CN114835246A - 一种基于太阳能的污水处理***和处理方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提出一种基于太阳能的污水处理***，包括光伏发电***、污水曝气装置、冷却水管道，光伏发电***连接汇流箱，汇流箱连接电解槽，以使光伏发电***产生的电流通过汇流箱供应至电解槽，使得电解槽电解生成氧气；污水曝气装置设置在污水池中，电解槽与污水曝气装置相连接，以使电解槽电解生成的氧气通过污水曝气装置中向污水中通氧；冷却水管道设置在电解槽上，冷却水管道与污水池相连，以使污水池中的污水用于电解槽的冷却降温。通过光伏发电***发电后通入电解槽中进行水的电解作用，实现可再生资源电解制备氧气和氢气，氢气可以用于制备氨气，氧气可以直接通入污水池中与微生物作用。
Description
技术领域
本申请涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种基于太阳能的污水处理***和处理方法。
背景技术
在污水厂进行污水处理过程中，需要通过曝气装置是向生化曝气池中通入空气，以达到预期的目的。通过曝气装置不仅使池内液体与空气接触充氧，而且由于搅动液体，加速了空气中氧向液体中转移，从而完成充氧的目的，通过通入空气，保障池内有机物与微生物与溶解氧接触的目的，从而保证池内微生物在有充足溶解氧的条件下，对污水中有机物的氧化分解作用，而直接向污水厂中通入氧气能够保障池内的微生物充分与氧气作用，但是直接通入氧气需要进行制氧，消耗一定的资源。
发明内容
本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本申请的目的在于提出一种基于太阳能的污水处理***，通过光伏发电***发电后通入电解槽中进行水的电解作用，实现可再生资源电解制备氧气和氢气，氢气可以用于制备氨气，氧气可以直接通入污水池中与微生物作用，并且污水池中的污水能够通入电解槽中对电解槽进行冷却降温，实现资源的循环利用。
为达到上述目的，本申请提出的一种基于太阳能的污水处理***，包括：
光伏发电***，所述光伏发电***连接汇流箱，所述汇流箱连接电解槽，以使所述光伏发电***产生的电流通过所述汇流箱供应至所述电解槽，使得所述电解槽电解生成氧气；
污水曝气装置，所述污水曝气装置设置在污水池中，所述电解槽与所述污水曝气装置相连接，以使所述电解槽电解生成的所述氧气通过所述污水曝气装置中向污水中通氧；
冷却水管道，所述冷却水管道设置在所述电解槽上，所述冷却水管道与所述污水池相连，以使所述污水池中的污水用于所述电解槽的冷却降温；
合成氨反应器，所述合成氨反应器与所述电解槽相连，以使所述电解槽中电解生成的氢气与通入所述合成氨反应器中的氮气反应制备氨气。
进一步地，还包括光热***，所述光热***与所述合成氨反应器相连，用于接收太阳能并产生热量并将产生的热量供应所述合成氨反应器进行合成氨反应。
进一步地，还包括储热***，所述储热***与所述光热***和所述合成氨反应器相连，以通过所述光热***将产生的热量通过所述储热***中存储，并将储存的热量通入所述合成氨反应器中进行合成氨反应。
进一步地，所述电解槽为碱性电解槽。
进一步地，所述电解槽中的电解液为30％氢氧化钾溶液，所述电解槽工作温度为70-90℃。
进一步地，所述光热***为槽式***、碟式***或者塔式***中的一种或几种。
进一步地，所述储热***包括：
高温熔盐罐，所述高温熔盐罐与所述光热***的吸热器相连；
低温熔盐罐，所述低温熔盐罐与所述吸热器相连；
热交换器，所述热交换器与所述高温熔盐罐和所述低温熔盐罐相连，以通过所述热交换器将所述高温熔盐罐中的高温熔盐储热介质热交换得到高温蒸汽，以使所述高温蒸汽通入所述合成氨反应器中提供热量。
进一步地，所述熔盐储热介质为熔融碳酸盐、氯化钾、氟化钠或氯化钠中的一种或几种。
进一步地，还包括气体纯化装置，所述气体纯化装置分别与所述电解槽和所述合成氨反应器相连，以使所述电解槽中电解生成的氢气通过所述气体纯化装置进行纯化处理后通入所述合成氨反应器中进行反应。
一种基于太阳能的污水处理方法，包括如下过程：
将光伏发电***产生的电流通过汇流箱供应至电解槽，电解槽电解产生的氧气通过污水池中的污水曝气装置通入污水池中进行曝气，同时通过污水池中的污水对电解槽进行冷却降温；
将氮气以及电解槽电解产生的氢气通入合成氨反应器中反应制备氨气。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本申请一实施例提出的一种基于太阳能的污水处理***的结构示意图；
图2是本申请一实施例提出的一种基于太阳能的污水处理***的结构示意图；
图3是本申请一实施例提出的一种基于太阳能的污水处理***的结构示意图；
图中，1、光伏发电***；2、污水曝气装置；3、冷却水管道；4、汇流箱；5、电解槽；6、污水池；7、合成氨反应器；8、光热***；9、储热***；91、高温熔盐罐；92、低温熔盐罐；93、热交换器。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
图1-3是本申请一实施例提出的一种基于太阳能的污水处理***结构示意图。
一种基于太阳能的污水处理***，包括光伏发电***1、污水曝气装置2、冷却水管道3；光伏发电***1连接汇流箱4，汇流箱4连接电解槽5，以使光伏发电***1产生的电流通过汇流箱4供应至电解槽5，使得电解槽5电解生成氧气，污水曝气装置2设置在污水池中6，电解槽5与污水曝气装置2相连接，以使电解槽5电解生成的氧气通过污水曝气装置中向污水中通氧，冷却水管道3设置在电解槽5上，冷却水管道3与污水池6相连，以使污水池6中的污水用于电解槽5的冷却降温。
可以理解的是，在污水厂中污水处理过程中需要向其中通入氧气，通过太阳能光伏发电直接给电解槽5供电，使得电解槽5中生成的氧气能够通过污水曝气装置通入污水中，并且污水池6中的污水可以直接用于电解槽5的回流降温处理，从而实现了对太阳能的有效利用，并且解决了污水处理的供氧问题。
在一些实施例中，还包括合成氨反应器7，合成氨反应器7与电解槽5相连，以使电解槽5中电解生成的氢气与通入合成氨反应器7中的氮气反应制备氨气。
具体来说，电解产生的氢气直接能够供应合成氨反应，实现太阳能制氨的应用，另外，合成氨反应器7制得的氨气可以制备成液氨，液氨比氢气更利于运输，氨气也可直接进行燃烧供能。
在一些实施例中，还包括光热***8，光热***8与合成氨反应器7相连，用于接收太阳能并产生热量并将产生的热量供应合成氨反应器7进行合成氨反应。
可以理解的是，由于制备氨的过程中需要高温加热，通过光热***8吸收太阳能产生热量，热量能够供应制备氨的加热，另外通过光伏发电***发电产生的电流能够供应电解槽5进行电解，电解产生的氢气直接能够供应合成氨反应，实现太阳能制氨的应用。
在一些实施例中，还包括储热***9，储热***9与光热***8和合成氨反应器7相连，以通过光热***8将产生的热量通过储热***9中存储，并将储存的热量通入合成氨反应器7中进行合成氨反应。
在一些实施例中，电解槽5为碱性电解槽，电解槽5中的电解液为30％氢氧化钾溶液，电解槽5工作温度为70-90℃，通过光伏发电***1发电能够为电解槽5的电解提供电能，使得电解槽5电解后产生的氢气能够供应合成氨反应器7进行反应制备氨气，电解所得氧气可以直接用于污水处理过程中的曝气，实现太阳能的合理利用。
在一些实施例中，光热***8为槽式***、碟式***或者塔式***中的一种或几种。
示例性的，光热***8中设置有镜场，镜场接收太阳能将太阳能聚集直接照射到吸热器的表面(即每根换热管的表面)。
在一些实施例中，储热***9包括高温熔盐罐91、低温熔盐罐92和热交换器93，高温熔盐罐91与光热***8的吸热器相连，低温熔盐罐92与吸热器相连，热交换器93与高温熔盐罐91和低温熔盐罐92相连，以通过热交换器93将高温熔盐罐91中的高温熔盐储热介质热交换得到高温蒸汽，以使高温蒸汽通入合成氨反应器7中提供热量。
可以理解的是，低温熔盐罐92直接与吸热器连接后，通过泵将低温熔盐罐92中的熔盐储热介质泵入吸热器中在太阳能的照射作用下加热形成高温熔盐储热介质，然后把高温熔盐储热介质通过热交换器93进行热交换，高温熔盐储热介质中的热量传递给热交换器93中的水流，使得水流加热形成高温蒸汽，高温蒸汽用于给合成氨反应器7供应热量，另外，高温熔盐储热介质经过热交换器93进行热交换后降温成低温熔盐储热介质，然后再通入吸热器中进行循环加热，实现对合成氨反应器7不断的供应热量。
在一些实施例中，熔盐储热介质可以为熔融碳酸盐、氯化钾、氟化钠或氯化钠中的一种或几种。
在一些实施例中，还包括气体纯化装置，气体纯化装置分别与电解槽5和合成氨反应器7相连，以使电解槽5中电解生成的氢气通过气体纯化装置进行纯化处理后通入合成氨反应器7中进行反应。
本申请还公开了一种基于太阳能的污水处理方法，包括如下过程：
将光伏发电***1产生的电流通过汇流箱4供应至电解槽5，电解槽5电解产生的氧气通过污水池6中的污水曝气2装置通入污水池6中进行曝气，同时通过污水池6中的污水对电解槽5进行冷却降温；
将氮气以及电解槽5电解产生的氢气通入合成氨反应器7中反应制备氨气。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种基于太阳能的污水处理***，其特征在于，包括：
光伏发电***，所述光伏发电***连接汇流箱，所述汇流箱连接电解槽，以使所述光伏发电***产生的电流通过所述汇流箱供应至所述电解槽，使得所述电解槽电解生成氧气；
污水曝气装置，所述污水曝气装置设置在污水池中，所述电解槽与所述污水曝气装置相连接，以使所述电解槽电解生成的所述氧气通过所述污水曝气装置中向污水中通氧；
冷却水管道，所述冷却水管道设置在所述电解槽上，所述冷却水管道与所述污水池相连，以使所述污水池中的污水用于所述电解槽的冷却降温；
合成氨反应器，所述合成氨反应器与所述电解槽相连，以使所述电解槽中电解生成的氢气与通入所述合成氨反应器中的氮气反应制备氨气。
2.如权利要求1所述的一种基于太阳能的污水处理***，其特征在于，还包括光热***，所述光热***与所述合成氨反应器相连，用于接收太阳能并产生热量并将产生的热量供应所述合成氨反应器进行合成氨反应。
3.如权利要求1所述的一种基于太阳能的污水处理***，其特征在于，还包括储热***，所述储热***与所述光热***和所述合成氨反应器相连，以通过所述光热***将产生的热量通过所述储热***中存储，并将储存的热量通入所述合成氨反应器中进行合成氨反应。
4.如权利要求1所述的一种基于太阳能的污水处理***，其特征在于，所述电解槽为碱性电解槽。
5.如权利要求1所述的一种基于太阳能的污水处理***，其特征在于，所述电解槽中的电解液为30％氢氧化钾溶液，所述电解槽工作温度为70-90℃。
6.如权利要求1所述的一种基于太阳能的污水处理***，其特征在于，所述光热***为槽式***、碟式***或者塔式***中的一种或几种。
7.如权利要求1所述的一种基于太阳能的污水处理***，其特征在于，所述储热***包括：
高温熔盐罐，所述高温熔盐罐与所述光热***的吸热器相连；
低温熔盐罐，所述低温熔盐罐与所述吸热器相连；
热交换器，所述热交换器与所述高温熔盐罐和所述低温熔盐罐相连，以通过所述热交换器将所述高温熔盐罐中的高温熔盐储热介质热交换得到高温蒸汽，以使所述高温蒸汽通入所述合成氨反应器中提供热量。
8.如权利要求1所述的一种基于太阳能的污水处理***，其特征在于，所述熔盐储热介质为熔融碳酸盐、氯化钾、氟化钠或氯化钠中的一种或几种。
9.如权利要求1所述的一种基于太阳能的污水处理***，其特征在于，还包括气体纯化装置，所述气体纯化装置分别与所述电解槽和所述合成氨反应器相连，以使所述电解槽中电解生成的氢气通过所述气体纯化装置进行纯化处理后通入所述合成氨反应器中进行反应。
10.一种基于太阳能的污水处理方法，其特征在于，包括如下过程：
将光伏发电***产生的电流通过汇流箱供应至电解槽，电解槽电解产生的氧气通过污水池中的污水曝气装置通入污水池中进行曝气，同时通过污水池中的污水对电解槽进行冷却降温；
将氮气以及电解槽电解产生的氢气通入合成氨反应器中反应制备氨气。
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2022
- 2022-05-07 CN CN202210495304.4A patent/CN114835246A/zh active Pending
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