基本信息
- 项目名称：
- 电解法污水处理余能利用实验研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 用电解法处理污水，具有氧化能力强，处理效率高等特点,特别是随着金刚石电极的应用使用电解法处理污水的应用不断扩大.但是用电解法处理污水存在电耗高的问题.我们研究的课题就是设计一个具有能量回收的电解装置,该装置在处理污水的同时能够制取氢气,同时污水处理过程中液温升高带来的热量可以通过换热器或热泵技术利用，成为生活用热水、采暖或空调制冷以及其他工艺的预热、烘干的热源。
- 详细介绍：
- 研究设计一种具有能量回收利用的电解法水处理装置，电解法水处理工艺具有结构简单、无二次污染、操作方便等特点。特别是国际上研究出金刚石薄膜电极以后，由于金刚石薄膜电极的电化学势窗宽氧化能力超过了铂电极等，可以处理一般生化法难以处理的高COD工业废水，使得电解法污水处理工艺的应用范围进一步扩大，但电解法污水处理工艺存在着好耗电量较高的缺点，限制了其广泛运用。我们设计的新型电解装置，具有能量回收的功能，在电解处理污水的同时，制取氢气，回收能量，回收的这一部分能量，可以向外输出也可以部分返回电解装置利用，这样可以使电解法污水处理工艺的综合能消耗大大下降，使得这种污水处理的方法更具有竞争力，也就促进了节能工作的进一步展开。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 此设计的创新点在于污水处理与制氢同时进行，并进行能量回收，技术关键是用离子膜将正、负电极分开，分别构成正极室和负极室。负极室产生的氢气不能与正极室产生的气体混合而送至室外的。电解液与污水中的部分热量通过非金属换热管回收向外输出。这样可以使系统的总能耗下降。
科学性、先进性
- 所设计的装置可以是同时进行污水处理和制取氢气，回收热量的电解装置，改变了传统电解装置的模式，将原来的一种输出变成了三种输出，这种污水处理工艺在减排的同时做到了节能，降低了电解法污水处理工艺的运行成本。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年9月在天津理工大学参加学生科技竞赛
作品所处阶段
- 经后期研究，还可以在改进设备，提升效率，使其更好的完成节能减排降耗环保的功能。
技术转让方式
- 暂时不转让。
作品可展示的形式
- 电子电视展板动画形式等。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1)所设计的装置是可以同时进行污水处理和制取氢气、回收热量的电解装置改变了传统电解装置的模式，将原来的一种输出变成了三种输出：输出合格水、输出氢能、输出热量，是有节能特征的污水处理工艺。 2)在减排的同时做到了节能，降低了电解法污水处理工艺的运行成本。这样的工艺未见报道。 3)研究了电解法处理污水的过程中制取氢气其效率与多种因素的关系，找出了和电解液的种类、浓度、电压、等条件有关的优化工艺条件。目前从我们实验得出的制氢效率来看，距离电解水制氢的水平（1Nm3/5kwh）还有很大差距，随着研究工作的不断深入，电解法污水处理制氢的效率会不断提高，节能的效果会更加显著。 4）提出了电解法污水处理能量循环利用的方案，通过燃料电池将电解过程中产生的氢气转换为电能，这部分电能返回电解装置作为电解电源的一部分，节约了市电的用量。
同类课题研究水平概述
- 能源与环境是当今世界各国面临的重大社会发展问题之一，减少常规能源的消耗，可以对能源与环境具有双重的贡献，先进的环境保护技术也是社会发展所急需的。利用电解法进行污水处理具有无二次污染，流程简单、可控性强、操作方便、装置体积小等优点，广泛应用与印染、化工等废水的处理过程之中[1]，常有的电极有：石墨电极、玻璃碳电极、二氧化铅电极、涂层钛电极等[2]。由于电解法污水处理技术要耗费大量的电能，使处理成本较高，同时由于常规电极氧化能力所限制使有机物分解不彻底，这些缺点限制了电解法污水处理技术的推广，随着金刚石薄膜电极的产生，使得氧化能力大大增强，目前世界各国都利用金刚石薄膜电极进行电解污水的方法进行研究，并取得了很大进展，金刚石薄膜电极的制备技术越来越成熟，而且制出的电极面积也不断增大，这些都促进利用金刚石薄膜电极进行电解氧化处理污水技术的应用，也拓宽了电解法污水处理技术的应用领域[3][4]，如果进一步降低电解法污水处理的能耗，将使该方法更具有竞争力，而降低电解法污水处理的能耗，很重要的一个方面是回收利用好电解过程中的余能。
