锂离子电池由于具有能量密度高、自放电低、重量轻、体积小等优点，目前广泛应用于电子设备和电动汽车中。 锂离子电池一般由正极片、负极片、隔膜纸等部件组成。 正极材料是正极片的关键。 镍钴锰三元正极材料具有良好的循环性能、安全可靠、成本适中。 优点：是最有前途的新型锂离子电池正极材料之一。 趁着新能源汽车发展机遇，三元前驱体作为锂离子动力电池正极材料的关键原材料，近年来发展迅速，三元前驱体产能也不断扩大。
目前生产三元材料的工艺流程是：首先采用共沉淀法获得镍钴锰氢氧化物的三元前驱体，然后经过混合、煅烧、与碳酸锂混合等工序生产三元正极材料。 共沉淀反应后的母液为高盐、高氨氮重金属废水。 随着国家对环保的要求越来越严格，此类废水的零排放逐渐成为环评审批或行业准入的必要条件。 因此，探索经济可行且稳定的废水处理方案已成为各三元前驱体生产企业的热门话题。 虽然不少环保设计公司开发了零排放三元前驱体废水工艺技术，但工艺处理方案单一，且各公司实际情况不同，实际运行过程中存在不少问题。 但目前几乎没有关于三元前驱体废水零排放工艺的全流程研究报告。 废水处理技术研究的缺乏也制约了行业的发展壮大。
因此，本文对三元前驱体生产线产生的废水进行分析，综合考虑处理工艺的可行性和运行成本等因素，提供多种有效的废水处理组合解决方案，以期为相关企业、科研人员提供参考。并为工程技术人员提供参考。
1、废水来源及水质
1.1 镍钴锰三元前驱体生产工艺
在三元前驱体的生产过程中，由于复合沉淀法可以降低结晶过程中的成核速率，提高样品的堆积密度，因此已成为前驱体生产的主流工艺。 生产工艺流程如图1所示。
工艺简介：镍、钴、锰金属的混合盐溶液与一定浓度的氨水络合，然后在一定浓度的碱作用下，形成氢氧化物沉淀。 主要反应方程式如下：
1.2 废水水质特征
由上述反应方程式可以确定，过滤后的母液废水中含有氨氮、硫酸钠和未完全沉淀的镍、钴、锰金属污染物。 对该行业废水特征进行调查后，各元素含量汇总如表1。
从表1可以看出，镍钴锰三元前驱体废水的主要特点是：pH值高、镍含量高、钴锰金属微量、氨氮高、盐分高。
2、三元前驱体废水处理难点
2.1 废水水质变化较大
三元前驱体是一种定制的中间产品。 每个客户对产品特性都有不同的要求。 产品系列常按产品中镍、钴、锰的比例进行分类。 常用的有、、、、等，不同系列产品产生的废水中含有重金属、氨氮等，废水的含量和pH值不同。 目前行业主流是生产高镍产品，产生的废水中镍和氨氮含量较高。
2.2 氨自由基和重金属的富集影响回用水和盐的水质
由于三元前驱体废水处理流程长，且要实现废水零排放，必须考虑富集问题。 另外，部分企业采用氯化物和硫酸盐混合体系进行生产，给后续产品的纯度回收带来很大困难。
2.3 不凝性气体、盐析、结垢、腐蚀等引起的设备性能下降
三元前驱体废水为高盐废水。 处理过程中采用高温方法。 需要考虑盐沉淀和结垢等不利影响。 特别是对于使用氯盐系统的企业来说，还必须考虑高温腐蚀对设备的影响。 不利影响。
3、废水零排放工艺设计
3.1 设计思路
优先考虑资源回收。 首先，回收的副产品可以带走或重复利用，抵消部分废水处理成本，降低总体处理成本； 其次，可以避免二次污染。 因此，在处理三元前驱体废水镍钴锰时，需要考虑回收镍钴锰金属，将氨氮回收成氨水返回生产线循环利用； 硫酸钠生产成符合国家标准的硫酸钠盐，可对外销售。 基于上述目标，对各种污染物处理方法进行一一比较分析，以便企业根据自身实际情况进行优化组合。
3.2 各污染物处理方法
3.2.1镍钴锰金属处理
三元前驱体废水的pH值在10～11之间，而镍、钴、锰的氢氧化物完全沉淀的pH值分别为9.65、9.52、10.64。 因此，沉淀后的母液几乎不含游离的Ni2+、Co2+和Mn2+，而是以M(NH3)2+n和M(Ni、Co、Mn)的络合物态存在。 M(NH3)2+n的热力学性质非常稳定。 目前工业化分离重金属可考虑以下两种方法。
(1)硫化物沉淀法硫化物沉淀法是指在废水中加入硫化钠(硫化钾)，使废水中的重金属离子与硫离子发生反应，生成不溶性沉淀物，然后过滤分离的方法。 在镍钴锰前体废水中添加硫化钠可生成NiS、CoS和MnS。 这三种硫化物的溶度积常数都很小，分别为1.07×10-21、2.0×10-25和2.5×10-13。 它们不受铵自由基络合的影响。 处理后重金属含量可达1毫克。 /L以下。 该工艺的优点是泥沙少、品位高、金属回收率高； 缺点是沉积物细，不易沉降。
(2)为了从络合物破除法的三元前驱体废水中沉淀分离这三种金属，最关键的一步是去除氨络合物。 氨氮去除后，当pH为10左右时，镍、钴、锰金属会以Ni(OH)2、Co(OH)2、Mn(OH)2的形式沉淀出来，可企业回收用作原料或对外销售。
3.2.2 氨氮处理方法
目前处理含氨废水的方法有生物法、物理法、化学法等。镍钴锰三元前驱体废水含有高盐、氨氮的重金属。 该废水成分复杂，毒性强，无法采用生物方法处理。 其他如反渗透法、离子交换法、断点氯化法、电化学处理法等，由于投资大、运行成本高，仅适用于低浓度氨氮的处理。 因此，可以考虑工业化的方法有磷酸铵镁沉淀法和汽提氨蒸法。
(1)磷酸铵镁沉淀法
磷酸镁铵法去除氨氮是通过添加含有Mg2+和PO43-的辅料与废水中的NH4+反应生成磷酸镁铵沉淀，从而降低废水中氨氮浓度。 反应过程如下：
该方法的优点是常温反应、操作简单可控、沉淀效率高、投资成本低。 运营成本主要是镁盐和磷酸盐辅料，适合周边地区镁盐和磷酸盐便宜的企业。 磷酸镁沉淀铵是一种名贵的农用复合肥料，也可用作结构制品的阻燃剂或耐火砖。 缺点是处理后出水氨氮浓度一般在50mg/L左右，并且会引入镁、磷杂质，可能影响后端盐的纯度。
(2)汽提回收氨水法
汽提回收氨主要是利用氨和水分子相对挥发度的不同来不断平衡精馏塔内的气液相。 最后，氨以NH3的形式从水中分离出来，回收一定浓度的氨水。
三元前驱体废水pH呈碱性，氨主要以游离氨和少量离子NH4+的形式存在。 同时，由于Ni、Co等金属离子的存在，与氨/铵形成络合物。 主要反应过程如下：
在三元前驱体生产过程中，主要使用氨作为络合剂。 将废水中的氨回收成满足生产浓度的氨水是最直接、最经济的方法。 该方法工程应用较多，氨氮可降至10mg/L以下。 回收的氨水纯度高，适合蒸汽成本低的企业。 由于氨氮必须控制在10mg/L，因此出水pH值必须大于10，需要进行酸回调才能达标排放。
3.2.3 除盐工艺
目前工业海水淡化工艺常用多效蒸发结晶和机械蒸汽再压缩蒸发结晶。 由于三元前驱体废水盐分为硫酸钠，也可以考虑冷冻结晶去除。
(1)多效强制循环蒸发工艺
多效蒸发结晶是将第一级蒸发器产生的二次蒸汽引入后续蒸发器的加热室作为热源。 后效的操作压力和溶液的沸点均低于前效。 只有第一效需要消耗蒸汽，因此可以有效利用。 减少了二次蒸汽的潜热，减少了能源的浪费。 主要能源为蒸汽，适合蒸汽成本较低的企业。 多效蒸发的饱和蒸汽温度一般为100-120℃。 以四效蒸发为例，蒸发1吨水大约需要300kg蒸汽（考虑各种温差损失和热损失）。
(2)机械蒸汽再压缩蒸发工艺
机械蒸汽再压缩蒸发工艺（MVR）是利用压缩机压缩低温二次蒸汽，提高温度、压力和热函，然后进入加热室作为热源。 通过回收二次蒸汽的潜热能实现节能，主要能源为电。 MVR的优点是能耗低。 每处理一吨含盐废水消耗20至30千瓦时的电力，这是蒸发1吨水所需的热能。 李方田等人研究发现，当沸点上升较低（小于10℃）时，MVR功率低于四效蒸发蒸汽。 特别适用于蒸发沸点上升较低的溶液，如硫酸钠溶液。 等待。 缺点是对进水水质要求较高，不能处理含有氯离子等腐蚀性物质的废水。
(3)机械冷冻法
冷冻法是利用溶解度、温度和理化性质变化的特点。 低温下溶解度急剧下降。 使用机械设备将原料液冷冻至-10~-5℃时，芒硝析出。 适用于SO42浓度高于30g/L的溶液。 冷冻法的优点是可以实现硫酸钠和氯化钠的分离； 缺点是工艺复杂，运行成本高。
4、工艺方案组合比较
根据上述常用污染物处理工艺的描述，镍钴锰三元前驱体废水的处理有以下几种方法组合。 对比分析见表2。
5 结论
（1）详细分析了快速发展的新产业镍钴锰三元前驱体生产企业产生的高盐、高氨氮重金属废水，以及需要解决的重点和难点问题。根据废水的特点，提出了废水处理中应考虑的问题。
(2)根据镍钴锰三元前驱体废水的特点，列出了当前工业生产中常用的处理各种污染物的几种可行的处理工艺，并分析了其优缺点。
（3）结合各污染物的处理工艺，根据投资、运行成本、企业硬件条件及适用废水特性等进行比较分析，为企业提供参考，具有较强的应用参考意义。 价值。 （来源：广东嘉纳能源科技有限公司）