本發明涉及垃圾滲濾液電解處理系統，以及利用該垃圾滲濾液電解處理系統處理垃圾滲濾液的方法。

背景技術：

由于垃圾滲濾液是一種難處理的高濃度有機廢水，毒性強、成分復雜，COD、氨氮含量高，微生物營養元素比例嚴重失調，可生化性差，水質狀況隨時間發生很大的變化。因此，滲濾液的無害化處理一直是個世界性的難題。電化學水處理技術由于有極強的選擇性，可以將難降解有機物或對生物有毒、有抑制的污染物轉化為可生化物質，從而提高廢水的生物降解性。在國外，電化學水處理技術被稱為“環境友好”技術，在綠色工藝方面極具潛力，近年來作為處理垃圾滲濾液的一種高級氧化技術也格外受到青睞。

垃圾熱解發電技術已逐漸成熟，環保性好，經濟性高，可產生大量富含氫氣的熱解氣。將熱解氣中的氫氣分離提純后，用于氫燃料電池發電裝置，可穩定的產生直流電能。目前，直流電能多直接并入電網，并未用于電解處理污水，電能的利用率低。

技術實現要素：

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種垃圾滲濾液電解處理系統，該系統將垃圾熱解產生的直流電直接應用于電解處理滲濾液，既能就地處理垃圾處理過程中產生的滲濾液，又能合理利用產生的電能，不僅優化了工藝結構，而且大幅降級了處理成本。

根據本發明的一個方面，本發明提供了一種垃圾滲濾液電解處理系統。根據本發明的實施例，該系統包括：

垃圾熱解制氣單元，所述垃圾熱解制氣單元包括垃圾入口、熱解碳出口和熱解油氣出口；

熱解油氣凈化單元，所述熱解油氣凈化單元包括熱解油氣入口、焦油出口和凈化后的熱解氣出口，所述熱解油氣入口與所述熱解油氣出口相連；

氫氣分離提純單元，所述氫氣分離提純單元包括凈化后的熱解氣入口，氫氣出口和尾氣出口，所述凈化后的熱解氣入口與所述凈化后的熱解氣出口相連；

氫燃料電池發電單元，所述氫燃料發電單元具有氫氣入口、空氣入口、水出口和電源輸出端，所述氫氣入口與所述氫氣出口相連；

滲濾液電解槽，所述滲濾液電解槽具有進水口和出水口，所述滲濾液電解槽內設置有正負電極板，所述正負電極板與所述氫燃料發電單元的所述電源輸出端相連。

根據本發明實施例的垃圾滲濾液電解處理系統，將垃圾熱解氣經氫氣分離提純單元進行氫氣分離提純后，由氫燃料電池發電單元利用氫氣進行發電，不僅發電效率高，發電輸出穩定，而且發電過程幾乎不產生新的污染物，噪音低，清潔環保。同時，燃料電池產生的直流電不需轉換成交流電，可直接用于滲濾液電解槽進行污水電解處理，縮短了滲濾液電解處理工藝流程，降低了電解單元電能損耗。由此，該系統將生活垃圾發電處理與滲濾液電解處理生產聯系起來，實現了固廢處理與污水處理的雙贏效果。

另外，根據本發明上述實施例的垃圾滲濾液電解處理系統還可以具有如下附加的技術特征：

根據本發明的實施例，所述垃圾熱解制氣單元為熱解爐。

根據本發明的實施例，所述熱解氣凈化單元包括：油氣直冷塔，所述油氣直冷塔具有所述熱解油氣入口、冷卻后的熱解氣出口和油水混合物出口，所述熱解油氣入口與所述熱解油氣出口相連；電捕焦油裝置，所述電捕焦油裝置具有冷卻后的熱解氣入口、分離的熱解氣出口和所述焦油出口，所述冷卻后的熱解氣入口與所述冷卻后的熱解氣出口相連；活性炭吸附塔，所述活性炭吸附塔具有分離的熱解氣入口和所述凈化后的熱解氣出口，所述分離的熱解氣入口與所述分離的熱解氣出口相連。

根據本發明的實施例，所述油氣直冷塔設置有循環冷卻水泵。

根據本發明的實施例，所述熱解氣凈化單元進一步包括：活性炭反沖洗裝置，所述活性炭反沖洗裝置與所述活性炭吸附塔相連，并與所述活性炭吸附塔配套使用。

根據本發明的實施例，所述氫氣分離提純單元包括變壓吸附塔。

根據本發明的實施例，所述變壓吸附塔包括多級變壓吸附器。

根據本發明的實施例，所述氫燃料電池發電單元包括燃料電池電堆、水熱控制裝置和電控裝置。

根據本發明的實施例，該系統進一步包括：尾氣回收單元，所述尾氣回收單元包括尾氣入口、空氣入口和煙氣出口，所述尾氣入口與所述尾氣出口相連。

根據本發明的實施例，所述尾氣回收單元為尾氣燃燒塔。

根據本發明的實施例，該系統進一步包括：循環水槽，所述循環水槽具有循環水入口和循環水出口，所述循環水入口與所述滲濾液電解槽的出水口相連，所述循環水出口與所述油氣直冷塔相連。

根據本發明的另一方面，本發明提供了一種利用前述垃圾滲濾液電解處理系統處理垃圾滲濾液的方法。根據本發明的實施例，該方法包括：

將垃圾輸送至垃圾熱解制氣單元進行熱解處理，以便得到熱解碳和熱解油氣；

將所述熱解油氣輸送至熱解氣凈化單元進行凈化處理，以便得到凈化后的熱解氣和焦油；

將所述凈化后的熱解氣輸送至氫氣分離提純單元進行分離提純處理，以便得到氫氣和尾氣；

將所述氫氣輸送至氫燃料電池發電單元進行發電；

利用所述氫燃料電池發電單元進行發電對垃圾滲濾液進行電解氧化處理，以便得到凈化后的水。

根據本發明實施例的處理垃圾滲濾液的方法，將垃圾熱解氣經氫氣分離提純單元進行氫氣分離提純后，由氫燃料電池發電單元利用氫氣進行發電，不僅發電效率高，發電輸出穩定，而且發電過程幾乎不產生新的污染物，噪音低，清潔環保。同時，燃料電池產生的直流電不需轉換成交流電，可直接用于滲濾液電解槽進行污水電解處理，縮短了滲濾液電解處理工藝流程，降低了電解單元電能損耗。由此，該方法將生活垃圾發電處理與滲濾液電解處理生產聯系起來，實現了固廢處理與污水處理的雙贏效果。

根據本發明的實施例，所述凈化處理包括：將所述熱解油氣輸送至油氣直冷塔進行急速冷卻，以便得到冷卻后的熱解氣和油水混合物；將所述冷卻后的熱解氣輸送至電捕焦油裝置進行油氣分離，以便得到分離的熱解氣和所述焦油；將所述分離的熱解氣輸送至活性炭吸附塔進行除雜，以便得到所述凈化后的熱解氣。

根據本發明的實施例，利用活性炭反沖洗裝置對活性炭吸附塔中的活性炭進行反沖洗處理，以便使活性炭重復利用。

根據本發明的實施例，該方法進一步包括：對所述尾氣進行燃燒處理，以便得到煙氣，

根據本發明的實施例，該方法進一步包括：將所述凈化后的水用于所述急速冷卻。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1顯示了根據本發明一個實施例的垃圾滲濾液電解處理系統的結構示意圖；

圖2顯示了根據本發明一個實施例的垃圾滲濾液電解處理系統的結構示意圖；

圖3顯示了根據本發明一個實施例的利用垃圾滲濾液電解處理系統處理垃圾滲濾液的方法的流程示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

在本發明的描述中，術語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明而不是要求本發明必須以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

需要說明的是，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。進一步地，在本發明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。

垃圾滲濾液電解處理系統

根據本發明的一個方面，本發明提供了一種垃圾滲濾液電解處理系統。參考圖1，根據本發明的實施例，該系統包括：垃圾熱解制氣單元100、熱解油氣凈化單元200、氫氣分離提純單元300、氫燃料電池發電單元400和滲濾液電解槽500。下面逐一對各單元進行解釋說明：

垃圾熱解制氣單元100：根據本發明的實施例，該垃圾熱解制氣單元100包括垃圾入口、熱解碳出口和熱解油氣出口，將垃圾進行熱解處理，得到熱解碳和熱解油氣。

根據本發明的實施例，該垃圾熱解制氣單元100為熱解爐。由此，熱解爐具有連續進出料功能，產生的高溫熱解氣通過高溫油氣管路輸送至熱解氣凈化單元。

熱解油氣凈化單元200：根據本發明的實施例，該熱解油氣凈化單元200包括熱解油氣入口、焦油出口和凈化后的熱解氣出口，所述熱解油氣入口與所述熱解油氣出口相連，將所述熱解油氣進行凈化處理，得到凈化后的熱解氣和焦油。由此，將熱解油氣進行油氣分離，并去除熱解氣中的灰塵和硫化氫等雜質。

參考圖2，根據本發明的實施例，該熱解氣凈化單元200包括：油氣直冷塔210、電捕焦油裝置220和活性炭吸附塔230，其中，油氣直冷塔210具有所述熱解油氣入口、冷卻后的熱解氣出口和油水混合物出口，熱解油氣入口與熱解油氣出口相連，將所述熱解油氣進行急速冷卻，得到冷卻后的熱解氣和油水混合物；電捕焦油裝置220具有冷卻后的熱解氣入口、分離的熱解氣出口和焦油出口，冷卻后的熱解氣入口與冷卻后的熱解氣出口相連，將冷卻后的熱解氣進行油氣分離，得到分離的熱解氣和焦油；活性炭吸附塔具有分離的熱解氣入口和凈化后的熱解氣出口，分離的熱解氣入口與分離的熱解氣出口相連，活性炭吸附塔內填裝活性炭吸附劑，可將熱解氣中的H₂S、粉塵等雜質脫除，將分離的熱解氣進行除雜，得到所述凈化后的熱解氣。由此，油氣分離效果好，并有效去除熱解油氣中的灰塵和硫化氫等雜質，防止灰塵堵塞裝置，并且后續得到的氫氣的純度更高。

根據本發明的實施例，油氣直冷塔210設置有循環冷卻水泵，可利用循環水槽的循環水進行急速冷卻。

根據本發明的實施例，電捕焦油裝置220中熱解氣流速為1.0m/s，有效捕集時間為3s，效率達99％。

參考圖2，根據本發明的實施例，該熱解氣凈化單元200進一步包括：活性炭反沖洗裝置240，該活性炭反沖洗裝置240與活性炭吸附塔230相連，并與活性炭吸附塔配套使用，將活性炭吸附塔230的活性炭送入活性炭反沖洗裝置240中處理，處理后的活性炭可回用于活性炭吸附塔230中，其中，活性炭反沖洗條件為活性炭吸附塔前后壓差≥0.05MPa，反沖洗介質為蒸汽。

氫氣分離提純單元300：根據本發明的實施例，該氫氣分離提純單元300包括凈化后的熱解氣入口，氫氣出口和尾氣出口，其中，凈化后的熱解氣入口與凈化后的熱解氣出口相連，將凈化后的熱解氣進行分離提純處理，得到氫氣和尾氣。由此，從熱解氣中分離提取氫氣，為氫燃料發電單元提供原料。

根據本發明的實施例，該氫氣分離提純單元300包括變壓吸附塔，變壓吸附塔利用吸附劑在不同分壓下對吸附質有不同的吸附容量，并且在一定的吸附壓力下，對被分離的氣體混合物的各組份有選擇吸附的特性來提純氫氣。

根據本發明的實施例，變壓吸附塔包括多級變壓吸附器。由此，氫氣的分離提純效果好。根據本發明的具體實施例，變壓吸附塔內有6個變壓吸附室，吸附壓力范圍為0.6～2MPa，吸附劑采用活性炭，氫氣回收率在90％以上。提純后的氫氣進入氫氣緩沖罐儲存，剩余的熱解氣進入尾氣燃燒塔燃燒處理。

根據本發明的實施例，該系統進一步包括氫氣緩沖罐900，該氫氣緩沖罐900與氫氣分離提純單元300的氫氣出口和氫燃料電池發電單元400的氫氣入口相連，具有緩存氫氣和穩定輸出氫氣的作用，使進入氫燃料電池發電單元的氫氣流量穩定可控。

氫燃料電池發電單元400：根據本發明的實施例，該氫燃料發電單元400具有氫氣入口、空氣入口、水出口和電源輸出端，所述氫氣入口與所述氫氣出口相連，利用氫氣進行發電，不僅發電效率高，發電輸出穩定，而且發電過程幾乎不產生新的污染物，噪音低，清潔環保。

根據本發明的實施例，該氫燃料電池發電單元400包括燃料電池電堆、水熱控制裝置和電控裝置。根據本發明的一些實施例，，該氫燃料電池發電單元400還進一步包括水冷機。將氫氣輸送至燃料電池電堆，在此與空氣中的氧氣反應，輸出直流電并產熱產水；水熱控制裝置通過將氫燃料電池發電過程中產生的水和熱不斷地排出系統，從而保證系統正常工作的溫度和濕度；電控單元用來監測系統中各單元的工作狀態，并根據當前的工作狀態進行相應的控制，使得系統的每個單元相互配合，共同完成系統的功能，并同時具有保護和告警功能。發電機組產水的高溫水從出水口流出進入水冷機冷卻，冷卻水溫度至20℃以下，冷卻后的水返回燃料電池電堆，對其進行冷卻降溫，控制發電機組溫度保持在90℃以下的低溫環境。根據本發明的實施例，該氫燃料電池發電單的發電功率可達200KW，發電效率達70％。

參考圖2，根據本發明的實施例，該氫燃料電池發電單元400輸出的直流電輸送至直流電控制裝置410，輸出電壓為120V，輸出電流為40A。控制單元主要有電位器和電阻，構成分壓電路，通過調節電位器的阻值可改變輸出電流的大小。另外，控制單元還包含接觸器、繼電器、信號燈、蜂鳴器等元器件。

滲濾液電解槽500：根據本發明的實施例，該滲濾液電解槽500具有進水口和出水口，該滲濾液電解槽500內設置有正負電極板，其中，正負電極板與氫燃料發電單元的電源輸出端相連，利用氫燃料電池發電單元400進行發電對垃圾滲濾液進行電解氧化處理，得到凈化后的水。具體地，將氫燃料發電單元的直流電導入電極板，滲濾液流經正負電極板時被直接電解氧化，滲濾液中的有機污染物被氧化分解成小分子有機物，從而實現了滲濾液的降解。為了提高處理效率，電解槽可設置多組并聯。由此，燃料電池產生的直流電不需轉換成交流電，可直接用于滲濾液電解槽進行污水電解處理，縮短了滲濾液電解處理工藝流程，降低了電解單元電能損耗。從而，將生活垃圾發電處理與滲濾液電解處理生產聯系起來，實現了固廢處理與污水處理的雙贏效果。

根據本發明的一些實施例，該滲濾液電解槽500設有四個排的滲濾液電解池，每個池體高2m，寬0.5m，電解池底部設有進水口，頂部設有出水口，出水口連接循環水槽。滲濾液進水流量為0.5m³/h。電解池內設有10組相互交錯的正負電極板，電極板縱向長度為1m，距離底部0.5m，電解板間距為0.02m。電解電壓為80V，電流為15A，電解時間為2h。經電解處理的出水進入循環水槽，作為循環水使用。

根據本發明的實施例，該系統進一步包括：循環水槽600，該循環水槽600具有循環水入口和循環水出口，其中，循環水入口與滲濾液電解槽的出水口相連，循環水出口與油氣直冷塔相連，將電解得到的凈化的水輸送至油氣直冷塔進行冷卻處理，實現水的循環利用。

參考圖2，根據本發明的實施例，該系統進一步包括滲濾液收集池700，該滲濾液收集池700將滲濾收集緩存，并能夠調節進水電解池的流量、pH等因素，有利于提高電解處理的效率。

參考圖2，根據本發明的實施例，該系統進一步包括：尾氣回收單元800，該尾氣回收單元800包括尾氣入口、空氣入口和煙氣出口，其中，尾氣入口與尾氣出口相連，用于對尾氣進行回收利用。

根據本發明的實施例，該尾氣回收單元800為尾氣燃燒塔。由于尾氣中含大量燃氣，將燃氣燃燒回收燃氣的熱量，實現能源的綜合利用。

處理垃圾滲濾液的方法

根據本發明的另一方面，本發明提供了一種利用前述垃圾滲濾液電解處理系統處理垃圾滲濾液的方法。參考圖3，根據本發明的實施例，對處理垃圾滲濾液的方法進行解釋說明，該方法包括：

S100熱解處理

根據本發明的實施例，將垃圾輸送至垃圾熱解制氣單元進行熱解處理，得到熱解碳和熱解油氣。

根據本發明的實施例，該垃圾熱解制氣單元為熱解爐。由此，熱解爐具有連續進出料功能，產生的高溫熱解氣通過高溫油氣管路輸送至熱解氣凈化單元。

S200凈化處理

根據本發明的實施例，將熱解油氣輸送至熱解氣凈化單元進行凈化處理，得到凈化后的熱解氣和焦油。由此，將熱解油氣進行油氣分離，并去除熱解氣中的灰塵和硫化氫等雜質。

根據本發明的實施例，該凈化處理包括：將熱解油氣輸送至油氣直冷塔進行急速冷卻，得到冷卻后的熱解氣和油水混合物；將冷卻后的熱解氣輸送至電捕焦油裝置進行油氣分離，得到分離的熱解氣和所述焦油；將所述分離的熱解氣輸送至活性炭吸附塔進行除雜，以便得到所述凈化后的熱解氣。由此，油氣分離效果好，并有效去除熱解油氣中的灰塵和硫化氫等雜質，防止灰塵堵塞裝置，并且后續得到的氫氣的純度更高。

根據本發明的實施例，油氣直冷塔設置有循環冷卻水泵，可利用循環水槽的循環水進行急速冷卻。

根據本發明的實施例，電捕焦油裝置中熱解氣流速為1.0m/s，有效捕集時間為3s，效率達99％。

根據本發明的實施例，利用活性炭反沖洗裝置對活性炭吸附塔中的活性炭進行反沖洗處理，使活性炭重復利用，其中，活性炭反沖洗條件為活性炭吸附塔前后壓差≥0.05MPa，反沖洗介質為蒸汽。

S300分離提純處理

根據本發明的實施例，將凈化后的熱解氣輸送至氫氣分離提純單元進行分離提純處理，得到氫氣和尾氣。由此，從熱解氣中分離提取氫氣，為氫燃料發電單元提供原料。

根據本發明的實施例，該氫氣分離提純單元300包括變壓吸附塔，變壓吸附塔利用吸附劑在不同分壓下對吸附質有不同的吸附容量，并且在一定的吸附壓力下，對被分離的氣體混合物的各組份有選擇吸附的特性來提純氫氣。

根據本發明的實施例，變壓吸附塔包括多級變壓吸附器。由此，氫氣的分離提純效果好。根據本發明的具體實施例，變壓吸附塔內有6個變壓吸附室，吸附壓力范圍為0.6～2MPa，吸附劑采用活性炭，氫氣回收率在90％以上。提純后的氫氣進入氫氣緩沖罐儲存，剩余的熱解氣進入尾氣燃燒塔燃燒處理。

根據本發明的實施例，該系統進一步包括氫氣緩沖罐，該氫氣緩沖罐與氫氣分離提純單元300的氫氣出口和氫燃料電池發電單元的氫氣入口相連，具有緩存氫氣和穩定輸出氫氣的作用，使進入氫燃料電池發電單元的氫氣流量穩定可控。

根據本發明的實施例，該方法進一步包括：對尾氣進行燃燒處理，得到煙氣。由于尾氣中含大量燃氣，將燃氣燃燒回收燃氣的熱量，實現能源的綜合利用。

S400發電

根據本發明的實施例，將氫氣輸送至氫燃料電池發電單元進行發電。利用氫氣進行發電，不僅發電效率高，發電輸出穩定，而且發電過程幾乎不產生新的污染物，噪音低，清潔環保。

根據本發明的實施例，該氫燃料電池發電單元包括燃料電池電堆、水熱控制裝置和電控裝置。根據本發明的一些實施例，，該氫燃料電池發電單元還進一步包括水冷機。將氫氣輸送至燃料電池電堆，在此與空氣中的氧氣反應，輸出直流電并產熱產水；水熱控制裝置通過將氫燃料電池發電過程中產生的水和熱不斷地排出系統，從而保證系統正常工作的溫度和濕度；電控單元用來監測系統中各單元的工作狀態，并根據當前的工作狀態進行相應的控制，使得系統的每個單元相互配合，共同完成系統的功能，并同時具有保護和告警功能。發電機組產水的高溫水從出水口流出進入水冷機冷卻，冷卻水溫度至20℃以下，冷卻后的水返回燃料電池電堆，對其進行冷卻降溫，控制發電機組溫度保持在90℃以下的低溫環境。根據本發明的實施例，該氫燃料電池發電單的發電功率可達200KW，發電效率達70％。

根據本發明的實施例，該氫燃料電池發電單元輸出的直流電輸送至直流電控制單元，輸出電壓為120V，輸出電流為40A?？刂茊卧饕须娢黄骱碗娮瑁瑯嫵煞謮弘娐?，通過調節電位器的阻值可改變輸出電流的大小。另外，控制單元還包含接觸器、繼電器、信號燈、蜂鳴器等元器件。

S500電解氧化處理

根據本發明的實施例，利用氫燃料電池發電單元進行發電對垃圾滲濾液進行電解氧化處理，得到凈化后的水。燃料電池產生的直流電不需轉換成交流電，可直接用于滲濾液電解槽進行污水電解處理，縮短了滲濾液電解處理工藝流程，降低了電解單元電能損耗。從而，將生活垃圾發電處理與滲濾液電解處理生產聯系起來，實現了固廢處理與污水處理的雙贏效果。

根據本發明的一些實施例，該滲濾液電解槽500設有四個排的滲濾液電解池，每個池體高2m，寬0.5m，電解池底部設有進水口，頂部設有出水口，出水口連接循環水槽。滲濾液進水流量為0.5m³/h。電解池內設有10組相互交錯的正負電極板，電極板縱向長度為1m，距離底部0.5m，電解板間距為0.02m。電解電壓為80V，電流為15A，電解時間為2h。經電解處理的出水進入循環水槽，作為循環水使用。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

盡管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解：在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的范圍由權利要求及其等同物限定。