一種基于光伏列陣直接耦合技術(shù)的氣浮裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于光伏列陣直接耦合技術(shù)的氣浮裝置，包括光伏列陣、氣浮池和電解槽，電解槽通過直接耦合技術(shù)與光伏列陣相連，氣浮池包括電解區(qū)和沉淀區(qū)，電解區(qū)內(nèi)設(shè)有將其分成上下兩部分空間的整流柵，電解槽設(shè)于電解區(qū)內(nèi)整流柵上方，電解區(qū)內(nèi)整流柵下方設(shè)有入流室，入流室與進(jìn)水管相連，電解槽上部設(shè)有與沉淀區(qū)相連的出流口，沉淀區(qū)另一端設(shè)有出水口，沉淀區(qū)上下部分別設(shè)有用于刮渣的刮渣機(jī)和用于排污泥的污泥排出口；本發(fā)明采用太陽能作為能源供給，使目前電解氣浮裝置存在的能耗大大降低；同時采用直接耦合技術(shù)，提高了太陽能的利用效率；相較豎流式電解氣浮裝置結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，性能穩(wěn)定，通過正負(fù)極轉(zhuǎn)換電路能大幅延緩電極板鈍化。
【專利說明】一種基于光伏列陣直接耦合技術(shù)的氣浮裝置
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種水處理氣浮裝置，尤其涉及一種基于光伏列陣直接耦合技術(shù)的氣浮裝置。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]氣浮池也叫氣浮機(jī)，主要是運用大量微氣泡撲捉吸附細(xì)小顆粒膠粘物使之上浮，達(dá)到固液分離的效果。不同的氣浮裝置效果不同。根據(jù)產(chǎn)生氣泡的方式不同，氣浮方法可以分為3類，電解氣浮法，分散空氣氣浮法，溶解空氣氣浮法。電解氣浮法相比其它兩種方法具有以下優(yōu)點:
1、產(chǎn)生的氣泡較小，特別適用于脆弱的絮狀懸浮物；
2、對廢水負(fù)荷變化有較強的適應(yīng)性；
3、生產(chǎn)的污泥量少、占地面積少。
[0005]但電解氣浮裝置同時也具有限制其大范圍應(yīng)用的以下缺點:
1、耗電量大；
2、操作運行管理較復(fù)雜，操作不方便；
3、電極容易鈍化。
[0006]而太陽能作為當(dāng)前最受青睞的可再生能源之一，目前圍繞太陽能電解水制氫氣的研究成果層出不窮，如太陽能電解水制氫氣直接耦合連接技術(shù)。在太陽能電解水制氫氣系統(tǒng)中，通過對光伏列陣進(jìn)行合理的串并聯(lián)設(shè)計，使其輸出電壓、電流與電解槽的運行工況相匹配，避免使用控制器、蓄電池等附件，不僅可以減小電路中的阻抗，還可以降低系統(tǒng)初投資。這種通過設(shè)計匹配不同數(shù)量光伏電池組件片的串并聯(lián)來滿足電解槽工作電壓，電流要求的連接方式稱為直接耦合連接。提高太陽能電解水在直接耦合連接情況下的能轉(zhuǎn)化率，理想情況是電解槽的ι-v工作特性曲線與光伏陣列不同光譜輻照度下的最大功率點(MPP)連線越相近越好。在對光伏陣列與電解槽進(jìn)行匹配時，核心匹配策略是通過對構(gòu)成光伏陣列的光伏電池組件片與構(gòu)成電解槽的電解池單元進(jìn)行合理的串、并聯(lián)設(shè)計，使得光伏陣列的MPP錢與電解槽的1-V特性曲線盡量重合。例如，通過改變光伏陣列中光伏電池組件片的串聯(lián)數(shù)目，光伏陣列MPP錢可以水平地沿著電壓軸移動而不改變電流軸值。通過改變光伏陣列中光伏電池組件片的并聯(lián)數(shù)目，可以實現(xiàn)MPP線垂直地沿著電流值移動而不改變電壓軸值。類似地，通過改變電解池小室的串聯(lián)數(shù)(或并聯(lián)數(shù))，電解槽ι-v工作特性曲線也可以實現(xiàn)相應(yīng)沿著電壓軸(或電流軸)移動。通過增加或減少光伏陣列、電解槽中的光伏電池組件片、電解池小室的數(shù)目，進(jìn)而促使光伏陣列的MPP線與電解槽的1-V工作特性曲線盡可能相吻合。
[0007]因此，非常有必要將上述兩種裝置結(jié)合起來研制一種高效利用太陽能的電解氣浮裝置，并且利用電極轉(zhuǎn)換電路，緩解電極鈍化帶來的資源浪費。
[0008]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明提供一種基于光伏列陣直接耦合技術(shù)的氣浮裝置，解決了現(xiàn)在電解氣浮裝置耗電量大;操作運行管理較復(fù)雜，操作不方便;電極板容易結(jié)垢等缺陷。
[0010]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種基于光伏列陣直接耦合技術(shù)的氣浮裝置，其特征在于:包括光伏列陣、氣浮池和電解槽，所述電解槽通過直接耦合技術(shù)與光伏列陣相連，所述氣浮池包括電解區(qū)和沉淀區(qū)，所述電解區(qū)內(nèi)設(shè)有將其分成上下兩部分空間的整流柵，所述電解槽設(shè)于電解區(qū)內(nèi)整流柵上方，所述電解區(qū)內(nèi)整流柵下方設(shè)有入流室，所述入流室與進(jìn)水管相連，所述電解槽上部設(shè)有與沉淀區(qū)相連的出流口，所述沉淀區(qū)另一端設(shè)有出水口，所述沉淀區(qū)上下部分別設(shè)有用于刮渣的刮渣機(jī)和用于排污泥的污泥排出口，所述待處理污水通過進(jìn)水管進(jìn)入入流室，通過入流室上方整流柵的降壓穩(wěn)流進(jìn)入電解槽，與電解槽釋放的微氣泡進(jìn)行混合，微氣泡粘附在懸浮物上，很快上浮聚集被刮渣機(jī)刮走，而處理后的污水進(jìn)入沉淀區(qū)進(jìn)一步沉淀，除去污泥后通過出水口排出。
[0011]作為優(yōu)選，所述刮渣機(jī)末端設(shè)有接收刮渣機(jī)刮過來渣子的浮渣室，所述浮渣室設(shè)有排渣閥，所述沉淀區(qū)的出水口設(shè)有控制控制水位的水位調(diào)節(jié)器。
[0012]作為優(yōu)選，所述刮渣機(jī)通過時控開關(guān)連接輔助電源，所述電解槽通過控制開關(guān)與光伏列陣相連，所述電解槽通過暗控開關(guān)與輔助電源相連，在太陽光線不足室，使用輔助電源供電，使污水處理過程能持續(xù)進(jìn)行。
[0013]作為優(yōu)選，所述光伏列陣和電解槽之間通過正負(fù)極轉(zhuǎn)換電路相連，所述正負(fù)極轉(zhuǎn)換電路包括與光伏列陣相連的雙擲雙刀聯(lián)動開關(guān)和與電解槽相連的兩組正負(fù)極，所述雙擲雙刀聯(lián)動開關(guān)分別選擇兩個不同位時，電解槽的正負(fù)電極剛好相反，通過正負(fù)極轉(zhuǎn)換電路能大幅減少電解槽的電極板鈍化速度，解決目前電極板鈍化速度過快的問題。
[0014]所述雙擲雙刀聯(lián)動開關(guān)通過與定時開關(guān)相連的繼電器來定時控制兩位切換。
[0015]作為優(yōu)選，所述光伏列陣由多個光伏電池組件串聯(lián)組成，所述電解槽由多個電解池單元并聯(lián)構(gòu)成，通過改變光伏電池組件的串聯(lián)數(shù)量和電解池單元的并聯(lián)數(shù)量可以使光伏列陣的MPP線與電解槽的1-V特性曲線重合。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明提供的基于光伏列陣直接耦合技術(shù)的平流式電解氣浮裝置，采用太陽能作為能源供給，使目前電解氣浮裝置存在的能耗較大的問題得到了有效解決;采用太陽能間斷供給方式一定程度上克服了環(huán)境條件的限制；同時采用直接耦合技術(shù)，減少了中間加有蓄電池等儲能裝置，降低了能量進(jìn)一步轉(zhuǎn)化過程中的損耗。提高了太陽能的利用效率;并且采用平流式電解氣浮裝置，相較豎流式電解氣浮裝置結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，性能穩(wěn)定，加入通過正負(fù)電極轉(zhuǎn)換電路定時轉(zhuǎn)換電解槽的正負(fù)極，能有效延緩電極板鈍化的問題。
[0017]【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明具體實施例的整體電路圖；
圖2是本具體實施的光伏列陣直接耦合連接示意圖；
圖3是本具體實施的氣浮池的正視圖；
圖4是本具體實施的氣浮池的俯視圖。
[0019]圖中，1-光伏列陣，2-電解槽，3-氣浮池，4-入流室，5-整流柵，6_刮渣機(jī)，7_污泥排出口，8-浮渣室，9-排渣閥，10-出口水位調(diào)節(jié)器，11-光伏電池組件，12-電解池單元，13-進(jìn)水管，14-出流口，15-沉淀區(qū)，16-出水口，17-電解槽控制開關(guān)，18-時控開關(guān)，19-暗控開關(guān)，20-外加輔助電源，21-正負(fù)極轉(zhuǎn)換電路，22-雙擲雙刀聯(lián)動開關(guān)，23-定時開關(guān)，24-繼電器。
[0020]
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0022]基于光伏列陣直接耦合技術(shù)的電解氣浮裝置，包括光伏列陣1、電解槽2和平流式的氣浮池3;所述電解槽2設(shè)置在平流式的氣浮池3的內(nèi)部，所述電解槽2由多個串聯(lián)或并聯(lián)的電解池單元12構(gòu)成;所述光伏列陣I包括多個串聯(lián)的光伏電池組11，所述光伏電池組11與所述電解池單元12進(jìn)行合理的串并聯(lián)，使得光伏陣列I的MPP線與電解槽2的1-V特性曲線盡量重合;所述沉淀區(qū)15的下部設(shè)有污泥排出口 7，所述入流室4與進(jìn)水管13相連，所述入流室4上部設(shè)有整流柵5，所述整流柵5的上部設(shè)有電解槽2，所述電解槽2上部設(shè)有出流口 14與沉淀區(qū)15相連，沉淀區(qū)15的頂部設(shè)有刮渣機(jī)6，所述刮渣機(jī)6通過時控開關(guān)18與外加輔助電源20相連，所述出水口 16上部設(shè)有出口水位調(diào)節(jié)器1，所述各部件的電路連接如附圖1。
[0023]當(dāng)光強較大時，太陽能經(jīng)過光伏陣列I轉(zhuǎn)化為電能，產(chǎn)生的電能利用直接耦合技術(shù)與電解槽2相連電解水產(chǎn)生氫氣和氧氣的微氣泡。待處理的污水被引入氣浮池3后，經(jīng)過整流柵5降壓穩(wěn)流后與電解槽釋放的微氣泡進(jìn)行混合，微氣泡粘附在懸浮物上，很快上浮聚集，然后通過氣浮池3上面的刮渣機(jī)6刮至池外，刮渣機(jī)6由外加輔助電源20進(jìn)行間歇供電，進(jìn)一步減少耗電，池底污泥由污泥排出口7排至污泥槽，處理過的水由出水口 16排出。
[0024]當(dāng)光強較小時，暗控開關(guān)19閉合，由外加輔助電源20供電，確保裝置能24小時工作，從而減少外部環(huán)境條件對裝置的影響。
[0025]所述光伏列陣I和電解槽2之間通過正負(fù)極轉(zhuǎn)換電路21相連，所述正負(fù)極轉(zhuǎn)換電路21包括與光伏列陣I相連的雙擲雙刀聯(lián)動開關(guān)22和與電解槽2相連的兩組正負(fù)極，所述定時開關(guān)23進(jìn)行單位循環(huán)工作，當(dāng)定時開關(guān)23閉合和斷開時，繼電器24會帶動雙擲雙刀聯(lián)動開關(guān)22分別選擇兩個不同位置，電解槽2的正負(fù)電極剛好相反。
【主權(quán)項】
1.一種基于光伏列陣直接耦合技術(shù)的氣浮裝置，其特征在于:包括光伏列陣(I)、氣浮池(3)和電解槽(2)，所述電解槽(2)通過直接耦合技術(shù)與光伏列陣(I)相連，所述氣浮池(3)包括電解區(qū)和沉淀區(qū)(15)，所述電解區(qū)內(nèi)設(shè)有將其分成上下兩部分空間的整流柵(5)，所述電解槽(2)設(shè)于電解區(qū)內(nèi)整流柵(5)上方，所述電解區(qū)內(nèi)整流柵(5)下方設(shè)有入流室(4)，所述入流室(4)與進(jìn)水管(13)相連，所述電解槽(2)上部設(shè)有與沉淀區(qū)(15)相連的出流口(14)，所述沉淀區(qū)(15)另一端設(shè)有出水口(16)，所述沉淀區(qū)(15)上下部分別設(shè)有用于刮渣的刮渣機(jī)(6)和用于排污泥的污泥排出口(7)。2.如權(quán)利要求1所述一種基于光伏列陣直接耦合技術(shù)的氣浮裝置，其特征在于:所述刮渣機(jī)(6)末端設(shè)有接收刮渣機(jī)(6)刮過來渣子的浮渣室(8)，所述浮渣室(8)設(shè)有排渣閥(9)，所述沉淀區(qū)(15)的出水口( 16)設(shè)有控制控制水位的出口水位調(diào)節(jié)器(10)。3.如權(quán)利要求2所述一種基于光伏列陣直接耦合技術(shù)的氣浮裝置，其特征在于:所述刮渣機(jī)(6)通過時控開關(guān)(18)連接外加輔助電源(20)，所述電解槽(2)通過電解槽控制開關(guān)(17)與光伏列陣(I)相連，所述電解槽(2)通過暗控開關(guān)(19)與外加輔助電源(20)相連。4.如權(quán)利要求1所述一種基于光伏列陣直接耦合技術(shù)的氣浮裝置，其特征在于:所述光伏列陣(I)和電解槽(2)之間通過正負(fù)極轉(zhuǎn)換電路相連，所述正負(fù)極轉(zhuǎn)換電路包括與光伏列陣(I)相連的雙擲雙刀聯(lián)動開關(guān)(22)和與電解槽(2)相連的兩組正負(fù)極，所述雙擲雙刀聯(lián)動開關(guān)(22)分別選擇兩個不同位時，電解槽(2)的正負(fù)電極剛好相反。5.如權(quán)利要求4所述一種基于光伏列陣直接耦合技術(shù)的氣浮裝置，其特征在于:所述雙擲雙刀聯(lián)動開關(guān)(22)通過與定時開關(guān)(23)相連的繼電器(24)來定時控制兩位切換。6.如權(quán)利要求1至5任意一種基于光伏列陣直接耦合技術(shù)的氣浮裝置，其特征在于:所述光伏列陣(I)由多個光伏電池組件(11)串聯(lián)組成，所述電解槽(2)由多個電解池單元(12)并聯(lián)構(gòu)成，通過改變光伏電池組件(11)的串聯(lián)數(shù)量和電解池單元(12)的并聯(lián)數(shù)量可以使光伏列陣(I)的MPP線與電解槽(2)的1-V特性曲線重合。
【文檔編號】C02F1/465GK105858825SQ201610225177
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月12日
【發(fā)明人】孫啟航
【申請人】武漢大學(xué)