公布日：2023.11.10
申請日：2023.09.18
分類號：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
本發(fā)明公開了一種廢水凈化處理及制氫裝置，不僅能夠?qū)U水進(jìn)行氧化處理，同時能夠電解制氫，此外還能夠利用氣浮作用實(shí)現(xiàn)廢水凈化。包括：主筒體，所述主筒體內(nèi)具有由下往上依次設(shè)置的電解區(qū)和氣浮區(qū)，所述主筒體上分別設(shè)置有與所述電解區(qū)下部對應(yīng)導(dǎo)通的第一輸出口、與所述電解區(qū)上部對應(yīng)導(dǎo)通的輸入口和與所述氣浮區(qū)上部對應(yīng)導(dǎo)通的第二輸出口；電解裝置，所述電解裝置包含直流電源以及間隔布置在所述電解區(qū)中的陽極和陰極，所述陽極和所述陰極分別與所述直流電源的正負(fù)極相連；氫氣回收裝置，所述氫氣回收裝置包含與各陰極一一對應(yīng)的氣體隔離部件；氧氣上浮通道以及浮沫清理機(jī)構(gòu)。
權(quán)利要求書
1.一種廢水凈化處理及制氫裝置，其特征在于：包括：主筒體，所述主筒體內(nèi)具有由下往上依次設(shè)置的電解區(qū)和氣浮區(qū)，所述主筒體上分別設(shè)置有與所述電解區(qū)下部對應(yīng)導(dǎo)通的第一輸出口、與所述電解區(qū)上部對應(yīng)導(dǎo)通的輸入口和與所述氣浮區(qū)上部對應(yīng)導(dǎo)通的第二輸出口；電解裝置，所述電解裝置包含直流電源以及間隔布置在所述電解區(qū)中的陽極和陰極，所述陽極和所述陰極分別與所述直流電源的正負(fù)極相連，工作時，所述陽極通過陽極電化學(xué)反應(yīng)對通過所述輸入口進(jìn)入所述電解區(qū)的廢水進(jìn)行氧化處理并產(chǎn)生氧氣，所述陰極通過陰極電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氫氣；氫氣回收裝置，所述氫氣回收裝置包含與各陰極一一對應(yīng)的氣體隔離部件，所述氣體隔離部件套在對應(yīng)的陰極外部并具有圍繞該陰極設(shè)置的側(cè)壁和位于該側(cè)壁上端的端蓋，所述側(cè)壁下端設(shè)有敞口和/或所述側(cè)壁本身采用的可透過離子和水但不能透過氣泡的膜材料，所述端蓋上設(shè)有排氣口，所述排氣口用于通過排氣管與儲氫罐相連；氧氣上浮通道，所述氧氣上浮通道由位于所述電解裝置的陽極與所述氫氣回收裝置之間的空間形成，用于將所述陽極產(chǎn)生的氧氣向上導(dǎo)入氣浮區(qū)；以及浮沫清理機(jī)構(gòu)，所述浮沫清理機(jī)構(gòu)安裝在所述氣浮區(qū)的頂部，用于將所述氣浮區(qū)的頂部產(chǎn)生的浮沫從所述第二輸出口排出。
2.如權(quán)利要求1所述的一種廢水凈化處理及制氫裝置，其特征在于：所述主筒體內(nèi)位于所述電解區(qū)的下部具有沉淀區(qū)，所述第一輸出口包含與所述沉淀區(qū)上部對應(yīng)導(dǎo)通的上清液輸出口和/或與所述沉淀區(qū)下部對應(yīng)導(dǎo)通的排渣口。
3.如權(quán)利要求2所述的一種廢水凈化處理及制氫裝置，其特征在于：所述沉淀區(qū)的底部形成錐形卸料槽，所述排渣口位于所述錐形卸料槽的底部。
4.如權(quán)利要求1所述的一種廢水凈化處理及制氫裝置，其特征在于：所述浮沫清理機(jī)構(gòu)采用刮板機(jī)。
5.如權(quán)利要求1所述的一種廢水凈化處理及制氫裝置，其特征在于：所述氣浮區(qū)上部設(shè)有位于所述主筒體內(nèi)部并與所述主筒體內(nèi)壁間隔一定距離的側(cè)向隔板以及連接在該側(cè)向隔板底部與所述主筒體內(nèi)壁之間的底部隔板，所述側(cè)向隔板與所述底部隔板構(gòu)成一個位于所述氣浮區(qū)側(cè)面偏上位置的缺口，所述第二輸出口設(shè)置在所述主筒體側(cè)壁上并與該缺口側(cè)向?qū)�；所述浮沫清理機(jī)構(gòu)安裝在所述氣浮區(qū)的頂部并用于將所述氣浮區(qū)的頂部產(chǎn)生的浮沫推向所述缺口。
6.如權(quán)利要求1所述的一種廢水凈化處理及制氫裝置，其特征在于：所述電解裝置包含多個所述陽極和多個所述陰極，這些陽極與這些陰極沿水平方向交錯間隔排列在所述電解區(qū)中。
7.如權(quán)利要求1所述的一種廢水凈化處理及制氫裝置，其特征在于：所述電解區(qū)上部設(shè)有布水器，所述布水器將從所述輸入口輸入的待處理廢水以在所述電解區(qū)的橫截面上均勻分布的方式輸入所述電解區(qū)。
8.如權(quán)利要求7所述的一種廢水凈化處理及制氫裝置，其特征在于：所述布水器具有與所述輸入口連接的主進(jìn)水管路和間隔分布在該主進(jìn)水管路上的布水歧管，所述主進(jìn)水管路沿水平方向設(shè)置，所述布水歧管豎直向下設(shè)置。
9.如權(quán)利要求1-8中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的一種廢水凈化處理及制氫裝置，其特征在于：所述電解區(qū)與所述氣浮區(qū)之間還設(shè)置有曝氣裝置。
10.如權(quán)利要求9所述的一種廢水凈化處理及制氫裝置，其特征在于：所述曝氣裝置設(shè)置在所述布水器與所述電解裝置之間；并且/或者，所述曝氣裝置具有主進(jìn)氣管路和間隔分布在該主進(jìn)氣管路上的曝氣點(diǎn)，所述主進(jìn)氣管路沿水平方向設(shè)置并與氣源相連。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供廢水凈化處理及制氫裝置、廢水凈化處理及制氫系統(tǒng)及廢水凈化處理及制氫方法，不僅能夠?qū)U水進(jìn)行氧化處理，同時能夠電解制氫，此外還能夠利用氣浮作用實(shí)現(xiàn)廢水凈化。
第一個方面，提供了一種廢水凈化處理及制氫裝置，包括：主筒體，所述主筒體內(nèi)具有由下往上依次設(shè)置的電解區(qū)和氣浮區(qū)，所述主筒體上分別設(shè)置有與所述電解區(qū)下部對應(yīng)導(dǎo)通的第一輸出口、與所述電解區(qū)上部對應(yīng)導(dǎo)通的輸入口和與所述氣浮區(qū)上部對應(yīng)導(dǎo)通的第二輸出口；電解裝置，所述電解裝置包含直流電源以及間隔布置在所述電解區(qū)中的陽極和陰極，所述陽極和所述陰極分別與所述直流電源的正負(fù)極相連，工作時，所述陽極通過陽極電化學(xué)反應(yīng)對通過所述輸入口進(jìn)入所述電解區(qū)的廢水進(jìn)行氧化處理并產(chǎn)生氧氣，所述陰極通過陰極電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氫氣；氫氣回收裝置，所述氫氣回收裝置包含與各陰極一一對應(yīng)的氣體隔離部件，所述氣體隔離部件套在對應(yīng)的陰極外部并具有圍繞該陰極設(shè)置的側(cè)壁和位于該側(cè)壁上端的端蓋，所述側(cè)壁下端設(shè)有敞口和/或所述側(cè)壁本身采用的可透過離子和水但不能透過氣泡的膜材料，所述端蓋上設(shè)有排氣口，所述排氣口用于通過排氣管與儲氫罐相連；氧氣上浮通道，所述氧氣上浮通道由位于所述電解裝置的陽極與所述氫氣回收裝置之間的空間形成，用于將所述陽極產(chǎn)生的氧氣向上導(dǎo)入氣浮區(qū)；以及浮沫清理機(jī)構(gòu)，所述浮沫清理機(jī)構(gòu)安裝在所述氣浮區(qū)的頂部，用于將所述氣浮區(qū)的頂部產(chǎn)生的浮沫從所述第二輸出口排出。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，所述主筒體內(nèi)位于所述電解區(qū)的下部具有沉淀區(qū)，所述第一輸出口包含與所述沉淀區(qū)上部對應(yīng)導(dǎo)通的上清液輸出口和/或與所述沉淀區(qū)下部對應(yīng)導(dǎo)通的排渣口。此外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，所述沉淀區(qū)的底部形成錐形卸料槽，所述排渣口位于所述錐形卸料槽的底部。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，所述浮沫清理機(jī)構(gòu)采用刮板機(jī)。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，所述氣浮區(qū)上部設(shè)有位于所述主筒體內(nèi)部并與所述主筒體內(nèi)壁間隔一定距離的側(cè)向隔板以及連接在該側(cè)向隔板底部與所述主筒體內(nèi)壁之間的底部隔板，所述側(cè)向隔板與所述底部隔板構(gòu)成一個位于所述氣浮區(qū)側(cè)面偏上位置的缺口，所述第二輸出口設(shè)置在所述主筒體側(cè)壁上并與該缺口側(cè)向?qū)�；所述浮沫清理機(jī)構(gòu)安裝在所述氣浮區(qū)的頂部并用于將所述氣浮區(qū)的頂部產(chǎn)生的浮沫推向所述缺口。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，所述電解裝置包含多個所述陽極和多個所述陰極，這些陽極與這些陰極沿水平方向交錯間隔排列在所述電解區(qū)中。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，所述側(cè)壁和所述端蓋兩者中至少所述側(cè)壁是由可透過離子和水但不能透過氣體的膜材料制成。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，所述電解區(qū)上部設(shè)有布水器，所述布水器將從所述輸入口輸入的待處理廢水以在所述電解區(qū)的橫截面上均勻分布的方式輸入所述電解區(qū)。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，所述布水器具有與所述輸入口連接的主進(jìn)水管路和間隔分布在該主進(jìn)水管路上的布水歧管，所述主進(jìn)水管路沿水平方向設(shè)置，所述布水歧管豎直向下設(shè)置。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，所述電解區(qū)與所述氣浮區(qū)之間還設(shè)置有曝氣裝置。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，所述曝氣裝置設(shè)置在所述布水器與所述電解裝置之間。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，所述曝氣裝置具有主進(jìn)氣管路和間隔分布在該主進(jìn)氣管路上的曝氣點(diǎn)，所述主進(jìn)氣管路沿水平方向設(shè)置并與氣源相連。
第二個方面，提供了一種廢水凈化處理及制氫裝置，包括：主筒體，所述主筒體內(nèi)具有由下往上依次設(shè)置的電解區(qū)和氣浮區(qū)，所述主筒體上分別設(shè)置有與所述電解區(qū)下部對應(yīng)導(dǎo)通的第一輸出口、與所述電解區(qū)上部對應(yīng)導(dǎo)通的輸入口和與所述氣浮區(qū)上部對應(yīng)導(dǎo)通的第二輸出口；電解裝置，所述電解裝置包含直流電源以及間隔布置在所述電解區(qū)中的陽極和陰極，所述陽極和所述陰極分別與所述直流電源的正負(fù)極相連，工作時，所述陽極通過陽極電化學(xué)反應(yīng)對通過所述輸入口進(jìn)入所述電解區(qū)的廢水進(jìn)行氧化處理，所述陰極通過陰極電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氫氣；氫氣回收裝置，所述氫氣回收裝置包含與各陰極一一對應(yīng)的氣體隔離部件，所述氣體隔離部件套在對應(yīng)的陰極外部并具有圍繞該陰極設(shè)置的側(cè)壁和位于該側(cè)壁上端的端蓋，所述側(cè)壁下端設(shè)有敞口和/或所述側(cè)壁本身采用的可透過離子和水但不能透過氣泡的膜材料，所述端蓋上設(shè)有排氣口，所述排氣口用于通過排氣管與儲氫罐相連；曝氣裝置，所述曝氣裝置設(shè)置在所述電解區(qū)與所述氣浮區(qū)之間，用于所述主筒體內(nèi)進(jìn)行曝氣；以及浮沫清理機(jī)構(gòu)，所述浮沫清理機(jī)構(gòu)安裝在所述氣浮區(qū)的頂部，用于將所述氣浮區(qū)的頂部產(chǎn)生的浮沫從所述第二輸出口排出。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，所述主筒體內(nèi)位于所述電解區(qū)的下部具有沉淀區(qū)，所述第一輸出口包含與所述沉淀區(qū)上部對應(yīng)導(dǎo)通的上清液輸出口和/或與所述沉淀區(qū)下部對應(yīng)導(dǎo)通的排渣口。此外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，所述沉淀區(qū)的底部形成錐形卸料槽，所述排渣口位于所述錐形卸料槽的底部。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，所述浮沫清理機(jī)構(gòu)采用刮板機(jī)。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，所述氣浮區(qū)上部設(shè)有位于所述主筒體內(nèi)部并與所述主筒體內(nèi)壁間隔一定距離的側(cè)向隔板以及連接在該側(cè)向隔板底部與所述主筒體內(nèi)壁之間的底部隔板，所述側(cè)向隔板與所述底部隔板構(gòu)成一個位于所述氣浮區(qū)側(cè)面偏上位置的缺口，所述第二輸出口設(shè)置在所述主筒體側(cè)壁上并與該缺口側(cè)向?qū)�；所述浮沫清理機(jī)構(gòu)安裝在所述氣浮區(qū)的頂部并用于將所述氣浮區(qū)的頂部產(chǎn)生的浮沫推向所述缺口。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，所述電解裝置包含多個所述陽極和多個所述陰極，這些陽極與這些陰極沿水平方向交錯間隔排列在所述電解區(qū)中。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，所述側(cè)壁和所述端蓋兩者中至少所述側(cè)壁是由可透過離子和水但不能透過氣體的膜材料制成。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，所述電解區(qū)上部設(shè)有布水器，所述布水器將從所述輸入口輸入的待處理廢水以在所述電解區(qū)的橫截面上均勻分布的方式輸入所述電解區(qū)。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，所述布水器具有與所述輸入口連接的主進(jìn)水管路和間隔分布在該主進(jìn)水管路上的布水歧管，所述主進(jìn)水管路沿水平方向設(shè)置，所述布水歧管豎直向下設(shè)置。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，所述曝氣裝置設(shè)置在所述布水器與所述電解裝置之間。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，所述曝氣裝置具有主進(jìn)氣管路和間隔分布在該主進(jìn)氣管路上的曝氣點(diǎn)，所述主進(jìn)氣管路沿水平方向設(shè)置并與氣源相連。
第三個方面，提供了一種廢水凈化處理及制氫系統(tǒng)，包括：A)廢水凈化處理及制氫裝置：所述廢水凈化處理及制氫裝置采用上述第一個方面的廢水凈化處理及制氫裝置或上述第二個方面的廢水凈化處理及制氫裝置；B)固液分離裝置：所述固液分離裝置與所述第一輸出口連接，用于回收所述第一輸出口排出的物料并進(jìn)行固液分離處理，從而收集得到固液分離處理后的第一渣料；C)消泡裝置：所述消泡裝置與所述第二輸出口連接，用于回收從所述第二輸出口排出的物料并進(jìn)行消泡處理，并收集得到消泡處理后的第二渣料。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，所述廢水為洗煤水；所述第一渣料和所述第二渣料均主要含有煤粉。
第四個方面，提供了一種廢水凈化處理及制氫方法，使用上述第三個方面的廢水凈化處理及制氫系統(tǒng)對廢水進(jìn)行凈化處理及制氫；當(dāng)所述廢水為洗煤水則所述第一渣料和所述第二渣料均主要含有煤粉時，將所述第一渣料和所述第二渣料作為燃料回收，并將所述固液分離裝置產(chǎn)生的清液作為用于原煤清洗。
上述第一個方面的廢水凈化處理及制氫裝置、上述第二個方面的廢水凈化處理及制氫裝置均能夠以及上述第三個方面的廢水凈化處理及制氫系統(tǒng)可同時實(shí)現(xiàn)廢水氣浮凈化、廢水氧化凈化處理和電解制氫，此外，還將氣浮結(jié)構(gòu)與電解裝置一體化，能夠節(jié)省設(shè)備投資和占地。
（發(fā)明人：何志;楊光耀;趙聰;何珂橋）
