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新材料行业EPC · 大型锂电正极材料纯水及中水回用系统总承包-1

新材料行业EPC · 大型锂电正极材料纯水及中水回用系统总承包

针对先进制程对微量污染物的“零容忍”以及不间断供水的严苛要求,EPC总包团队量身定制了 “多级屏障深度净化 + 高纯分配环网 + 智慧厂务” 的综合解决方案:项目背景:该新材料企业新建年产10万吨高镍

  • 配套产品:工程设计与咨询
  • 项目地址:中国 · 四川宜宾某国家级动力电池及新材料产业基地
  • 所属行业:新材料 / 新能源电池材料 / 锂电正极材料及前驱体

项目概况

针对先进制程对微量污染物的“零容忍”以及不间断供水的严苛要求,EPC总包团队量身定制了 “多级屏障深度净化 + 高纯分配环网 + 智慧厂务” 的综合解决方案:

项目背景:该新材料企业新建年产10万吨高镍三元前驱体及正极材料项目。在共沉淀反应后的水洗工序中,需要消耗大量高纯度纯水以洗去杂质离子,同时厂区面临严格的环保排放指标,需配套建设大型中央纯水站及浓水回用系统。

处理规模:纯水系统设计总产水量为 2000 m³/h(分为5条400 m³/h并联生产线);浓水回收系统处理量 600 m³/h。

原水水质:采用地表水(江水)与厂区中水(冷却排污水、RO浓水)混合水源,水质受季节丰水期/枯水期影响波动极大,浊度和有机物含量变化明显。

出水要求:满足锂电材料高纯洗涤用水标准(电导率 ≤ 2.0 μS/cm @25℃,氯离子(Cl⁻) ≤ 0.5 ppm,钙镁离子总量 ≤ 0.1 ppm,SiO2 ≤ 5 ppm)。

项目难点:

水质敏感性强:正极材料对氯离子极度敏感,微量超标即会导致电池产气和腐蚀,脱盐系统必须具备极高的离子截留率;

用水负荷冲击大:车间水洗工序呈间歇性、大流量特征,管网极易产生水锤效应和压力骤降;

环保与节水压力:地表水取水指标受限,要求系统具备极高的水回收率,浓水需进行深度减量以配合后端蒸发结晶(MVR)实现零排放。

定制解决方案

针对新材料行业大水量、高水质敏感度及严苛环保要求的特点,EPC总包团队量身定制了 “抗冲击预处理 + 靶向深度脱盐 + 浓水梯级减

量 + 智慧水务调度” 的综合解决方案:

1. 强化预处理系统(抗地表水剧烈波动)

工艺路线:高效混凝沉淀池 + 多介质过滤器 + 盘式过滤 + 超滤(UF)。

技术亮点:针对地表水雨季高浊度特点,前端增设带自动加药的高效沉淀池;采用抗污染型外压式UF膜,配合高频气水反洗与强化化学增强

反洗(CEB),确保在进水浊度剧烈波动下,UF产水SDI稳定在 < 2,保护后续RO系统。

2. 核心脱盐与靶向除离子系统(挑战极低氯离子)

工艺路线:一级RO + 脱碳塔 + 二级RO + 连续电除盐(EDI)。

技术亮点:

靶向除氯:选用对一价离子(如Cl⁻)具有极高截留率的特种抗污染RO膜元件,并结合二级RO设计,将氯离子浓度从原水的几十ppm深度削

减至 < 0.2 ppm,远优于工艺要求的0.5 ppm。

EDI深度抛光:末端采用EDI模块进行连续脱盐,无需酸碱再生即可保证产水电导率稳定在 1.0 μS/cm 以下,彻底消除钙镁等硬度离子对材料

压实密度的影响。

3. 浓水梯级回收与近零排放(ZLD)减量(极致节水)

工艺路线:浓水RO + 高效软化 + 管网式反渗透(DTRO)高压膜。

技术亮点:将一级RO产生的浓水进行二次回收;针对高盐度浓水,引入DTRO(管网式反渗透) 技术,其特殊的流道设计抗污染能力极

强,可在120bar超高压下运行,将浓水进一步浓缩减量 60%以上,大幅降低了后端MVR蒸发结晶的能耗和投资成本。

4. 大流量恒压供水与水锤防护(保障生产连续性)

管网水力学设计:针对车间间歇性大流量取水,供水主管采用大口径碳钢衬塑/衬氟管道;通过BIM进行管网水力模型模拟,在关键节点增设

水锤消除器、多功能水泵控制阀及微阻缓闭止回阀,彻底消除停泵水锤对管网的破坏。

恒压变频调度:采用“变频主泵+工频辅泵+气压罐”的供水模式,结合PID闭环控制,确保在车间瞬间开启多台水洗设备时,管网末端压力波

动控制在 ±0.05 MPa 以内。

5. 新材料厂区级防腐与HSE设计(安全合规)

材质升级:针对新材料厂区可能存在的酸碱气溶胶及腐蚀性环境,室外及车间内明敷管道全面采用 UPVC/CPVC 或 钢衬PO/PTFE 材质;加药

间及酸碱储罐区设置高标准防渗漏围堰与漏液报警系统。

项目运行成效和优势

 项目运行成效(数据说话)

极致水质保障:系统满负荷运行下,产水电导率稳定在 0.8~1.2 μS/cm,关键指标氯离子(Cl⁻)持续 < 0.3 ppm,钙镁离子未检出,完美保障了高镍三元前驱体的晶体形貌和正极材料的电化学一致性。

节水与减排效益显著:得益于浓水梯级回收和DTRO高压浓缩技术,纯水系统综合原水回收率从常规的70%提升至 88%,每年为业主节约新鲜水取水费用及后端蒸发结晶能耗成本超 800万元。

供水平稳可靠:智慧恒压供水系统成功抵御了车间每日数百次的“大流量冲击测试”,管网压力平稳,彻底杜绝了水锤爆管事故,保障了新材料产线的连续满产。

2. EPC总承包模式的核心优势

大尺度厂区管网统筹与BIM赋能:新材料厂区占地面积广,地下管网错综复杂。EPC总包方利用BIM技术进行全厂地下/架空管网的三维碰撞检查与最优路径规划,实现了“预制化加工+现场模块化拼装”,将室外管网施工周期缩短了 30%。

生产与水务系统的深度联锁:总包团队深刻理解锂电材料生产工艺,纯水系统不仅实现了内部自动化,更与车间水洗工序的DCS系统实现了用水量预测与供水泵组的提前联动,避免了“水等料”或“料等水”的生产节拍脱节。

HSE(健康、安全、环境)高标准交付:严格执行新能源化工行业最高HSE标准,在10个月的大规模土建与机电交叉作业中,实现了 “零重伤、零火灾、零环保违规” 的交付目标。

全生命周期(LCC)降本增效:智能化的膜污染预测与自动CIP(原位清洗)系统,使RO和UF膜元件的使用寿命延长了 25%;DTRO系统的引入大幅削减了浓水体积,使全厂零排放系统的综合运营成本(OPEX)降低了 40%。

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