一、锂电池废水介绍

锂电池废水主要来源于锂电池生产、使用及回收过程中的废水排放，属于高污染、高毒性工业废水。其成分复杂，含有重金属离子、有机溶剂、高盐分及氟化物等有害物质，若未经妥善处理，将严重危害环境和人体健康。随着新能源汽车行业的快速发展，锂电池废水处理已成为环保领域的重点课题。

二、锂电池废水来源

锂电池废水主要来自以下环节：

1. 生产过程

• 设备清洗、地面冲洗等产生的含重金属（钴、镍、锂）废水。

• NMP（N-甲基吡咯烷酮）等有机溶剂在涂布、烘干过程中挥发后回收的废水。

• 碳酸酯类（如DMC、DEC）、六氟磷酸锂（LiPF₆）等溶剂的配制和储存产生的废水。

• 硫酸锰、硫酸钴、硫酸镍等原材料生产中的蒸发、浓缩、结晶、干燥等工艺产生高盐废水。

• 三元材料（前驱体）、磷酸铁锂等合成过程中产生的洗涤水、萃取液。

• 正负极材料制备：

• 电解液生产：

• 涂布与烘干：

• 电芯封装与化成：

2. 回收过程

• 废旧电池拆解、破碎后的浸出液（如酸/碱液浸出）、除杂、分离萃取等工序产生的废水，含高浓度重金属和氟化物。

• 放电废水（如卤水放电废水）占整体废水的10%-20%。

• 湿法冶金：

三、锂电池废水成分

锂电池废水污染物种类多样，主要包括：

1. 重金属离子

• 镍、钴、锰、锂：来自正极材料（如三元材料、磷酸铁锂）。

• 铅、镉：部分电池类型或回收过程中的杂质。

2. 有机污染物

• NMP、碳酸酯类：涂布、电解液生产中的有机溶剂。

• 氟化物：电解液中的六氟磷酸锂（LiPF₆）水解产生HF。

3. 高盐分

• 氯化物、硫酸盐：来自电解液成分（如LiPF₆、LiClO₄）及生产过程中的盐类副产物。

4. 酸碱物质

• 强酸/强碱：生产及回收过程中的中和反应、浸出液等。

5. 其他污染物

• 悬浮物（SS）：颗粒物、未反应的金属粉末。

• 油类物质：来自电解液隔膜或设备清洗。

四、锂电池废水处理案例分析

案例一：三元锂电池生产企业废水处理（混凝沉淀+生物处理+离子交换+反渗透）

背景：

• 企业规模：年产三元锂电池5GWh，废水日均排放量1000吨，含高浓度镍（500mg/L）、钴（200mg/L）、锰（800mg/L）及有机溶剂（NMP 1000mg/L）。

• 问题：

• 重金属和有机物浓度超标（国标Ni≤1mg/L，Co≤0.5mg/L）；

• 直接排放导致周边土壤盐碱化，面临环保处罚。

处理方案：

1. 预处理：

• 格栅+调节池：拦截大颗粒杂质，均衡水质。

• 隔油+气浮：去除油脂和悬浮物（SS降至50mg/L）。

2. 物化处理：

• 混凝沉淀：投加PAC和PAM，去除重金属离子（Ni、Co去除率95%）。

• 化学沉淀：加碱调节pH至10，使重金属生成氢氧化物沉淀。

3. 生物处理：

• A/O生化池：降解有机物（NMP、COD去除率60%）。

4. 深度处理：

• 离子交换：去除残留重金属（Ni、Co浓度<0.1mg/L）。

• 反渗透（RO）：脱盐率98%，回收高纯水（电导率<10μS/cm）。

5. 污泥处理：

• 化学沉淀污泥经板框压滤后，送危废填埋场处理。

效果：

• 水质达标：出水Ni<0.1mg/L，Co<0.05mg/L，COD<50mg/L。

• 资源回收：RO产水回用率60%，年节约新鲜水18万吨。

• 环保效益：通过地方环保验收，避免年罚款150万元。

案例二：废旧锂电池回收企业废水处理（中和+混凝+重金属去除+反渗透+资源化）

背景：

• 企业类型：废旧锂电池湿法回收企业，日处理电池50吨，废水含高浓度LiPF₆（10g/L）、氟化物（500mg/L）、镍（2000mg/L）。

• 问题：

• 氟化物和重金属严重超标（国标F⁻≤10mg/L，Ni≤0.1mg/L）；

• LiPF₆水解产生HF，腐蚀设备并威胁工人健康。

处理方案：

1. 预处理：

• 调节池+PH中和：用NaOH将pH调至7-8，抑制LiPF₆水解。

• 混凝沉淀：投加PFS和PAM，去除悬浮物（SS<20mg/L）。

2. 重金属去除：

• 化学沉淀：分步投加NaOH和Na₂S，生成NiS、CoS沉淀（Ni、Co去除率99%）。

• 离子交换：树脂吸附残留Li⁺（回收率30%，年回用LiOH 15吨）。

3. 氟化物处理：

• 铝盐混凝：投加Al₂(SO₄)₃，生成AlF₃沉淀（F⁻去除率98%）。

4. 深度处理：

• 超滤+反渗透：截留大分子物质，脱盐率95%，产水回用于浸出工序。

5. 污泥处理：

• 重金属污泥固化后送危废焚烧，氟化物污泥稳定化填埋。

效果：

• 污染控制：出水F⁻<5mg/L，Ni<0.05mg/L，达标排放。

• 资源回收：年回收LiOH价值约80万元，减少危废处理成本40%。

• 安全提升：消除HF腐蚀风险，设备维护成本降低60%。

五、处理技术选择与关键点

1. 核心工艺组合：

• 预处理：隔油、中和、混凝沉淀（去除悬浮物和部分重金属）。

• 重金属去除：化学沉淀+离子交换（针对Ni、Co、Li）。

• 深度处理：反渗透（脱盐和有机物去除）。

• 资源化：离子交换树脂回收锂、镍等金属。

2. 技术对比：

   工艺类型	适用场景	优势	局限性
   反渗透	高盐废水	脱盐率高，可回用	投资高，膜易污染
   离子交换	重金属回收	直接回收资源	需定期再生，成本高
   化学沉淀	高浓度重金属	工艺成熟，成本低	污泥量大，需危废处理

3. 关键成功要素：

• pH控制：中和废水抑制LiPF₆水解，避免HF生成。

• 分质处理：高浓度重金属废水单独处理，降低成本。

• 污泥无害化：固化/焚烧危废，防止二次污染。

六、总结

锂电池废水处理需结合预处理、化学沉淀、离子交换、反渗透等技术，通过案例可见：

• 三元锂电池生产废水通过“混凝+生化+膜处理”实现达标回用；

• 废旧电池回收废水采用“中和+沉淀+资源化”兼顾环保与经济效益；

• 技术选型需关注：污染物种类、浓度波动、资源回收潜力。