уменьшить количество сточных вод, поступающих в кристаллизатор, а поскольку они производят так много выбросов парниковых газов, параллельно с ДВУ используется ряд технологий для снижения этих выбросов.

ZLD의 공정에 추가되는 기술들 – 효율과 온실가스

Техническое название	Плюсы	Ограничивающие факторы	Потребление энергии
RO Обратный осмос	Низкое энергопотребление Высокая технологическая зрелость Модулируемый	Низкая концентрация перерабатываемой соли (до 70 000 мг/л) Засорение мембраны	Морская вода: 2-6 кВт/ч/㎥ добываемой воды Солоноватая вода: 1,5-2,5 кВт-ч/㎥ добываемой воды
ЭД/ЭДР Электродиализ	Высокая концентрация перерабатываемой соли (до 100 000 ppm) Даже если концентрация кремнезема высока, мембрана Низкое содержание соли Модулируемый	Сильносоленые сточные воды На обработку уходит много энергии. Стоимость Дживы Если очистка незагрязненных загрязнений Трудности	7-15 кВт-ч/㎥ сырая вода (Круги с концентрацией соли выше 15 000 мг/л число)
FO Положительный осмос	Высокая концентрация перерабатываемой соли (до 200 000 ppm) Также можно использовать низкотемпературные источники тепла Модулируемый	Низкая проницаемость даже при высоком содержании соли Миграция загрязняющих веществ в индуцированных растворах Возможное загрязнение очищенной воды вследствие Отсутствие примеров использования в полевых условиях	21 кВт-ч/㎥ сырая вода (Концентрация солей в исходной воде составляет 73 000 мг/л, для коэффициента восстановления 64%)
MD Сепараторы	Высокая концентрация перерабатываемой соли (до 200 000 ppm) Также можно использовать низкотемпературные источники тепла Меньше загрязнения мембраны Модулируемый	Низкая проницаемость и извлечение Низкое качество очищенной воды при смачивании сепаратора Если присутствуют летучие загрязняющие вещества, после Требуется обработка рода Отсутствие примеров использования в полевых условиях	40-45 кВт/ч/㎥ добываемой воды 22 - 67 кВт-ч/㎥ пластовая вода
MVC Соленость Концентратор	Высокая технологическая зрелость Высокая концентрация перерабатываемой соли (до 200 000 ppm)	Требует большого количества энергии Высокие затраты на установку и эксплуатацию Вождение при высоких температурах Не модульная конструкция	20-25 кВт-ч/㎥ сырая вода 28-39 кВт-ч/㎥ сырая вода

_{Источник : Политика и технологии системы нулевого сброса, будущие направления | Чулхван Мун (Trends Report) https://kosen.kr/info/kosen/REPORT_0000000001061}

---

О компании ZLD Equipment

1. Высокопроизводительная система нулевого сброса Doosan Heavy Industries & Construction

_{Источник: https://www.doosanenerbility.com/heavy_file/business/data/water_epc/Water_plants_10th_Edition_kr.pdf}

Компания Doosan Heavy Industries & Construction располагала широким спектром технологий опреснения морской воды, благодаря своей способности построить крупнейший в мире завод по опреснению воды на Ближнем Востоке. Как объяснялось выше, технология ZLD возможна только при наличии достаточного опыта и инфраструктуры в области технологии обратного осмоса, поэтому Doosan располагала технологиями, позволяющими заказывать большие объемы ZLD.

Как правило, очистные сооружения с нулевым сбросом основаны на технологиях обратного осмоса (RO) или выпаривания и используются в сочетании с различными процессами очистки сточных вод, такими как умягчение, биологическая очистка и MF/UF, в зависимости от характеристик и условий сточных вод в источнике.

Будучи крупнейшим в мире поставщиком оборудования для опреснения морской воды, компания Doosan Heavy Industries & Construction обладает ноу-хау в таких технологиях испарения, как многоступенчатое испарение (MSF) и опреснение с множественным эффектом (MED), а также в процессах обратного осмоса, что позволило ей построить очистные сооружения с нулевым сбросом (120 м).³/д), и в настоящее время идет процесс расширения его мощности до более чем 4 000 м³/сут. Кроме того, компания реализует проект очистных сооружений с нулевым сбросом на нефтехимическом предприятии в Саудовской Аравии, первый в своем роде в Корее.

2. ZLD от WelchronHantec

_{Источник: Официальный сайт Welchron Hantec : http://www.hantec.co.kr/html/energy05.asp}

Welchron Hantech - компания с широким спектром технологий, связанных с вторичными батареями.

Предприятия по добыче лития (Завод по производству концентрированных кристаллов), заводы по переработке отходов, установки разделительных мембран и очистные сооружения.

Мы предоставляем кристаллизационные мощности для добычи лития и никеля - сырья для вторичных аккумуляторов, перерабатывающие мощности для вторичного использования ресурсов и, наконец, очистку сточных вод.

3. 키스트이엔지 – 진공증발 농축장치와 Регенератор растворителя NMP

_{Источник: Официальный блог KistEngineer : https://blog.naver.com/dhsung73/223226796524}

KistEngineer Система вакуумно-испарительного концентрирования КИШИДРОМАТСамая выдающаяся особенность Меньше энергии(6,000~10,000 вон за тонну).
Замкнутая система управления тепловой энергией обеспечивает отсутствие необходимости в дополнительной энергии, помимо той, что требуется для работы одного только вакуумного насоса.

Это система циркуляции энергии, которая кипятит и конденсирует сточные воды за счет работы вакуумного насоса без отдельного источника тепла (электронагревателя, газа, пара), и объясняет, что это испарительная система концентрации, которая снижает стоимость очистки сточных вод и недорога в эксплуатации.

Чистая вода в 90% может быть восстановлена и повторно использована или сброшена/не сброшена, что дает следующие преимущества.

• Концентрируются только стоки с 10%
• Испарительная концентрация при низкой температуре из-за обработки под вакуумом
• Экологически безопасный дизайн
• Автоматическая очистка
• Низкие эксплуатационные расходы

KistEngineer Регенератор растворителя NMPСайт

Стоимость растворителя NMP (N-метил-2-пирролидинон), используемого для приготовления активного материала катода в этом процессе производства литий-ионов, вносит значительный вклад в себестоимость продукции.

Регенератор растворителя NMP компании KistEngine может применяться в процессе восстановления NMP, помогая снизить стоимость процесса вторичного аккумулятора.

Серия публикаций о промышленности вторичных аккумуляторов

Том 1 Информационный обзор по сточным водам вторичной батареи Саемангеума, том 1 : Посмотреть

Том 2 Что такое вторичные сточные воды от батарейного рассола? ARK Environment : Посмотреть

Том 3 Добыча лития и оценка воздействия на окружающую среду - Вторичные батареи Insightsvol.3 : Посмотреть

Vol.4 Нулевой сброс жидкости (ZLD) и сточные воды вторичных батарей - предпосылки, плюсы и минусы : Посмотреть

Vol.5 Список отечественных компаний, связанных с очисткой сточных вод вторичных батарей : Посмотреть