[发明专利]一种污水厂污水和污泥制氢、加氢的闭合系统及工艺方法

权利要求书

1.一种污水厂污水和污泥制氢、加氢的闭合系统及工艺方法，其特征在于：包括光伏电池阵列板、污水预处理单元、污水电解制氢单元、污泥厌氧发酵制氢单元及氢气储罐，所述污水预处理单元分别连接至所述污水电解制氢单元及污泥厌氧发酵制氢单元，所述污水电解制氢单元及污泥厌氧发酵制氢单元均连接至氢气储罐，所述光伏电池阵列板连接至所述污水电解制氢单元；所述污水预处理单元包括依次连接的污水池、清水池及预处理池；污泥厌氧发酵制氢单元包括依次连接的污泥池、高温厌氧消化罐及甲烷蒸汽重整反应炉。

2.根据权利要求1所述的污水厂污水和污泥制氢、加氢的闭合系统及工艺方法，其特征在于：还包括余热回收单元，所述污水电解制氢单元及甲烷蒸汽重整反应炉均连接至所述余热回收单元，所述余热回收单元连接至所述高温厌氧消化罐。

3.根据权利要求1或2所述的污水厂污水和污泥制氢、加氢的闭合系统及工艺方法，其特征在于：还包括储能电池组及燃料电池，所述燃料电池及光伏电池阵列板均连接至所述储能电池组，所述储能电池组连接至所述污水电解制氢单元，所述燃料电池连接至所述氢气储罐及余热回收单元。

4.根据权利要求2所述的污水厂污水和污泥制氢、加氢的闭合系统及工艺方法，其特征在于：还包括污泥低温干化单元，所述高温厌氧消化罐连接至污泥低温干化单元，所述污泥低温干化单元连接至所述余热回收单元。

5.根据权利要求1所述的污水厂污水和污泥制氢、加氢的闭合系统及工艺方法，其特征在于：所述污水电解制氢单元通过好氧曝气池连接至所述污水池。

6.根据权利要求1所述的污水厂污水和污泥制氢、加氢的闭合系统及工艺方法，其特征在于：所述高温厌氧消化罐连接至所述污水池。

7.根据权利要求1所述的污水厂污水和污泥制氢、加氢的闭合系统及工艺方法，其特征在于：还包括出水回收单元，所述污水预处理单元及污水电解制氢单元均连接至出水回收单元。

8.一种污水厂污水和污泥制氢、加氢的工艺方法，其特征在于：所述工艺步骤为：

1)制氢储能：光伏电池阵列板利用太阳能发电，燃料电池将氢能转换得到电能，并将这两部分电能存储到储能电池组中作为污水电解制氢单元的电能源；

2)污水预处理及电解制氢：污水池中的污水从排水口接入清水池，在清水池进行絮凝处理后的清水进入预处理池，经过预处理池的低压反渗透膜过滤产生纯水，输送到污水电解制氢单元作为电解制氢的水源，电解反应得到氢气、氧气和水，氢气输送至氢气储罐，氧气连接至好氧曝气池，再输送至污水池进行富氧气体回收利用，污水预处理单元、污水电解制氢单元产生的纯水被出水回收单元回收再利用或排放；

3)污泥厌氧发酵制氢：工业污水处理过程中产生的污泥经过破壁处理后输送到高温厌氧消化罐，经过高温厌氧反应得到氢气、甲烷、浓水及残渣，甲烷输送到甲烷蒸汽重整反应炉，经过蒸汽重整反应炉把得到的氢气输送至氢气储罐，浓水回流至污水池中利用，残渣经过压滤后进入污泥低温干化单元，进一步脱水干化后再利用或者焚烧处理；

4)氢气提纯及储存：将污水电解制氢单元及污泥厌氧发酵制氢单元产生的氢气收集储存到氢气储罐中，并输送至加氢站及燃料电池备用；

5)余热循环利用：污水电解制氢单元、燃料电池及甲烷蒸汽重整反应炉产生的余热均回收至余热回收单元实现循环利用，作为高温厌氧消化罐及污泥低温干化单元的热源。