公布日：2023.12.15
申请日：2023.09.18
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/461(2023.01)I;C02F1/72(2023.01)I;C02F1/24(2023.01)I;C02F1/20(2023.01)I;C25B1/04(2021.01)I
摘要
本发明公开了一种废水净化处理及制氢系统及方法，不仅能够对废水进行氧化处理，同时能够电解制氢，此外还能够利用气浮作用实现废水净化。包括：包括：A)废水净化处理及制氢装置，包含：主筒体，具有由下往上依次设置的电解区和气浮区，所述主筒体上分别设置有与所述电解区下部对应导通的第一输出口、与所述电解区上部对应导通的输入口和与所述气浮区上部对应导通的第二输出口；电解装置，所述电解装置包含直流电源以及间隔布置在所述电解区中的阳极和阴极，所述阳极和所述阴极分别与所述直流电源的正负极相连；氢气回收装置，所述氢气回收装置包含与各阴极一一对应的气体隔离部件；氧气上浮通道以及浮沫清理机构；B)固液分离装置和C)消泡装置。
权利要求书
1.一种废水净化处理及制氢系统，其特征在于：包括：A)废水净化处理及制氢装置：所述废水净化处理及制氢装置包括主筒体、电解装置、氢气回收装置、氧气上浮通道和浮沫清理机构；所述主筒体内具有由下往上依次设置的电解区和气浮区，所述主筒体上分别设置有与所述电解区下部对应导通的第一输出口、与所述电解区上部对应导通的输入口和与所述气浮区上部对应导通的第二输出口；所述电解装置包含直流电源以及间隔布置在所述电解区中的阳极和阴极，所述阳极和所述阴极分别与所述直流电源的正负极相连，工作时，所述阳极通过阳极电化学反应对通过所述输入口进入所述电解区的废水进行氧化处理并产生氧气，所述阴极通过阴极电化学反应产生氢气；所述氢气回收装置包含与各阴极一一对应的气体隔离部件，所述气体隔离部件套在对应的阴极外部并具有围绕该阴极设置的侧壁和位于该侧壁上端的端盖，所述侧壁下端设有敞口和/或所述侧壁本身采用的可透过离子和水但不能透过气泡的膜材料，所述端盖上设有排气口，所述排气口用于通过排气管与储氢罐相连；所述氧气上浮通道由位于所述电解装置的阳极与所述氢气回收装置之间的空间形成，用于将所述阳极产生的氧气向上导入气浮区；所述浮沫清理机构安装在所述气浮区的顶部，用于将所述气浮区的顶部产生的浮沫从所述第二输出口排出；或者，所述废水净化处理及制氢装置包括主筒体、电解装置、氢气回收装置、曝气装置和浮沫清理机构；所述主筒体内具有由下往上依次设置的电解区和气浮区，所述主筒体上分别设置有与所述电解区下部对应导通的第一输出口、与所述电解区上部对应导通的输入口和与所述气浮区上部对应导通的第二输出口；所述电解装置包含直流电源以及间隔布置在所述电解区中的阳极和阴极，所述阳极和所述阴极分别与所述直流电源的正负极相连，工作时，所述阳极通过阳极电化学反应对通过所述输入口进入所述电解区的废水进行氧化处理，所述阴极通过阴极电化学反应产生氢气；所述氢气回收装置包含与各阴极一一对应的气体隔离部件，所述气体隔离部件套在对应的阴极外部并具有围绕该阴极设置的侧壁和位于该侧壁上端的端盖,所述侧壁下端设有敞口和/或所述侧壁本身采用的可透过离子和水但不能透过气泡的膜材料，所述端盖上设有排气口，所述排气口用于通过排气管与储氢罐相连；所述曝气装置设置在所述电解区与所述气浮区之间，用于所述主筒体内进行曝气；所述浮沫清理机构安装在所述气浮区的顶部，用于将所述气浮区的顶部产生的浮沫从所述第二输出口排出；B)固液分离装置：所述固液分离装置与所述第一输出口连接，用于回收所述第一输出口排出的物料并进行固液分离处理，从而收集得到固液分离处理后的第一渣料；C)消泡装置：所述消泡装置与所述第二输出口连接，用于回收从所述第二输出口排出的物料并进行消泡处理，并收集得到消泡处理后的第二渣料。
2.如权利要求1所述的一种废水净化处理及制氢系统，其特征在于：所述废水为洗煤水；所述第一渣料和所述第二渣料均主要含有煤粉。
3.如权利要求1所述的一种废水净化处理及制氢系统，其特征在于：所述主筒体内位于所述电解区的下部具有沉淀区，所述第一输出口包含与所述沉淀区下部对应导通的排渣口。
4.如权利要求3所述的一种废水净化处理及制氢系统，其特征在于：所述沉淀区的底部形成锥形卸料槽，所述排渣口位于所述锥形卸料槽的底部。
5.如权利要求1所述的一种废水净化处理及制氢系统，其特征在于：所述浮沫清理机构采用刮板机。
6.如权利要求1所述的一种废水净化处理及制氢系统，其特征在于：所述气浮区上部设有位于所述主筒体内部并与所述主筒体内壁间隔一定距离的侧向隔板以及连接在该侧向隔板底部与所述主筒体内壁之间的底部隔板，所述侧向隔板与所述底部隔板构成一个位于所述气浮区侧面偏上位置的缺口，所述第二输出口设置在所述主筒体侧壁上并与该缺口导通；所述浮沫清理机构安装在所述气浮区的顶部并用于将所述气浮区的顶部产生的浮沫推向所述缺口。
7.如权利要求1所述的一种废水净化处理及制氢系统，其特征在于：所述电解装置包含多个所述阳极和多个所述阴极，这些阳极与这些阴极沿水平方向交错间隔排列在所述电解区中；并且/或者，所述侧壁和所述端盖两者中至少所述侧壁是由可透过离子和水但不能透过气体的膜材料制成。
8.如权利要求1所述的一种废水净化处理及制氢系统，其特征在于：所述电解区上部设有布水器，所述布水器将从所述输入口输入的待处理废水以在所述电解区的横截面上均匀分布的方式输入所述电解区；并且/或者，所述曝气装置设置在所述布水器与所述电解装置之间。
9.如权利要求1所述的一种废水净化处理及制氢系统，其特征在于：所述固液分离装置包含压滤机；并且/或者，所述消泡装置包含消泡槽，所述消泡槽上方设有消泡剂喷洒器，消泡槽中设有搅拌器，消泡槽底部设有卸料结构。
10.一种废水净化处理及制氢方法，其特征在于：使用如权利要求1-8中任意一项权利要求所述的一种废水净化处理及制氢系统对废水进行净化处理及制氢；当所述废水为洗煤水则所述第一渣料和所述第二渣料均主要含有煤粉时，将所述第一渣料和所述第二渣料作为燃料回收，并将所述固液分离装置产生的清液作为用于原煤清洗。
发明内容
本发明目的在于提供废水净化处理及制氢装置、废水净化处理及制氢系统及废水净化处理及制氢方法，不仅能够对废水进行氧化处理，同时能够电解制氢，此外还能够利用气浮作用实现废水净化。
第一个方面，提供了一种废水净化处理及制氢装置，包括：主筒体，所述主筒体内具有由下往上依次设置的电解区和气浮区，所述主筒体上分别设置有与所述电解区下部对应导通的第一输出口、与所述电解区上部对应导通的输入口和与所述气浮区上部对应导通的第二输出口；电解装置，所述电解装置包含直流电源以及间隔布置在所述电解区中的阳极和阴极，所述阳极和所述阴极分别与所述直流电源的正负极相连，工作时，所述阳极通过阳极电化学反应对通过所述输入口进入所述电解区的废水进行氧化处理并产生氧气，所述阴极通过阴极电化学反应产生氢气；氢气回收装置，所述氢气回收装置包含与各阴极一一对应的气体隔离部件，所述气体隔离部件套在对应的阴极外部并具有围绕该阴极设置的侧壁和位于该侧壁上端的端盖，所述侧壁下端设有敞口和/或所述侧壁本身采用的可透过离子和水但不能透过气泡的膜材料，所述端盖上设有排气口，所述排气口用于通过排气管与储氢罐相连；氧气上浮通道，所述氧气上浮通道由位于所述电解装置的阳极与所述氢气回收装置之间的空间形成，用于将所述阳极产生的氧气向上导入气浮区；以及浮沫清理机构，所述浮沫清理机构安装在所述气浮区的顶部，用于将所述气浮区的顶部产生的浮沫从所述第二输出口排出。
根据本发明实施例，所述主筒体内位于所述电解区的下部具有沉淀区，所述第一输出口包含与所述沉淀区上部对应导通的上清液输出口和/或与所述沉淀区下部对应导通的排渣口。此外，根据本发明实施例，所述沉淀区的底部形成锥形卸料槽，所述排渣口位于所述锥形卸料槽的底部。
根据本发明实施例，所述浮沫清理机构采用刮板机。根据本发明实施例，所述气浮区上部设有位于所述主筒体内部并与所述主筒体内壁间隔一定距离的侧向隔板以及连接在该侧向隔板底部与所述主筒体内壁之间的底部隔板，所述侧向隔板与所述底部隔板构成一个位于所述气浮区侧面偏上位置的缺口，所述第二输出口设置在所述主筒体侧壁上并与该缺口侧向导通；所述浮沫清理机构安装在所述气浮区的顶部并用于将所述气浮区的顶部产生的浮沫推向所述缺口。
根据本发明实施例，所述电解装置包含多个所述阳极和多个所述阴极，这些阳极与这些阴极沿水平方向交错间隔排列在所述电解区中。根据本发明实施例，所述侧壁和所述端盖两者中至少所述侧壁是由可透过离子和水但不能透过气体的膜材料制成。
根据本发明实施例，所述电解区上部设有布水器，所述布水器将从所述输入口输入的待处理废水以在所述电解区的横截面上均匀分布的方式输入所述电解区。根据本发明实施例，所述布水器具有与所述输入口连接的主进水管路和间隔分布在该主进水管路上的布水歧管，所述主进水管路沿水平方向设置，所述布水歧管竖直向下设置。
根据本发明实施例，所述电解区与所述气浮区之间还设置有曝气装置。根据本发明实施例，所述曝气装置设置在所述布水器与所述电解装置之间。根据本发明实施例，所述曝气装置具有主进气管路和间隔分布在该主进气管路上的曝气点，所述主进气管路沿水平方向设置并与气源相连。
第二个方面，提供了一种废水净化处理及制氢装置，包括：主筒体，所述主筒体内具有由下往上依次设置的电解区和气浮区，所述主筒体上分别设置有与所述电解区下部对应导通的第一输出口、与所述电解区上部对应导通的输入口和与所述气浮区上部对应导通的第二输出口；电解装置，所述电解装置包含直流电源以及间隔布置在所述电解区中的阳极和阴极，所述阳极和所述阴极分别与所述直流电源的正负极相连，工作时，所述阳极通过阳极电化学反应对通过所述输入口进入所述电解区的废水进行氧化处理，所述阴极通过阴极电化学反应产生氢气；氢气回收装置，所述氢气回收装置包含与各阴极一一对应的气体隔离部件，所述气体隔离部件套在对应的阴极外部并具有围绕该阴极设置的侧壁和位于该侧壁上端的端盖，所述侧壁下端设有敞口和/或所述侧壁本身采用的可透过离子和水但不能透过气泡的膜材料，所述端盖上设有排气口，所述排气口用于通过排气管与储氢罐相连；曝气装置，所述曝气装置设置在所述电解区与所述气浮区之间，用于所述主筒体内进行曝气；以及浮沫清理机构，所述浮沫清理机构安装在所述气浮区的顶部，用于将所述气浮区的顶部产生的浮沫从所述第二输出口排出。
根据本发明实施例，所述主筒体内位于所述电解区的下部具有沉淀区，所述第一输出口包含与所述沉淀区上部对应导通的上清液输出口和/或与所述沉淀区下部对应导通的排渣口。此外，根据本发明实施例，所述沉淀区的底部形成锥形卸料槽，所述排渣口位于所述锥形卸料槽的底部。
根据本发明实施例，所述浮沫清理机构采用刮板机。根据本发明实施例，所述气浮区上部设有位于所述主筒体内部并与所述主筒体内壁间隔一定距离的侧向隔板以及连接在该侧向隔板底部与所述主筒体内壁之间的底部隔板，所述侧向隔板与所述底部隔板构成一个位于所述气浮区侧面偏上位置的缺口，所述第二输出口设置在所述主筒体侧壁上并与该缺口侧向导通；所述浮沫清理机构安装在所述气浮区的顶部并用于将所述气浮区的顶部产生的浮沫推向所述缺口。
根据本发明实施例，所述电解装置包含多个所述阳极和多个所述阴极，这些阳极与这些阴极沿水平方向交错间隔排列在所述电解区中。根据本发明实施例，所述侧壁和所述端盖两者中至少所述侧壁是由可透过离子和水但不能透过气体的膜材料制成。
根据本发明实施例，所述电解区上部设有布水器，所述布水器将从所述输入口输入的待处理废水以在所述电解区的横截面上均匀分布的方式输入所述电解区。根据本发明实施例，所述布水器具有与所述输入口连接的主进水管路和间隔分布在该主进水管路上的布水歧管，所述主进水管路沿水平方向设置，所述布水歧管竖直向下设置。
根据本发明实施例，所述曝气装置设置在所述布水器与所述电解装置之间。根据本发明实施例，所述曝气装置具有主进气管路和间隔分布在该主进气管路上的曝气点，所述主进气管路沿水平方向设置并与气源相连。
第三个方面，提供了一种废水净化处理及制氢系统，包括：A)废水净化处理及制氢装置：所述废水净化处理及制氢装置采用上述第一个方面的废水净化处理及制氢装置或上述第二个方面的废水净化处理及制氢装置；B)固液分离装置：所述固液分离装置与所述第一输出口连接，用于回收所述第一输出口排出的物料并进行固液分离处理，从而收集得到固液分离处理后的第一渣料；C)消泡装置：所述消泡装置与所述第二输出口连接，用于回收从所述第二输出口排出的物料并进行消泡处理，并收集得到消泡处理后的第二渣料。
根据本发明实施例，所述废水为洗煤水；所述第一渣料和所述第二渣料均主要含有煤粉。
第四个方面，提供了一种废水净化处理及制氢方法，使用上述第三个方面的废水净化处理及制氢系统对废水进行净化处理及制氢；当所述废水为洗煤水则所述第一渣料和所述第二渣料均主要含有煤粉时，将所述第一渣料和所述第二渣料作为燃料回收，并将所述固液分离装置产生的清液作为用于原煤清洗。
上述第一个方面的废水净化处理及制氢装置、上述第二个方面的废水净化处理及制氢装置均能够以及上述第三个方面的废水净化处理及制氢系统可同时实现废水气浮净化、废水氧化净化处理和电解制氢，此外，还将气浮结构与电解装置一体化，能够节省设备投资和占地。
（发明人：何志;杨光耀;赵聪;何珂桥）