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一種氫能源電解循環(huán)水純化方法及系統(tǒng)與流程

文檔序號:40536629發(fā)布日期:2025-01-03 10:55閱讀:10來源:國知局
一種氫能源電解循環(huán)水純化方法及系統(tǒng)與流程

本發(fā)明涉及廢水處理領(lǐng)域,具體來說,尤其涉及一種氫能源電解循環(huán)水純化方法及系統(tǒng)。


背景技術(shù):

1、氫能源電解循環(huán)水是指在通過電解水制備氫氣的過程中,使用和再利用的水源。這種水被循環(huán)使用,以降低生產(chǎn)成本和減少環(huán)境影響。在氫氣生產(chǎn)過程中,水作為電解質(zhì)的主要原料,通過電解反應(yīng)生成氫氣和氧氣。然而,為了確保電解過程的效率和設(shè)備的壽命,電解用水需要滿足一定的純度要求,因而循環(huán)水在使用過程中必須進行純化處理。

2、氫氣純化系統(tǒng)通過脫氧和干燥兩個步驟,去除氫氣中的氧、水、機械雜質(zhì)及塵粒等雜質(zhì),從而顯著提高氫氣的純度。高純度的氫氣在燃料電池等應(yīng)用中能夠表現(xiàn)出更好的性能和效率。

3、傳統(tǒng)電解水制氫方法通常忽略了對廢水的收集和深度凈化,未能充分利用水資源,導(dǎo)致用水成本增加和環(huán)境負(fù)擔(dān)加重,常規(guī)廢水處理技術(shù)缺乏多重凈化步驟,如離子交換、膜處理和反滲透等,有害物質(zhì)的去除效果不佳,廢水濃縮液處理不完善,容易造成二次污染,不符合嚴(yán)格的環(huán)保要求,很多傳統(tǒng)水處理系統(tǒng)缺乏實時監(jiān)測和自動調(diào)控功能,需要大量人工干預(yù),難以根據(jù)水質(zhì)變化及時調(diào)整處理參數(shù),導(dǎo)致操作復(fù)雜、效率低、處理效果不穩(wěn)定。

4、針對相關(guān)技術(shù)中的問題,目前尚未提出有效的解決方案。


技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服以上問題,本發(fā)明旨在提出一種氫能源電解循環(huán)水純化方法及系統(tǒng),目的在于解決很多傳統(tǒng)水處理系統(tǒng)缺乏實時監(jiān)測和自動調(diào)控功能,需要大量人工干預(yù),難以根據(jù)水質(zhì)變化及時調(diào)整處理參數(shù),導(dǎo)致操作復(fù)雜、效率低、處理效果不穩(wěn)定的問題。

2、為此,本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下:

3、根據(jù)本發(fā)明的一個方面,提供了一種氫能源電解循環(huán)水純化方法,該氫能源電解循環(huán)水純化方法包括以下步驟:

4、s1、分析原始水源的水質(zhì),識別水質(zhì)中的懸浮物、有機物、離子濃度及其他雜質(zhì),并根據(jù)識別結(jié)果對原始水源進行預(yù)處理;

5、s2、利用預(yù)先配置的電解設(shè)備將經(jīng)過預(yù)處理的原始水源進行電解,生成氫氣和氧氣,同時收集電解過程中產(chǎn)生的廢水;

6、s3、對收集到的廢水進行包括去除電解質(zhì)殘留、處理有機物、去除重金屬離子及深度凈化的水質(zhì)處理;

7、s4、對處理后的廢水進行水質(zhì)監(jiān)測,若水質(zhì)符合預(yù)設(shè)回用標(biāo)準(zhǔn),則進行回收存儲;

8、s5、在循環(huán)利用回收水時,通過預(yù)先配置的冷卻系統(tǒng)對回收水進行降溫,并持續(xù)實時檢測水質(zhì)參數(shù),根據(jù)數(shù)據(jù)反饋自動調(diào)整電解設(shè)備和廢水處理過程中的運行參數(shù)。

9、可選地,分析原始水源,并基于分析結(jié)果對原始水源進行預(yù)處理包括以下步驟:

10、s11、在原始水源的不同位置和時間點采集水樣;

11、s12、對水樣進行物理、化學(xué)及生物指標(biāo)的檢測,利用濁度計識別水質(zhì)中的懸浮物含量,并通過toc測定有機物含量;

12、s13、對水樣進行離子濃度的檢測,利用離子色譜法分析水中的溶解鹽離子,同時檢測其他雜質(zhì);

13、s14、對檢測數(shù)據(jù)進行分析,評估水質(zhì)的整體狀況,識別超過標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo);

14、s15、根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果,選擇合適的設(shè)備和工藝進行處理。

15、可選地,對水樣進行物理、化學(xué)及生物指標(biāo)的檢測,利用濁度計識別水質(zhì)中的懸浮物含量,并通過toc測定有機物含量包括以下步驟:

16、s121、采集水樣后,用濾紙或濾膜過濾水樣,去除懸浮顆粒物;

17、s122、根據(jù)離子色譜儀的要求,對水樣進行適當(dāng)?shù)南♂?,確保離子濃度在檢測范圍內(nèi);

18、s123、利用標(biāo)準(zhǔn)溶液校準(zhǔn)離子色譜儀,將稀釋后的水樣注入離子色譜儀的樣品進樣口;

19、s124、通過高壓泵將水樣送入色譜柱,溶解鹽離子會根據(jù)不同的電荷和極性在色譜柱中進行分離;

20、s125、色譜柱將水樣中的不同離子分離,依次通過電導(dǎo)檢測器或紫外檢測器,記錄每種離子的響應(yīng)峰,根據(jù)響應(yīng)峰的保留時間和強度,確定每種離子的種類及濃度;

21、s126、對檢測結(jié)果進行分析,生成色譜圖,利用標(biāo)準(zhǔn)曲線對每種離子的峰面積進行定量計算,得出水中溶解鹽離子的具體濃度。

22、可選地,色譜柱將水樣中的不同離子分離,依次通過電導(dǎo)檢測器或紫外檢測器,記錄每種離子的響應(yīng)峰,根據(jù)響應(yīng)峰的保留時間和強度,確定每種離子的種類及濃度包括以下步驟:

23、s1251、水樣中的溶解鹽離子依據(jù)其電荷、大小和極性特性,在色譜柱內(nèi)實現(xiàn)分離;

24、s1252、分離后的離子通過電導(dǎo)檢測器進行檢測,準(zhǔn)確記錄每種離子的響應(yīng)峰,并紫外檢測器進行輔助分析;

25、s1253、利用標(biāo)準(zhǔn)曲線,對每種離子的響應(yīng)峰面積進行精確對比和定量分析,確定水樣中各個離子的具體濃度。

26、可選地,利用預(yù)先配置的電解設(shè)備將經(jīng)過預(yù)處理的原始水源進行電解,生成氫氣和氧氣,同時收集電解過程中產(chǎn)生的廢水包括以下步驟:

27、s21、將經(jīng)過預(yù)處理的原始水源注入電解槽;

28、s22、啟動預(yù)先配置的電解設(shè)備,施加電流,開始電解過程,將水中的分子在電極的作用下分解為氫氣和氧氣;

29、s23、通過預(yù)先配置的氣體收集裝置分別收集生成的氫氣和氧氣;

30、s24、在電解過程中,收集電解過程中產(chǎn)生的廢水;

31、s25、實時監(jiān)控電解設(shè)備的運行參數(shù),根據(jù)需要調(diào)整設(shè)備運行狀態(tài)。

32、可選地,對收集到的廢水進行包括去除電解質(zhì)殘留、處理有機物、去除重金屬離子及深度凈化的水質(zhì)處理包括以下步驟:

33、s31、將收集到的廢水通過離子交換樹脂或反滲透設(shè)備,去除水中殘留的電解質(zhì);

34、s32、通過生物濾池處理廢水中的有機物;

35、s33、利用沉淀法去除廢水中的重金屬離子;

36、s34、采用膜處理技術(shù),去除微小顆粒、病原微生物及其他雜質(zhì);

37、s35、實時監(jiān)控廢水處理的各個步驟,并根據(jù)檢測結(jié)果對處理參數(shù)進行適時調(diào)整。

38、可選地,將收集到的廢水通過離子交換樹脂或反滲透設(shè)備,去除水中殘留的電解質(zhì)包括以下步驟:

39、s311、利用預(yù)先配置的微濾設(shè)備去除廢水中的大顆粒雜質(zhì);

40、s312、通過陽離子和陰離子交換樹脂去除廢水中的溶解電解質(zhì)離子;

41、s313、利用反滲透設(shè)備,在高壓條件下去除廢水中的剩余溶解離子和雜質(zhì);

42、s314、定期使用再生溶液對離子交換樹脂進行再生,恢復(fù)其去離子能力。

43、可選地,采用膜處理技術(shù),去除微小顆粒、病原微生物及其他雜質(zhì)包括以下步驟:

44、s341、通過超濾膜去除廢水中的微小顆粒、細(xì)菌和病毒,顯著降低濁度和微生物含量;

45、s342、利用納濾膜去除廢水中的有機物、小分子污染物及部分無機鹽;

46、s343、在膜處理過程中,實時監(jiān)測膜的性能和出水水質(zhì);

47、s344、定期對膜進行反沖洗,利用清洗劑和預(yù)先設(shè)定的沖洗頻率,防止膜污染;

48、s345收集膜處理過程中產(chǎn)生的濃縮液,根據(jù)其成分和性質(zhì)進行專門的后續(xù)處理。

49、可選地,在循環(huán)利用回收水時,通過預(yù)先配置的冷卻系統(tǒng)對回收水進行降溫,并持續(xù)實時檢測水質(zhì)參數(shù),根據(jù)數(shù)據(jù)反饋自動調(diào)整電解設(shè)備和廢水處理過程中的運行參數(shù)包括以下步驟:

50、s51、啟動冷卻系統(tǒng),通過換熱器或冷卻塔對回收水進行降溫;

51、s52、實時監(jiān)測回收水中包括溫度、ph值、電導(dǎo)率、溶解氧的水質(zhì)參數(shù);

52、s53、將監(jiān)測數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析和記錄,判斷水質(zhì)變化趨勢;

53、s54根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù),自動調(diào)整電解設(shè)備中包括電流、電壓或電解時間的運行參數(shù);

54、s55、根據(jù)回收水的水質(zhì)變化,自動調(diào)節(jié)廢水處理過程中包括處理劑投加量、處理時間、流量的運行參數(shù)。

55、根據(jù)本發(fā)明的另一個方面,還提供了一種氫能源電解循環(huán)水純化系統(tǒng),該氫能源電解循環(huán)水純化系統(tǒng)包括:水質(zhì)分析與預(yù)處理模塊、電解水生成與廢水收集模塊、廢水處理與凈化模塊、水質(zhì)監(jiān)測模塊及參數(shù)調(diào)整模塊;

56、水質(zhì)分析與預(yù)處理模塊,用于分析原始水源的水質(zhì),識別水質(zhì)中的懸浮物、有機物、離子濃度及其他雜質(zhì),并根據(jù)識別結(jié)果對原始水源進行預(yù)處理;

57、電解水生成與廢水收集模塊,用于利用預(yù)先配置的電解設(shè)備將經(jīng)過預(yù)處理的原始水源進行電解,生成氫氣和氧氣,同時收集電解過程中產(chǎn)生的廢水;

58、廢水處理與凈化模塊,用于對收集到的廢水進行包括去除電解質(zhì)殘留、處理有機物、去除重金屬離子及深度凈化的水質(zhì)處理;

59、水質(zhì)監(jiān)測模塊,用于對處理后的廢水進行水質(zhì)監(jiān)測,若水質(zhì)符合預(yù)設(shè)回用標(biāo)準(zhǔn),則進行回收存儲;

60、參數(shù)調(diào)整模塊,用于在循環(huán)利用回收水時,通過預(yù)先配置的冷卻系統(tǒng)對回收水進行降溫,并持續(xù)實時檢測水質(zhì)參數(shù),根據(jù)數(shù)據(jù)反饋自動調(diào)整電解設(shè)備和廢水處理過程中的運行參數(shù)。

61、相較于現(xiàn)有技術(shù),本技術(shù)具有以下有益效果:

62、1、本發(fā)明通過對原始水源的多次分析和預(yù)處理,能夠有效識別并去除懸浮物、有機物和溶解鹽離子等雜質(zhì),保證了水質(zhì)的凈化,還提高了后續(xù)電解過程的效率,避免了污染物對電解設(shè)備的損害;在電解過程中,氫氣和氧氣被有效分離收集,氫氣可作為清潔能源,氧氣可以用于工業(yè)生產(chǎn)或其他用途,同時,廢水被收集后進行深度凈化,實現(xiàn)了水資源的循環(huán)利用,降低了用水成本和環(huán)境影響。

63、2、本發(fā)明的多重廢水處理方案,包括離子交換、膜處理技術(shù)及反滲透,確保了有害物質(zhì)的有效去除,并且通過濃縮液的專門處理,避免了二次污染,符合環(huán)保要求;在各個階段引入了實時監(jiān)測和自動調(diào)控系統(tǒng),使得處理過程更加智能化,能夠根據(jù)水質(zhì)情況自動調(diào)整運行參數(shù),提高了整個系統(tǒng)的效率和精確度,減少了人工干預(yù)的需求。

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