挑战
鲁北万润智慧新能源科技工厂位于中国山东省滨州市，是一个磷酸铁锂正极材料制造工厂。该工厂每年为宁德时代和比亚迪等公司生产 240,000 吨磷酸铁锂材料。该工厂在生产过程中会产生含有大约 16,000 毫克/升， 3,100 立方米/小时的硫酸铵的废水和周期性的磷酸铵排泥，具体污水量和污泥量主要取决于内部生产工艺。为了达到废液零排放 （ZLD）的要求，鲁北万润新能源科技和工艺设计公司，深圳华虹清源环保公司采用了创新的盐水浓缩技术组合工艺，包括反渗透 （RO） 和超高压反渗透 （UHPRO）膜工艺，将送到蒸发结晶工艺段的 废水量减少了约 90%。该零排放工艺除了实现工厂运行完全满足废水排放与养分和硫酸盐相关的监管要求外，还生产有价值的肥料和实现超过95%的高品质回用水率。同时这个零排放工艺过程需要消耗大量的能源，鲁北万润智慧能源科技从而寻找一种降低高压和超高压RO 浓缩过程中能耗的方法。
地点
项目所在地
项目名称
鲁北万润智慧能源科技（山东）有限公司
用户
深圳市华虹清源环保科技有限公司
工厂规模
每年24万吨磷酸铁锂
预估节能
1千3百万千瓦时
预估节能值
每年130万美元
解决方案
由于废水流量大且总溶解固体 （TDS） 含量高，单套超高压RO处理量高达 80 m3/h 和 90 bar，因此很难选择合适的离心泵用作高压泵 （HPP）。通过采用美国能量回收公司的超高压PX U250 这款专为超高压环境设计的压力交换器，超高压RO高压泵所需的流量可以大大减少，从而可以选择更小、更高效的柱塞泵为膜系统提供高压水源 。这个使用超高压RO 和超高压PXU250的创新设计， 大幅减少了工厂蒸发结晶系统的投资支出和运营成本。处理后的淡水能回用到电池材料生产线，形成更加闭环的供水系统，显著减少用水量，以及相关成本。
PX U250 与 PX Q260 相结合，成功提高能源回收效率并减少工厂用水量
随着废水处理量不断增加，大尺寸的超高压 RO 装置越来越受欢迎。美国能量回收公司的单台超高压PX U250 可在高达 120 bar 的压力下处理多达 56.8 m3/hr 的盐水流，从而简化和优化超高压RO装置，以实现尽可能低的吨水处理能耗。这不仅使 UHPRO 更实惠，而且还减少了送入蒸发结晶工艺段的水量，从而降低了投资和运营成本。超高压PX工艺和在高压反渗透中使用 PX Q260 相结合，确保了工厂采用最优设计实现效率提高并运营成本降低。
关键要点
- PX U250和PX Q260的组合显著提高了工厂运行的可持续性
- 使用超高压反渗透和超高压PX U250可大幅降低昂贵的蒸发结晶工艺段
通过将 PX 和超高压 PX 集成到我们的高压和超高压浓缩工艺段中，整个废水处理系统的能耗降低了 4-5%。这使得膜浓缩系统更实惠、更节能，并显著减少了送入蒸发结晶系统的水量，从而大大减少了投 资和运营费用。我们对 PX 技术的高效率和可靠性非常满意。此外，美国能量回收公司技术服务团队的支持和服务非常出色。
工厂运营维护团队
结论
鲁北万润智慧新能源科技工厂于 2023 年 7 月投产，是首批使用屡获殊荣的 PX技术超高压PXU250 能量回收装置的工厂之一。2024 年又进行了性能测试，当装置满负荷运行时，PX 效率均大于95%。这意味着采用能量回收设备后的投资回报期远低于两年，即使在较低进料含盐量的情况下也是如此。随着工厂不断增加废水含盐量浓度和膜系统运行压力，预计能量回收装置的效率将还会提高，从而回收更多能源。