申请日2016.12.06
公开(公告)日2017.03.22
IPC分类号H01M6/04; C02F1/461
摘要
本发明涉及一种利用高含盐量废水剩余价值的新型发电设备，属于环境保护中的污水处理领域。本发明利用高含盐量废水(例如印染废水)中含有大量强电解质溶质的特点，将经过粗过滤的高盐废水做为电解质载体，利用原电池的原理产生并收集电流。在此过程中，不但可以利用废水的高盐度特征发电，同时也可在发电过程中达到削减废水的含盐量的目的。本发明中所涉及的设备设计脱离了对废水传统的单纯处理降解的思路，将高盐废水中具有强电解质的特点加以利用，处理过程不需要添加任何助剂，将废水潜在的价值进行更彻底的挖掘，从而达到大规模节能减排的目的。本发明的设备成本低廉，工艺流程简单，体系性能稳定，因而具有强大的潜在应用价值。
权利要求书
1.一种利用高含盐量废水(例如印染废水)剩余价值的新型发电设备，其特征是，利用高含盐量废水(如印染废水)中含有大量强电解质溶质的特点，通过其化学能与电能之间的转换过程即原电池的方式，使高含盐量废水自身含有的强电解质形成原电池单元的电解液;在电解液里加入适当电极，电极材料可使用锌、铁、石墨、碳毡、镁、铜等任意具有原电池效应的常规电极对;将一定数量的原电池单元进行串联或者并联后将电能直接应用或者通入储电装置;在此过程中不但可得到电能加以利用，同时也可达到削减废水中含盐量的目的。
2.根据权利要求1所述的高含盐量废水(例如印染废水)化学能与电能间转换过程构成的新型发电设备，其特征是，所选用的电极材料是锌、铁、石墨、碳毡、镁、铜等任意具有原电池效应的常规电极对。
3.根据权利要求1所述的高含盐量废水(例如印染废水)化学能与电能间转换过程构成的新型发电设备，其特征是，在每一个电池单元纵向连接时选用的是溢流滴流装置，保证设备一次性注水的效果。
4.根据权利要求1所述的高含盐量废水(例如印染废水)化学能与电能间转换过程构成的新型发电设备，其特征是，每个原电池单元内电极对的数量为1——20对，电极对数量适度增加可加大原电池单元的电流输出能力。
5.根据权利要求1所述的高含盐量废水(例如印染废水)化学能与电能间转换过程构成的新型发电设备，其特征是，所述原电池单元中可以加置盐桥以增大原电池输出电能功率，也可不加盐桥以增大水循环的速度。
说明书
一种利用高含盐量废水剩余价值的新型发电设备
技术领域
本发明属于环境保护类别中污水处理的技术领域，具体为一种利用利用高含盐量废水(例如印染废水)剩余价值的新型发电设备。
背景技术
目前，我国工业废水污染水体的现象严重，流经全国40多个大城市的河流，则有90%以上受到污染，而其中以纺织印染行业排放的印染废水为代表的高含盐量废水是我国工业系统中重点污染源之一，据不完全统计，全国高含盐量废水每天排放量达到3×106～4×106m3。，同时此类废水中含有大量的无机盐类杂质，处理难度大，甚至有研究者形容高含盐量废水问题的解决是与之相关的行业是否可以继续生存和发展的最重要因素之一。现如今，大部分高含盐量废水的处理需要采用吸附法、化学絮凝法、氧化还原法等多种处理方法，且针对不同水质往往需要采用完全不同的处理工艺，实际使用过程中净化工艺性价比较低。
虽然国内近年来针对此类废水降解的研究很多，但有些整体处理效率不高，有些工艺过于复杂，甚至有的会产生二次污染，无法达到全面净化污水的目的。针对此类含盐量高的特殊废水，几乎所有涉及到的专利均将重心集中在如何降解其复杂的内部结构上，并通过各种复杂的方法达到整体氧化降解的目的。针对此类废水的剩余价值的挖掘一直属于一种类似真空的研究地带，很少有人考虑通过利用其剩余价值将其与新能源发电领域联系起来。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用高含盐量废水剩余价值的新型发电设备。新设备设计成本低廉，工艺流程简单，在不增加或者尽可能少增加能耗的基础上，最大程度挖掘了印染废水的残余使用价值。由于新方法利用了高盐废水(例如印染废水)自身化学能与电能间的循环转换过程，因此只需要控制包括废水PH值在内的一些基本参数即可，进一步保证了产品配方的连续性。新设备体系性能稳定，具有强大的潜在应用价值。
本发明所采用的技术方案，一种利用高含盐量废水(例如印染废水)的新型发电设备，该设备设计的具体原理为：将含有大量盐类强电解质的高含盐量废水(例如印染废水)做为电解质主体，并在以其为基础的体系中添加合适材料的电极构成液流型原电池，其中电极材料为锌、铁、石墨、碳毡、镁、铜等任意具有原电池效应的常规电极对;根据需要将多个原电池单元通过串联及并联的方式组成电池组，使其输出的电能达到合适强度的低压小电流，其中电压为0.1——20V，电流为0.01——5A;随后将产生的电流直接通过稳压板加以利用或通入电能储能装置进行储存。
本发明的有益效果体现在：
(1)与传统的水处理装置相比，新设备变废为宝，在不增加或者尽可能少增加能耗的基础上，最大程度挖掘了印染废水的残余使用价值。由于新设备利用了高含盐量废水(例如印染废水)自身化学能与电能间的循环转换过程，因此只需要控制包括废水PH值在内的一些基本参数即可，实施工艺简单，进一步保证了产品配方的连续性，因而具有巨大的潜在价值。
(2)高盐度废水通过原电池装置的利用，成为了为企业提供电能的一个重要来源，将废水的价值加以利用并同时降低其含盐度，最大程度上减轻其后期水处理的压力。
(3)将此装置与其他电絮凝装置相连，即可通过废水自给自足的方式完成对一些类型的有色废水进行脱色处理的目的，去除率能够达到90%以上。
(4)在生产过程中使用此种新型发电设备，在处理废水的同时减轻企业在电能使用上的一部分压力，从侧面降低整体成本，提高产品在市场上的整体竞争能力。
具体实施方式
下面将结合实施例进一步阐明本发明的内容，但这些实施例并不限制本发明的保护范围。
实施例1：
1)将活性红2BF染料溶于自来水中，加入10g/L的氯化钠用以模拟印染废水中高盐度的环境。
2)调节PH值中和过高的氢氧根浓度并使整体PH值达到不高于10的标准即可。
3)将模拟废水染液分入两部分中，其中一部分包含N个小池子，每个池子中放置一对锌/碳毡电极对。将印染废水原电池单电池根据不同方式串联或并联后，正负电极各自接出导线，导线另一端各连接一块石墨电极板，形成一对石墨对电极。
4)将此石墨对电极插入另外一部分废水所在的池中，随着输出电流不同。单电极对平均输出电压约1.5V。
5)将此装置发出的电能经过整流电路后，利用石墨电极通入另外一部分废水中，5min——20min后将石墨对电极取出并对混合相进行抽滤，固相部分单独处理，液相部分根据脱色情况循环进入原电池电解液中或直接回收利用进行新一轮染色。
实施例2：
将实施例1步骤1中活性红2BF调整为亚甲基蓝，其余同实施例1，串并联方式根据实际情况略作调整。
实施例3：
将实施例1步骤1中活性红2BF调整为直接型翠兰染料，其余同实施例1，串并联方式根据实际情况略作调整。
实施例4：
将实施例1步骤1中活性红2BF调整为靛蓝染料染色废液，其余同实施例1，串并联方式根据实际情况略作调整。
性能测试例5：
使用电压表测量显示，设备输出电能能够很容易地存入电能的储能装置，并通过后续整流装置后正常加以利用。使用Thermo Scientific Evolution 220紫外可见分光光度计测定四种实施例处理前和处理后的模拟印染废水在200-800nm范围的吸收光谱，结果显示处理前后废水样品吸光度差别大，紫外光区图谱显示液相中的有机溶质大幅度减小或基本消失。通过对实验结果定量定性分析后可得出结论：经过新方法处理后的印染废水与之前未处理的样本相比，一次脱色率均超过95%，平均首次COD去除率超过85%，此新型发电设备，可以最大限度挖掘印染废水剩余价值，达到大规模节能减排的目的。
