一種食堂余熱用于污水處理的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]能源化工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前已經(jīng)應(yīng)用的技術(shù)是利用高品位的過(guò)熱蒸汽產(chǎn)生高電壓、高電流或者直接用高品位蒸汽的熱量來(lái)預(yù)熱參與某些物理化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物。又如采用外接發(fā)電站提供的直流電壓處理污水的電解裝置。但現(xiàn)有技術(shù)存在以下不足之處:1、目前市場(chǎng)上的余熱發(fā)電裝置是利用高品位的過(guò)熱蒸汽來(lái)產(chǎn)生高電壓和強(qiáng)電流，無(wú)法有效利用低品位的余熱氣體；2、余熱發(fā)電裝置對(duì)余熱二次能源的利用率不高，特別是低品位的余熱；3、生活中的低壓電解裝置多采用的是外接直流電供電，造成能源的浪費(fèi)；因此，以上任意一種做法都無(wú)法實(shí)現(xiàn)利用低品位余熱氣體循環(huán)處理污水。但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新型材料和新型技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，使的各自具備了各種不同的優(yōu)良性能，例如:1、兩種金屬組合而成的熱電偶能夠由于金屬兩端存在溫度差而產(chǎn)生一定量的低電壓和低電流；2、金剛石膜具有寬的電勢(shì)窗口，低的背景電流，良好的催化活性，耐腐蝕，耐高溫等化學(xué)特性；3、氫氧燃料電池能夠利用氫氣和氧氣作為燃料，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，并且其能量的轉(zhuǎn)化效率很高，可達(dá)60%--80%。由于以上新型材料和新型技術(shù)的存在，使得利用低品位余熱來(lái)溫差發(fā)電，繼而將所產(chǎn)生的低電壓和低電流用于處理污水，同時(shí)將電解污水產(chǎn)生的氫氣收集起來(lái)，作為氫氧燃料電池的燃料，繼續(xù)發(fā)電用于處理污水，實(shí)現(xiàn)能源的循環(huán)利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]首先是余熱發(fā)電系統(tǒng)，其包括第一組溫差發(fā)電器3，第一熱管組4，第二組溫差發(fā)電器6，第二熱管組7。當(dāng)生產(chǎn)生活中的低品位余熱氣體進(jìn)入排氣煙道前段2時(shí)，第一熱管組4的吸熱片和余熱煙氣接觸并吸收余熱煙氣中的大部分熱量，使得熱電偶處于排氣煙道內(nèi)的一端溫度迅速上升，而熱電偶處于排氣煙道外部環(huán)境中的另一端，在其周圍環(huán)境存在一些降溫物質(zhì)，使其溫度迅速降低；由于熱電偶兩端存在較大的溫度差，所以就產(chǎn)生了一定量的低電壓和弱電流，為金剛石膜電解污水裝置提供了低電壓能源。同理可得，當(dāng)生產(chǎn)生活中的低品位余熱氣體進(jìn)入排氣煙道后段5時(shí)，第二熱管組7的吸熱片和余熱煙氣接觸并吸收余熱煙氣中的大部分熱量，使得熱電偶處于排氣煙道內(nèi)的一端溫度迅速上升，而熱電偶處于排氣煙道外部環(huán)境中的另一端，在其周圍環(huán)境存在一些降溫物質(zhì)，使其溫度迅速降低；由于熱電偶兩端存在較大的溫度差，所以就產(chǎn)生了一定量的低電壓和弱電流，為螺旋攪動(dòng)裝置提供動(dòng)力能源。從而完成了利用低品位余熱氣體的發(fā)電。
[0004]其次是金剛石膜低壓電解污水裝置1，其包括金剛石膜電極13，螺旋攪動(dòng)裝置14，污水過(guò)濾裝置15，氫氣溢流管道12。當(dāng)余熱發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的低壓電和弱電流分別接到金剛石膜電極13的陽(yáng)極和陰極上時(shí)，同時(shí)污水介質(zhì)經(jīng)污水過(guò)濾裝置15排放到金剛石膜低壓電解污水裝置I中，整個(gè)裝置便通電開始處理污水，處理污水中的各種雜質(zhì)，例如:減少COD，BOD，總氮，總磷，氨氮的含量。當(dāng)余熱發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的低電壓和弱電流分別接到螺旋攪動(dòng)裝置14的正負(fù)極上時(shí)，整個(gè)螺旋攪動(dòng)裝置便開始轉(zhuǎn)動(dòng)工作，使金剛石膜低壓電解污水裝置I中的污水始終處于一種流動(dòng)狀態(tài)，有利于提高污水的處理效率以及電解污水后產(chǎn)生的氫氣能夠順利地從氫氣溢流管道12導(dǎo)出。從而完成了利用低電壓和弱電流處理污水。
最后是可再生能源供電系統(tǒng)，其包括氫氣提純裝置8，氫氣儲(chǔ)存裝置9，氫氧燃料電池組10，控制開關(guān)11。當(dāng)電解污水后產(chǎn)生的氫氣進(jìn)入氫氣提純裝置8時(shí)，可以除去氫氣中混有的雜質(zhì)氣體，實(shí)現(xiàn)氫氣的純凈化。提純后的氫氣接著流入到氫氣儲(chǔ)存裝置9中進(jìn)行儲(chǔ)存，同時(shí)作為氫氧燃料電池組的燃料來(lái)源，并使氫氣儲(chǔ)存裝置9與氫氧燃料電池組10的負(fù)極連通。當(dāng)沒(méi)有余熱用于發(fā)電或者余熱發(fā)電產(chǎn)生的電量很小時(shí)，便接通氫氧燃料電池組10的控制開關(guān)11，使氫氧燃料電池組10的正負(fù)極導(dǎo)通，開始發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能繼續(xù)為金剛石膜電解系統(tǒng)I供電，持續(xù)電解污水并再次產(chǎn)生氫氣，能夠達(dá)到能源的循環(huán)利用目的，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、綠色環(huán)保的現(xiàn)代化理念。
【附圖說(shuō)明】
[0005]圖1是本發(fā)明余熱及可再生能源發(fā)電低壓電解污水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。其中:1.金剛石膜低壓電解污水裝置，2.排氣煙道前段，3.第一組溫差發(fā)電器，4.第一熱管組，5.排氣煙道后段，6.第二組溫差發(fā)電器，7.第二熱管組，8.氫氣提純裝置，9.氫氣儲(chǔ)存裝置，10.氫氧燃料電池組，11.控制開關(guān)，12.氫氣溢流管道，13.金剛石膜電極，14.螺旋攪動(dòng)裝置，15.污水過(guò)濾裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0006]實(shí)施例一，是利用食堂煙氣余熱發(fā)電后的低壓，電解以動(dòng)植物油和洗滌劑為主要污染物的生活污水。食堂煙氣溫度為100°c，經(jīng)熱管組后由溫差發(fā)電器產(chǎn)生電壓5V、電流IA的直流電。500mL污水介質(zhì)經(jīng)污水過(guò)濾裝置后排放到污水電解槽內(nèi)后，即啟動(dòng)整個(gè)電解裝置，螺旋攪動(dòng)槳的轉(zhuǎn)速為180r/min，所施加電源為直流電壓5V，電流1A。通過(guò)我校分析測(cè)試中心檢驗(yàn)證實(shí)，原食堂生活污水COD數(shù)值為4512.34 mg/L，B0D數(shù)值為840 mg/L ;而通過(guò)余熱發(fā)電低壓電解裝置電解兩個(gè)小時(shí)后食堂生活污水COD數(shù)值為163.66 mg/L，B0D數(shù)值為200 mg/L。經(jīng)過(guò)與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比，知道各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到污水三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)施例二，是利用工業(yè)余熱發(fā)電后的低壓，電解以有機(jī)物為主要污染物的農(nóng)藥污水。工業(yè)余熱煙氣溫度為135°C，經(jīng)熱管組后由溫差發(fā)電器產(chǎn)生6V、1.2A的直流電。500mL污水介質(zhì)經(jīng)污水過(guò)濾裝置后排放到污水電解槽內(nèi)后，即啟動(dòng)整個(gè)電解裝置，螺旋攪動(dòng)槳的轉(zhuǎn)速為200r/min，所施加電源為直流電壓6V，電流1.2A。通過(guò)我校分析測(cè)試中心檢驗(yàn)證實(shí)，原農(nóng)藥污水COD數(shù)值為3516.23 mg/L, BOD數(shù)值為560 mg/L ;而通過(guò)余熱發(fā)電低壓電解裝置電解兩個(gè)小時(shí)后農(nóng)藥污水COD數(shù)值為148.54 mg/L, BOD數(shù)值為174 mg/L。經(jīng)過(guò)與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比，知道各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到污水三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.余熱及可再生能源低壓發(fā)電的污水處理系統(tǒng)，它包括余熱發(fā)電系統(tǒng)、金剛石膜低壓電解污水系統(tǒng)、可再生能源供電系統(tǒng)。
2.余熱及可再生能源低壓發(fā)電的污水處理系統(tǒng)中的余熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征是:包括第一組溫差發(fā)電器(3)，第一熱管組(4)，第二組溫差發(fā)電器(6)，第二熱管組(7);能夠通過(guò)熱管組中的吸熱片大量吸收低品位余熱氣體的熱量，并能利用溫差發(fā)電原理產(chǎn)生一定的低電壓和弱電流。
3.余熱及可再生能源低壓發(fā)電的污水處理系統(tǒng)中的金剛石膜低壓電解污水系統(tǒng)(1)，其特征是:包括金剛石膜電極(13)，螺旋攪動(dòng)裝置(14)，污水過(guò)濾裝置(15)氫氣溢流管道(12);因?yàn)榻饎偸ぞ哂袑挼碾妱?shì)窗口，低的背景電流，良好的催化活性，耐腐蝕，耐高溫等化學(xué)特性。
4.所以能利用余熱發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的低壓電處理污水，并且通過(guò)螺旋攪動(dòng)裝置(14)不停的工作運(yùn)轉(zhuǎn)，使電解裝置中的污水始終處于一種流動(dòng)狀態(tài)，從而提高電解效率，同時(shí)負(fù)極也將產(chǎn)生一定量的氫氣，從氫氣溢流管道(12)導(dǎo)出。
5.余熱及可再生能源低壓發(fā)電的污水處理系統(tǒng)中的可再生能源供電系統(tǒng)，其特征是:包括氫氣提純裝置(8)，氫氣儲(chǔ)存裝置(9)，氫氧燃料電池組(10)，控制開關(guān)(11);能夠利用處理污水后產(chǎn)生的提純氫氣作為燃料來(lái)源，產(chǎn)生一定量的低電壓和弱電流。
6.當(dāng)沒(méi)有余熱用于發(fā)電或者余熱發(fā)電產(chǎn)生的電量很小時(shí)，可再生能源供電系統(tǒng)將繼續(xù)為金剛石膜電解系統(tǒng)(I)供電，持續(xù)電解污水，同時(shí)也將產(chǎn)生一定量的氫氣。
7.余熱及可再生能源低壓發(fā)電的污水處理系統(tǒng)能夠利用余熱來(lái)溫差發(fā)電，低壓處理污水，同時(shí)電解產(chǎn)生的氫氣作為燃料電池的燃料，繼續(xù)發(fā)電低壓處理污水。
8.達(dá)到能源的循環(huán)利用目的，節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，保護(hù)環(huán)境。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種食堂余熱和可再生能源用于污水的處理方法，其原理是通過(guò)溫差發(fā)電器熱電偶將生產(chǎn)生活中的低品位余熱氣體熱量收集起來(lái)，并將熱能轉(zhuǎn)化為電能，隨后將產(chǎn)生的低電壓連接到電解污水裝置的金剛石膜電極上開始處理富含有機(jī)物的污水，同時(shí)電解污水產(chǎn)生的氫氣作為氫氧燃料電池的燃料，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，繼續(xù)電解處理污水。本發(fā)明不僅將生活中浪費(fèi)掉的低品位余熱資源充分的利用了起來(lái)，降低了能源的消耗；而且還能夠采用低電壓電解處理污水，減少了污水的排放量，從源頭出發(fā)，保護(hù)了我們賴以生存的大自然環(huán)境。實(shí)現(xiàn)了低品位余熱資源發(fā)電—電解污水—?dú)溲跞剂想姵亟M發(fā)電—電解污水，整個(gè)節(jié)能系統(tǒng)的循環(huán)進(jìn)行。
【IPC分類】C02F1-461, C25D1-04, H02N11-00
【公開號(hào)】CN104702150
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510031479
【發(fā)明人】林龍沅, 趙安文, 單科文, 王芮莎, 劉琦
【申請(qǐng)人】西南科技大學(xué)
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年1月22日