[发明专利]一种利用风光互补、飞轮增量与储能进行电解制氢及污泥处理的方法和装置

说明书

本发明公开了一种利用风光互补、飞轮增量与储能进行电解制氢及污泥处理的方法和装置，包括如下步骤：首先采用风光互补发电装置提供启动电能带动启始电机转动，启始电机带动飞轮转动，而带动发电机运转实现增量与储能，并将电能供给电解装置，通过电解装置对电解液进行电解产生氢气，并对电解装置内的污泥进行重金属固化和脱水处理，电解装置内加入有纳米催化激活剂，其显著提升制氢效率，于此同时可有效固化污泥中部分重金属离子，并加速污泥脱水速度，达到污泥减量与重金属固化的效果。

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，具体涉及一种利用风光互补、飞轮增量与储能进行电解制氢及污泥处理的方法和装置。

背景技术

随我国经济的发展和城市人口的增多，市政污水处理量逐年增加，不可避免的产生了大量剩余污泥。剩余污泥作为生物污水处理的附属产物，其含水率高(＞99％)、脱水性能差，并含有多种有毒有害物质(最常见的为重金属离子)。在当今严苛环保形势下，剩余污泥的产出与处置以及与日益紧张的土地资源间的矛盾愈发突出。

传统的污泥处理处置主要是污泥经浓缩、脱水等环节后进行填埋、焚烧、土地利用等终端处置，无论是哪一种处置技术，其中的脱水环节都至关重要，与污水厂的运行成本、后续污泥的运输及处置息息相关。传统的方式中污泥经机械脱水后，含水率仍然较高，约为80％～85％，因此，需要对污泥进行预处理，提升后续污泥的深度脱水效率，有利于污泥减量和节省成本，缓解土地资源紧张问题。污泥中的水分大致被分为颗粒间的空隙水、毛细水、颗粒的吸附水和内部水四类，各种水分与污泥颗粒结合的程度的关系可以表示为：内部水吸附水毛细水空隙水，越在前结合程度越高，越难除去。机械处理污泥含水率高的主要原因是污泥中菌胶团网络的稳定作用，这些菌胶团很难被机械作用破坏，而且污泥微生物细胞壁的刚性结构阻碍了胞内水分的释放。要将含水率80％以上的污泥进一步脱水，需要对污泥进行预处理，改善污泥的脱水性能后，进一步借助其他措施对污泥进行深度脱水，使污泥泥饼含水率达到50％以下。

近年电力行业的蓬勃发展，保障了电力的充足与电价的成本，采用电解法处理污水、污泥的方法逐渐引起了人们的关注，其原理是通过电解过程中产生各种具有强氧化性的活性自由基，破坏污泥絮体结构，氧化分解胞外聚合物(EPS)，释放出自由水与胞内物质，从而改善污泥的脱水性能。电解法具有清洁高效、操作简单、反应条件温和、自动化程度高等优点，因此将其作为污泥机械脱水前的一个预处理环节，可促进污泥深度脱水，降低污水厂污泥处理处置的费用。然而，电解污泥处理过程中需要持续性通电，存在能耗较高的问题，同时对于偏离大电网的地区，无法保证电力充足稳定的供应。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明提供一种利用风光互补、飞轮增量与储能进行电解制氢及污泥处理的方法，其利用太阳能光伏电能和风能作为发电的起始电能，采用飞轮进行增能和储能，并提供电能用于水电解产生氢气，显著提高制氢效率，于此同时可有效固化污泥中部分重金属离子，并加速污泥脱水速度，达到污泥减量与重金属固化的效果。此外，本发明还提供一种利用风光互补、飞轮增量与储能进行电解制氢及污泥处理的装置。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的的一方面，提供一种利用风光互补、飞轮增量与储能进行电解制氢及污泥处理的方法，包括如下步骤：

首先采用风光互补发电装置提供启动电能带动启始电机转动，启始电机带动飞轮转动，而带动发电机运转实现增量与储能，产生的电能可供给电解装置，通过电解装置对电解液进行电解产生氢气，并对电解装置内的污泥进行重金属固化和脱水处理，电解装置内加入有纳米催化激活剂。

具体地，所述纳米催化激活剂为以氧化物为基体，表面负载有催化金属或二元、三元合金，所述催化金属为Co(钴)、Ni(镍)、Mo(钼)、Cu、W(钨)、V(钒)。

优选地，所述纳米催化激活剂为Ni-Mo-Cu/氧化物、Co-Mo-B/氧化物。