一种水电解制氢的含碱废水零排放装置及方法与流程

本发明属于涉及水电解制氢领域，具体涉及一种水电解制氢的含碱废水零排放装置及方法。

背景技术：

1、目前水电解制氢领域，根据电解质种类的不同，可以分为碱性水电解制氢(awe)、质子交换膜(pem)水电解、固体氧化物电解(soec)、阴离子交换膜电解(aem)等4种技术。其中，质子交换膜(pem)水电解的效率虽然提高到了74～90％，但由于采用了较贵重的材料，综合成本比较高，目前只用于小规模的使用；固体氧化物电解(soec)、阴离子交换膜电解(aem)目前还处于早期小规模商业化阶段；而碱性水电解制氢(awe)技术最为成熟，在大规模储能领域应用最多。

2、碱性电解槽的电解液一般采用30wt％koh溶液，并添加

3、～0.2wt％v2o5添加剂或重铬酸钾添加剂。在水电解制氢的气液分离工序(含碱氢气与含氧氧气的气液分离)、氢气干燥及纯化工序(粗氢气的脱水及干燥)、氧气干燥及纯化工序(粗氧气的脱水及干燥)都会产生废水，总废水排放中含碱量～0.03％wt、微量v2o5或重铬酸钾添加剂，均严重超出污水处理场接收指标，往往成为水电解制氢废水排放系统及下游污水处理的痛点及项目环境影响评价关注的焦点。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题中的不足，本发明公开了一种水电解制氢的含碱废水零排放装置及方法，在保证安全且兼顾节省投资及占地的前提下，将含碱废水进行回收后作为原料，实现含碱废水零排放，同时通过设计集中的含碱废水收集系统，使得氢侧、氧侧含碱废水分别经各自的水封及脱气装置脱除氢气、氧气后再进入废水收集系统，避免氢、氧混合形成爆炸性气体。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

3、一种水电解制氢的含碱废水零排放装置，包括氢侧水封装置、氢侧脱气装置、废碱收集罐、废碱泵、氧侧水封装置、氧侧脱气装置，其中，

4、所述氢侧水封装置的入口端分别与氢侧除盐水管线和氢侧含碱废水总管连通，所述氢侧水封装置的气相出口与氢侧放空管线连通，所述氢侧水封装置的溢流口经氢侧溢流管线与氢侧脱气装置连通，所述氢侧脱气装置的氢侧液相出口管线下坡向并内伸至废碱收集罐；

5、所述氧侧水封装置的入口端分别与氧侧除盐水管线和氧侧含碱废水总管连通，所述氧侧水封装置的气相出口与氧侧放空管线相连通，所述氧侧水封装置的溢流口经氧侧溢流管线与氧侧脱气装置相连通，所述氧侧脱气装置的氧侧液相出口管线下坡向并内伸至废碱收集罐；

6、所述废碱收集罐的放空管线与大气相连通，所述废碱泵通过入口管线下坡向并内伸至废碱收集罐内，所述废碱泵出口与补水罐、配碱罐或运碱槽车中任意一个相连通。

7、优选地，氢侧含碱废水沿氢侧含碱废水总管下坡向氢侧水封装置。

8、优选地，氧侧含碱废水沿氧侧含碱废水总管下坡向氧侧水封装置。

9、优选地，所述氢侧放空管线上安装有阻火装置。

10、优选地，所述氢侧水封装置的溢流口经氢侧溢流管线下坡向氢侧脱气装置。

11、优选地，所述氧侧水封装置的溢流口经氧侧溢流管线下坡向氧侧脱气装置。

12、优选地，所述氢侧脱气装置内设有氢气浓度检测报警器以及氢侧联锁切断阀，所述氢侧联锁切断阀用于控制所述氢侧脱气装置的液相出口的开关。

13、优选地，氧侧脱气装置内设有氧气浓度检测报警器以及氧侧联锁切断阀，所述氧侧联锁切断阀用于控制所述氧侧脱气装置的液相出口的开关。

14、优选地，所述废碱收集罐内设有液位监测装置以及液位报警器。

15、优选地，废碱泵出口设有至废碱收集罐的返回线。

16、一种基于水电解制氢的含碱废水零排放装置的排放方法，具体步骤法如下：

17、步骤1：水电解制氢内的所有含氢废水、含氢废碱汇合至氢侧含碱废水总管3，且通过氢侧含碱废水总管3通入氢侧水封装置1内；水电解制氢内的所有含氧废水、含氧废碱汇合至氧侧含碱废水总管11，且通过氧侧含碱废水总管11通入氧侧水封装置9内；

18、步骤2：通过氢侧除盐水管线2和氧侧除盐水管线10分别向氢侧水封装置1和氧侧水封装置9内连续补入除盐水；

19、步骤3：氢侧含碱废水、氧侧含碱废水分别经氢侧水封装置1和氧侧水封装置9的溢流口溢流至氢侧脱气装置7和氧侧脱气装置14；

20、步骤4：氢侧脱气装置7和氧侧脱气装置14分别对氢侧含碱废水、氧侧含碱废水释放脱除废水中溶解的微量氢气和氧气；

21、步骤5：氢侧脱气装置7内的氢气浓度检测报警器和氧侧脱气装置14内的氧气浓度检测报警器分别对废水释放的气体进行实时监测及报警，并根据监测到的气体浓度信息利用氢侧联锁切断阀和氧侧联锁切断阀分别控制氢侧脱气装置7和氧侧脱气装置14的液相出口的开关；

22、步骤6：氢侧脱气装置7和氧侧脱气装置14中的含碱废水分别经内伸设置的氢侧液相出口管线8和氧侧液相出口管线15进入废碱收集罐16；

23、步骤7：废碱收集罐16内的含碱废水经废碱泵19抽出后送至补水罐、配碱罐或运碱槽车。

24、有益效果：本发明公开了一种水电解制氢的含碱废水零排放装置及方法，通过对排放回收装置的合理设计，不仅可以对水电解制氢的含碱废水进行收集回用，实现含碱废水零排放，还可以通过对氢侧、氧侧含碱废水分别进行水封和脱气处理，使得含碱废水分别脱除氢气、氧气后再进入废水收集系统，避免氢、氧混合形成爆炸性气体，提高了安全性能，有利于满足环保要求，且投资占地省，可实施性强。

技术特征：

1.一种水电解制氢的含碱废水零排放装置，其特征在于，包括氢侧水封装置、氢侧脱气装置、废碱收集罐、废碱泵、氧侧水封装置、氧侧脱气装置，其中，

2.根据权利要求1所述的水电解制氢的含碱废水零排放装置，其特征在于，氢侧含碱废水沿氢侧含碱废水总管下坡向氢侧水封装置。

3.根据权利要求1所述的水电解制氢的含碱废水零排放装置，其特征在于，氧侧含碱废水沿氧侧含碱废水总管下坡向氧侧水封装置。

4.根据权利要求1所述的水电解制氢的含碱废水零排放装置，其特征在于，所述氢侧放空管线上安装有阻火装置。

5.根据权利要求1所述的水电解制氢的含碱废水零排放装置，其特征在于，所述氢侧水封装置的溢流口经氢侧溢流管线下坡向氢侧脱气装置。

6.根据权利要求1所述的水电解制氢的含碱废水零排放装置，其特征在于，所述氧侧水封装置的溢流口经氧侧溢流管线下坡向氧侧脱气装置。

7.根据权利要求1所述的水电解制氢的含碱废水零排放装置，其特征在于，所述氢侧脱气装置内设有氢气浓度检测报警器以及氢侧联锁切断阀，所述氢侧联锁切断阀用于控制所述氢侧脱气装置的液相出口的开关。

8.根据权利要求1所述的水电解制氢的含碱废水零排放装置，其特征在于，氧侧脱气装置内设有氧气浓度检测报警器以及氧侧联锁切断阀，所述氧侧联锁切断阀用于控制所述氧侧脱气装置的液相出口的开关。

9.根据权利要求1所述的水电解制氢的含碱废水零排放装置，其特征在于，所述废碱收集罐内设有液位监测装置以及液位报警器。

10.根据权利要求1所述的水电解制氢的含碱废水零排放装置，其特征在于，废碱泵出口设有至废碱收集罐的返回线。

11.一种基于权利要求1-10任一所述的水电解制氢的含碱废水零排放装置的排放方法，其特征在于，具体步骤法如下：

技术总结本发明公开了一种水电解制氢的含碱废水零排放装置及方法，包括氢侧水封装置、氢侧脱气装置、废碱收集罐、废碱泵、氧侧水封装置、氧侧脱气装置，氢侧脱气装置的氢侧液相出口管线下坡向并内伸至废碱收集罐；氧侧脱气装置的氧侧液相出口管线下坡向并内伸至废碱收集罐；废碱收集罐的放空管线与大气相连通，废碱泵通过入口管线下坡向并内伸至废碱收集罐内，废碱泵出口与补水罐、配碱罐或运碱槽车中任意一个相连通。本发明在保证安全且兼顾节省投资及占地的前提下，将含碱废水进行回收后作为原料，实现含碱废水零排放，同时通过设计集中的含碱废水收集系统，使得氢侧、氧侧含碱废水分别经各自的水封及脱气装置脱除氢气、氧气后再进入废水收集系统，避免氢、氧混合形成爆炸性气体。技术研发人员：谢会,周力,潘慧茹,袁俊涛,袁兴才,汪红富,张勇受保护的技术使用者：上海河图工程股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/20