申请日2013.08.09
公开(公告)日2013.11.27
IPC分类号C25B1/04; C02F9/06
摘要
本发明公开了一种电解污水制取氢气和氧气的系统及方法，其中，系统包括一次沉淀池、A剂加药装置、A剂搅拌装置、B剂加药装置、B剂搅拌装置、二次沉淀池、树脂过滤器、RO反渗透净水机、纯水蓄水池和电解水装置;方法包括如下步骤：(1)污水一次沉淀;(2)向经过一次沉淀后的污水中添加A剂和B剂;(3)污水二次沉淀;(4)经树脂过滤器过滤;(5)经RO反渗透净水机制得纯水;(6)纯水电解制得氢气和氧气。本发明的优点在于，利用制取的氢气发电，电网高峰期上网，起到电网削峰填谷作用;一方面用较低成本处理了城市污水，另一方面，为电解水制取氢气和氧气提供水资源，节省大量地下水资源。
权利要求书
1.一种电解污水制取氢气和氧气的系统，其特征在于，其包括 一次沉淀池、A剂加药装置、A剂搅拌装置、B剂加药装置、B剂搅拌 装置、二次沉淀池、树脂过滤器、RO反渗透净水机、纯水蓄水池和 电解水装置，所述一次沉淀池与所述A剂搅拌装置的进水口管道连 接，连接所述A剂搅拌装置进水口处管道上设有所述A剂加药装置， 所述A剂搅拌装置出水口与所述B剂搅拌装置的进水口管道连接，连 接所述B剂搅拌装置进水口处的管道上设有所述B剂加药装置，所述 B剂搅拌装置的出水口与所述二次沉淀池管道连接，所述二次沉淀池 与所述树脂过滤器的进水口管道连接，所述树脂过滤器的出水口与所 述RO反渗透净水机的进水口管道连接，所述RO反渗透净水机的出水 口与所述纯水蓄水池的进水口连接，所述纯水蓄水池的出水口与所述 电解水装置的进水口连接。
2.根据权利要求1所述的一种电解污水制取氢气和氧气的系统， 其特征在于，所述A剂搅拌装置为A剂自流平搅拌机，所述B剂搅拌 装置为B剂自流平搅拌机。
3.一种电解污水制取氢气和氧气的方法，其特征在于，其包括 如下步骤：(1)污水一次沉淀;(2)向经过一次沉淀后的污水中添加 A剂和B剂;(3)污水二次沉淀;(4)经树脂过滤器过滤;(5)经RO 反渗透净水机制得纯水;(6)纯水电解制得氢气和氧气;
(1)污水一次沉淀：将污水排入所述一次沉淀池内静置，使得 污水中的泥沙、大颗粒状的污垢和各种漂浮物沉淀于所述一次沉淀池 底部;
(2)向经过一次沉淀后的污水中添加A剂和B剂：一次沉淀后 的污水流经连接所述一次沉淀池与所述二次沉淀池的管道时，由所述 A剂加药装置和所述B剂加药装置向经过一次沉淀后的污水中添加A 剂和B剂，并经所述A剂搅拌装置和所述B剂搅拌装置搅拌均匀，其 中A剂与污水的质量比为0.5∶1000-0.5∶900，B剂与污水的质量比 为0.5∶1000-0.5∶900，污水顺管道先与A剂混合，再与B剂混合， 然后流入所述二次沉淀池;
(3)污水二次沉淀;添加药剂的污水流入所述二次沉淀池，静 置2小时-4小时后，使污水出现分层，上层为透明干净并达到排放 标准的清水，下层为沉淀下的大块状颗粒和絮状化合物;
(4)经树脂过滤器过滤;经二次沉淀后制得的上层清水再经所 述树脂过滤器过滤，将水中游离的钙离子、镁离子、钠离子、氯离子 以及一些重金属铬离子、铁离子、锰离子、铅离子和汞离子过滤掉;
(5)经RO反渗透净水机进一步净化制得纯水：过滤后的清水经 所述RO反渗透净水机进一步净化制得纯水;
(6)纯水电解制得氢气和氧气：将制得的纯水存入所述纯水蓄 水池中，然后将所述纯水蓄水池中的纯水通入所述电解水装置中进行 电解，制得氢气和氧气。
4.根据权利要求3所述的一种电解污水制取氢气和氧气的方法， 其特征在于，所述A剂由如下质量分的组份构成，硫酸铝19-21份， 氯化铝29-31份。
5.根据权利要求3所述的一种电解污水制取氢气和氧气的方法， 其特征在于，所述B剂由如下质量分的组份构成，聚丙烯酰胺1.8- 2.2份，水玻璃4.9-5.2份。
6.根据权利要求3所述的一种电解污水制取氢气和氧气的方法， 其特征在于，所述A剂搅拌装置为A剂自流平搅拌机，所述B剂搅拌 装置为B剂自流平搅拌机。
说明书
电解污水制取氢气和氧气的系统及方法
技术领域
本发明涉及一种制取氢气和氧气的系统及方法，特别是涉及一种 电解污水制取氢气和氧气的系统及方法。
背景技术
氢气的应用领域很广，其中作为一种重要的石油化工原料，用于 生产甲醇以及石油炼制过程的加氢反应，此外在电子工业，冶金工业， 食品加工业，精细化工合成，航空航天工业领域应用。氢气用量最大 的用处是合成氨，世界上60%的氢用在合成氨上，中国的比例更高， 为了改善环境的要求，目前国内外对汽柴油的质量要求在不断提高， 炼油过程的加氢制精过程也需要大量的氢气。特别是煤转柴油也需要 大量的氢气。中安顾问在《2012-2016年中国氢气行业发展及预测 报告》中指出：2008-2011年，氢气行业需求量进一步发展增长，2011 年我国氢气需求量达到1407万吨。未来我国氢气的需求量将大幅增 长，预计2016年，氢气需求量将达到2802万吨。
目前，从技术上讲，各种制氢业已发展成熟的方法很多，如水煤 气法制氢，这种方法制氢成本较低、产量很大，设备较多，在合成氨 厂多用此法;由石油热裂的合成气和天然气制氢，此种方法制造成本 较高，但在可开发性方面，却尚未发现比电解水制氢更为优越的方法， 因而电解水制氢最具有应用前景的一种方法，它具有产品纯度高，操 作简便，无污染，无噪音，可循环利用等优点。但电解水制氢，需要 消耗大量的地下水资源，由于水资源有限，因此，电解水制氢受到限 制。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种电解污水制取氢气和氧气的 系统。
本发明的第二个目的在于提供一种电解污水制取氢气和氧气的 方法。
本发明的第一个目的由如下技术方案实施，一种电解污水制取氢 气和氧气的系统，其包括一次沉淀池、A剂加药装置、A剂搅拌装置、 B剂加药装置、B剂搅拌装置、二次沉淀池、树脂过滤器、RO反渗透 净水机、纯水蓄水池和电解水装置，所述一次沉淀池与所述A剂搅拌 装置的进水口管道连接，连接所述A剂搅拌装置进水口处管道上设有 所述A剂加药装置，所述A剂搅拌装置出水口与所述B剂搅拌装置的 进水口管道连接，连接所述B剂搅拌装置进水口处的管道上设有所述 B剂加药装置，所述B剂搅拌装置的出水口与所述二次沉淀池管道连 接，所述二次沉淀池与所述树脂过滤器的进水口管道连接，所述树脂 过滤器的出水口与所述RO反渗透净水机的进水口管道连接，所述RO 反渗透净水机的出水口与所述纯水蓄水池的进水口连接，所述纯水蓄 水池的出水口与所述电解水装置的进水口连接。
所述A剂搅拌装置为A剂自流平搅拌机，所述B剂搅拌装置为B 剂自流平搅拌机。
本发明的第二个目的由如下技术方案实施，一种电解污水制取氢 气和氧气的方法，其包括如下步骤：(1)污水一次沉淀;(2)向经过 一次沉淀后的污水中添加A剂和B剂;(3)污水二次沉淀;(4)经树 脂过滤器过滤;(5)经RO反渗透净水机制得纯水;(6)纯水电解制 得氢气和氧气;
(1)污水一次沉淀：将污水排入所述一次沉淀池内静置，使得 污水中的泥沙、大颗粒状的污垢和各种漂浮物沉淀于所述一次沉淀池 底部;
(2)向经过一次沉淀后的污水中添加A剂和B剂：一次沉淀后 的污水流经连接所述一次沉淀池与所述二次沉淀池的管道时，由所述 A剂加药装置和所述B剂加药装置向经过一次沉淀后的污水中添加A 剂和B剂，并经所述A剂搅拌装置和所述B剂搅拌装置搅拌均匀，其 中A剂与污水的质量比为0.5∶1000-0.5∶900，B剂与污水的质量比 为0.5∶1000-0.5∶900，污水顺管道先与A剂混合，再与B剂混合， 然后流入所述二次沉淀池;
(3)污水二次沉淀;添加药剂的污水流入所述二次沉淀池，静 置2小时-4小时后，使污水出现分层，上层为透明干净并达到排放 标准的清水，下层为沉淀下的大块状颗粒和絮状化合物;添加A剂可 与污水中的铬离子、钙离子、铁离子和镁离子发生氧化还原反应，速 凝成大块颗粒后沉淀于池底;添加B剂可与污水中碳素(如红色、蓝 色、黑色等)反应，进一步处理掉各种阴、阳离子。大块状颗粒和絮 状化合物用于制作空心砖的建筑材料。
(4)经树脂过滤器过滤;经二次沉淀后制得的上层清水再经所 述树脂过滤器过滤，将水中游离的钙离子、镁离子、钠离子、氯离子 以及一些重金属铬离子、铁离子、锰离子、铅离子和汞离子过滤掉;
(5)经RO反渗透净水机进一步净化制得纯水：过滤后的清水经 所述RO反渗透净水机进一步净化制得纯水;
(6)纯水电解制得氢气和氧气：将制得的纯水存入所述纯水蓄 水池中，然后将所述纯水蓄水池中的纯水通入所述电解水装置中进行 电解，制得氢气和氧气。
所述A剂由如下质量分的组份构成，硫酸铝19-21份，氯化铝 29-31份。
所述B剂由如下质量分的组份构成，聚丙烯酰胺1.8-2.2份，水 玻璃4.9-5.2份。
所述A剂搅拌装置为A剂自流平搅拌机，所述B剂搅拌装置为B 剂自流平搅拌机。
本发明利用电网谷段电量和风电的富余电量进行电解水制氢，在 用电峰期用燃氢发动机发电向网上送电，进行电解水制氢，对电网起 到削峰填谷的作用，配合电网平稳运行。
本发明的优点在于，(1)本发明一方面用较低成本处理了城市污 水，另一方面，为电解水制取氢气和氧气提供水资源，节省大量地下 水资源。(2)利用本发明技术每处理污水10000吨的同时，生产氢气 约308吨，减少二氧化碳排放量7675吨，减少二氧化硫排放量92吨， 减少粉尘排放量1642吨。(3)本发明所用到的A剂和B剂为液体， 可直接加入到污水中立刻起作用，净化速度快;A剂和B剂中含有多 种净水化合物，可与污水发生速凝反应，结成大块颗粒而沉降于水底， 使水立即从上到下变成透明体，适用范围广，特别对高污染度的污水 净化效果显著;净化污水所需费用低廉，可使净化污水成本下降1-15 倍;A剂和B剂制备工艺简单，密封生产，无毒害，无污染。(4)制 取的氢气经压缩后储备到压力容器内，车载使用，同使用天然气一样。 另一种办法是储到山洞或矿井内，储备量大，可供多台燃氢发动机发 电电网高峰期上网，起到电网削峰填谷作用。
