新能源電池生產制造的多個工序環節,會持續產生成分復雜的含氟廢水,電解液配制、材料清洗、電極處理等工序都會向水體帶入氟化物組分,這類廢水如若未經妥當處置直接外排,氟元素會進入土壤與水環境體系,逐步形成累積效應,對區域水生態環境帶來潛在負擔,也與現行的污水排放管控要求存在沖突。伴隨環保管控體系持續細化,針對各類工業水體中氟化物的排放約束已經形成明確規范,電池制造企業在廢水治理環節,不僅要完成污染物的消減,同時還需要兼顧污泥產出、運行投入、操作維護等多維度現實訴求,傳統處理技術在實際落地過程中會顯現出各自的局限。
沉淀法是工業領域應用時間較長的含氟廢水處置手段,整套流程執行邏輯通俗易懂,面對水體中氟含量較高的工況可以發揮相應作用,但該工藝運行階段藥劑投加體量較大,處理之后出水氟化物很難穩定維持在較低水平,處理過程會生成體量可觀的污泥,污泥脫水處置環節還會額外增加現場運維壓力。離子交換處理模式日常管控流程相對簡便,更適配水體氟含量處于中等及偏低區間的處理場景,但材料本身的制備成本與再生階段的物料消耗會拉高整體運營開支。電滲析工藝對進水預處理條件要求不高,更適合處理規模不大的除氟項目,不過整套系統基建以及運行投入偏高,設備對現場操作人員專業素養有著較高要求。納濾與反滲透工藝對氟的截留作用表現突出,處理成效較少受到水體共存離子帶來的干擾,可是整套系統前期投入與日常能耗支出處于較高水平,處理后會生成濃縮廢液,濃縮液的后續處置會帶來新的工作內容,整套操作流程也相對繁瑣。在這樣的行業背景之下,適配電池廢水工況的特種吸附除氟材料逐步得到應用,用以補足現有各類處理工藝存在的短板。

特種吸附除氟材料,是結合電池行業廢水水質特征以及現場處理流程開發而成,依托材料本身特殊的微觀結構,實現對水體中氟離子的定向捕捉。實際工程運行過程中,經過預處理之后的生產廢水,完成過濾去除懸浮雜質,之后輸送至裝填有吸附材料的塔體內部,水流持續穿過吸附材料床層,水體當中游離狀態的氟離子被吸附材料富集截留,經過吸附單元處理之后的出水,氟化物指標可以滿足項目預設的管控要求。當吸附材料逐步趨于飽和,處理出水指標發生變化時,引入脫附藥劑對材料開展脫附再生作業,將已經吸附富集的氟離子從材料內部解析剝離,完成再生之后的吸附材料可以重新投入吸附作業,實現材料循環往復使用。
在電池廢水除氟處理場景當中,面對水體內部大量共存的干擾離子,依舊可以保持對氟離子的選擇捕獲能力,工況發生波動的條件下,材料性能可以維持相對穩定的狀態,能夠多次循環再生使用。對比其他處置路徑,在運行投入、處理效率、作業安全,以及規避次生污染物產生等層面,具備相應的應用優勢。整套工藝能夠適配氟含量區間跨度較大的進水條件,同時可以適配大小不同的工程處置規模,除了電池行業生產廢水之外,也可以拓展應用到部分工業廢液以及飲用水體的氟凈化處理場景。
從實際生產工況來看,電池行業產出的含氟廢水往往伴隨水體酸堿度偏移,水體內部混有多種鹽類以及其他陰陽離子組分,水質會跟隨生產班次、產線調整產生一定波動,很多企業在采用沉淀工藝完成初步處置之后,出水氟化物依舊無法滿足排放或者回用的要求,需要配置深度處理單元進一步凈化水體。采用該類特種吸附工藝,不需要對原有廢水處理系統做大規模改造,可作為深度處理單元銜接在前端預處理工序之后,經過預處理除去懸浮物的廢水直接進入吸附塔,依靠材料的選擇吸附作用完成氟離子深度脫除,處理完成的水體直接達到排放或者回用標準。吸附飽和后的脫附流程可以在裝置內部閉環完成,不需要將材料移出設備,減少現場操作工作量,脫附產出的含氟濃縮液還可以根據廠區實際條件做后續資源化處置,減少固廢、危廢的產出量,降低企業固廢處置方面的開支。
在現場使用與運維層面,要做好進水預處理管控,進吸附塔之前必須完成過濾作業,攔截水體中懸浮顆粒物,避免雜質附著覆蓋在吸附材料表面,堵塞材料孔隙結構,削弱吸附處理效能。同時需要持續關注進出水水質變化,根據水質監測結果判斷材料吸附飽和節點,按時開展脫附再生作業,把控脫附藥劑的選用以及作業流程,保障再生之后材料的處理能力。日常做好裝置管路、閥門的巡檢維護,規避跑冒滴漏的現象,保障整套吸附除氟系統長期平穩運轉,為電池制造企業含氟廢水穩定達標處置提供可行的技術路徑。