[发明专利]使用渗透和厌氧废水处理的发电方法

说明书

本发明公开一种用于发电的方法。该方法包括：接收包含有机物质的废水流；和将废水流传送到厌氧消化器，在厌氧消化器中包含在其中的有机物质被分解以产生生物气。在所述流通过使废水流通过渗透动力单元而进入厌氧消化器之前，所述废水流的液体含量降低。所述流经过允许水通过但不允许盐通过的半透膜的一侧，盐度高于所述废水流的含水流经过所述膜的另一侧，使得所述较高盐度的含水流中存在的潜在渗透能量转换成电能。

技术领域

本发明涉及用于发电的方法。具体而言，本发明涉及使用废水流和咸水流的发电。

背景技术

目前，许多努力都是针对不依赖于化石燃料的新型可再生能源。

可再生能源研究的一个领域是生物气领域，其中可燃气体(例如甲烷)是在没有氧气的情况下通过分解有机物质产生的。该可燃气体从而可用作能源。有机物质源可以包括来自工业和/或市政源的废水，例如污水。

另一个这样的研究领域是被称为压力延迟渗透(PRO)的工艺。在这个工艺中，使用半透膜将较低浓度的溶液与较高浓度的溶液分离。该膜通过渗透作用使溶剂从较低浓度的溶液(具有低渗透压)流到较高浓度的溶液(具有高渗透压)，并且这导致溶剂所扩散到的膜侧上的压力增加。该压力可用来发电。少数PRO工厂在世界各地运作，这些工厂通常使用盐度差作为渗透的驱动力，通常使用来自河流或湖泊的淡水作为较低浓度溶液的进料流，并且使用海水作为较高浓度的溶液。由HeIfer等人所写的J.Membrane Sci.453(2014)337-358是描述PRO的评论文章。通常，迄今为止PRO方案已使用海水和河水混合，并且在中试规模的工厂中，已经发现该工艺由于所达到的功率密度低，所以是不经济的。已经有人提出，大约5W/m²的膜功率密度代表这样一个发电水平，高于该水平PRO可能在经济上是可行的。在实验室之外，通常不可能在河流/海水混合方案中使用现有的膜技术达到这种功率密度水平。

已经进行了许多尝试以利用在涉及渗透的过程中在地下地层中发现的能量。WO2013/164541描述了通过直接渗透发电的方法，其中较高浓度的溶液是“生产用水”，而较低浓度的溶液是淡水或海水。生产用水是在烃生产过程中与烃流分离之后获得的水。WO2013/164541还提到，从地下地层获得的卤水流(brine stream)可用作更高浓度的溶液。

然而，已知的工艺未得到咸水流(saline stream)和/或废水流中潜在的最大可用能量。现在，我们发现了能够提高从咸水流和废水流中提取能量的效率的方法。

发明内容

在一个方面中，本发明提供用于发电的方法，该方法包括以下步骤：

-接收包含有机物质的废水流，

-将废水流传送到厌氧消化器，在厌氧消化器中包含在其中的有机物质被分解以产生生物气，并且其中，

通过使所述废水流通过渗透动力单元，在该流进入所述厌氧消化器之前，所述废水流的液体含量降低，在所述渗透动力单元中该流经过允许水通过但不允许盐通过的半透膜的一侧，盐度高于所述废水流的含水流经过所述膜的另一侧，使得较高盐度的含水流中存在的潜在渗透能量转换成电能。

在另一方面中，本发明提供发电系统，该系统包括：

-与废水流的连接件，

-与咸水流的连接件，

-生物气动力单元，被布置成通过分解厌氧消化器中的污泥来发电，以及

-渗透动力单元，被布置成使用咸水流和废水流之间的盐度差通过压力延迟渗透(PRO)发电，并且其中，

该系统被布置成使得由渗透动力单元输出的浓缩的废水流传送到生物气动力单元以用作污泥(sludge)。

在另一方面中，本发明提供用于发电的方法，该方法包括以下步骤：