广东
三元正极材料生产企业设备清洗废水处理项目
项目概况
该项目位于江苏省常州市，服务对象为国内头部三元正极材料生产企业，年产能5万吨三元前驱体（镍钴锰酸锂）。生产过程中，反应釜、搅拌罐、输送管道等设备的定期清洗会产生高浓度清洗废水，日均排放量约200立方米。原废水未经有效处理直排周边河道，导致水体重金属超标，被生态环境部门要求限期整改。
水质特征分析
清洗废水主要来源于设备内壁残留的三元材料粉末、分散剂（如聚乙烯吡咯烷酮PVP）及少量工艺用水，水质波动较大。经检测，进水主要污染物浓度如下：总镍（Ni）45-60mg/L、总钴（Co）30-40mg/L、总锰（Mn）25-35mg/L、悬浮物（SS）300-500mg/L、化学需氧量（CODcr）2500-3500mg/L、pH值6.5-7.5。其中，重金属离子以溶解态为主，分散剂导致的有机污染占比达60%以上，属于典型的“重金属+难降解有机物”复合污染废水。
工艺路线设计与实施
针对废水特性，采用“混凝沉淀-芬顿氧化-MBR生化-反渗透回用”的组合工艺，实现重金属去除、有机物降解与水资源循环利用的协同目标。
混凝沉淀预处理：设置机械搅拌混凝池2座，串联运行。向废水中投加聚合氯化铝（PAC，投加量100mg/L）与聚丙烯酰胺（PAM，投加量2mg/L），通过压缩双电层与架桥作用，使重金属离子形成氢氧化物沉淀（如Ni(OH)₂、Co(OH)₃），同时捕集SS形成大颗粒絮体。混凝反应时间15min，沉淀池采用斜板沉淀，表面负荷1.2m³/(m²·h)，沉淀污泥经板框压滤机脱水（含水率降至60%）后，作为危险废物送至有资质单位处置。此单元对重金属去除率达98%以上，SS去除率超95%，出水重金属浓度降至0.5mg/L以下。
芬顿氧化降解有机物：由于分散剂PVP为难生物降解的大分子有机物，设置芬顿氧化塔2套。先将混凝出水pH调节至3.0（投加硫酸），依次投加七水合硫酸亚铁（FeSO₄·7H₂O，200mg/L）与双氧水（H₂O₂，500mg/L），利用Fe²+催化H₂O₂产生羟基自由基（·OH），将大分子有机物断链为小分子。反应时间2h，温度控制在25-30℃，出水pH回调至7.0（投加氢氧化钠）。该单元CODcr去除率达60%以上，显著提升废水可生化性。
：采用膜生物反应器（MBR）进一步去除剩余有机物与氨氮。MBR池有效容积50m，内置聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维膜，膜通量15L/(m·h)，污泥浓度（MLSS）维持在8000mg/L。通过曝气（气水比15:1）提供溶解氧，同时实现膜表面错流清洗。MBR出水CODcr降至80mg/L以下，氨氮浓度低于5mg/L。
反渗透深度回用：设置卷式反渗透（RO）装置1套，采用抗污染膜元件，操作压力1.5MPa。MBR出水经保安过滤器（精度5μm）预处理后进入RO系统，产水率为70%，产水水质满足《城市污水再生利用工业用水水质》（GB/T 19923-2005）标准，回用于设备清洗环节；浓水（含少量盐分与有机物）达标排放至市政污水处理厂。
运行效果与创新点
项目自2022年投运以来，连续稳定运行超过2年。监测数据显示，最终出水重金属（Ni、Co、Mn）浓度均低于0.1mg/L，CODcr≤50mg/L，SS≤10mg/L，各项指标优于《电池工业污染物排放标准》（GB 30484-2013）限值。水资源回用率达70%，年节约新鲜水约5万吨，减少重金属排放总量1.2吨，COD排放总量18吨。
技术创新体现在：①首次将“混凝沉淀+芬顿”组合用于三元材料清洗废水，解决了重金属与有机物的协同去除难题；②MBR与RO的耦合实现了“处理+回用”的双重目标，降低企业用水成本；③优化芬顿试剂投加比例，减少了铁泥产量（较传统工艺减少30%）。
经济与环境效益
项目总投资约800万元，运行成本约8元/吨水（其中药剂费3元、电费2元、人工费1元、膜更换与维护费2元）。年运行费用约58万元，而水资源回用与排污费减免带来的年收益约75万元，投资回报期约12年。环境效益方面，彻底消除了重金属对周边水体的污染风险，助力企业通过“绿色工厂”认证。
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