【技术实现步骤摘要】
本申请涉及污水处理的，特别是涉及一种污水处理厂的制氢、储氢及热电联供系统及工艺，并实现全过程零碳排放。
技术介绍
1、传统的污水处理工艺具有能耗高和资源利用不充分的缺点。因此，污水处理行业纷纷在寻求绿色低碳转型的方式，其中用污水制氢是可行的路径之一。
2、为了在污水处理的同时获得氢气，在中国专利cn114477612a公开了一种污水厂污水和污泥制氢、加氢的闭合系统及工艺方法，其在闭合系统中增设燃料电池和电解制氢单元。电解制氢单元可以用污水来制氢，将获得的氢气提供给燃料电池发电，燃料电池发电的同时产生热量至余热回收单元从而实现热电联产。该闭合系统电解制氢单元产生的氧气用于好氧曝气池。
3、该闭合系统中燃料电池产生的热仅能提供给余热回收单元，利用途径单一。该闭合系统中的甲烷蒸汽重整反应炉在产生氢气的同时，未能实现其他副产物（二氧化碳）的利用，产生了碳排放。该闭合系统的氢气储罐是普通储氢，其储氢安全性差。该闭合系统中处理后的污水未能进一步利用。
4、在中国专利cn115611479a公开了一种城市污水再生利用耦合多源能量的提取系统，该提取系统包括高效产甲烷系统、电解再生水制氢及副产物利用系统和热电联产系统。电解再生水制氢及副产物利用系统和沼气罐分别产生氢气和沼气给沼气发电机组。沼气发电机组利用氢气和沼气发电并产生余热给余热锅炉，从而实现了热电联产。
5、该提取系统中的沼气发电机组产生的余热仅能供余热锅炉回收，利用途径单一。该提取系统中沼气发电机也会产生二氧化碳排放。该提取系统中产生的氧气
6、因此，现有应用于污水处理的制氢、储氢系统存在余热应用场景单一、沼气发电时存在的碳排放、所产生的臭氧利用不充分及储氢安全性差等问题。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种实现增加余热应用场景和降低二氧化碳排放的污水处理厂的制氢、储氢及热电联供系统，其包括污水处理系统、厌氧消化装置、中水深度处理系统、纯水装置、沼气水蒸汽重整制氢装置、二氧化碳吸收装置、水电解制氢装置、臭氧发生器、储氢装置、氢能源车、换热设备、氢燃料电池、水源热泵和余热回收管路。所述污水处理系统用于将污水处理成污泥和中水。所述厌氧消化装置用于使所述污泥产生沼气。所述中水深度处理系统用于使所述中水达标排放。
2、所述纯水装置用于将所述中水净化为纯水。所述沼气水蒸汽重整制氢装置与所述厌氧消化装置及所述纯水装置连接，所述沼气水蒸汽重整制氢装置用于使所述沼气和所述纯水反应，生成氢气及二氧化碳。所述二氧化碳吸收装置与所述沼气水蒸汽重整制氢装置连接，用于吸收所述沼气水蒸汽重整制氢装置产生的二氧化碳。所述水电解制氢装置与所述纯水装置连接，将所述纯水电解制取氢气及氧气。所述臭氧发生器与所述水电解制氢装置连接，所述臭氧发生器用于将所述水电解制氢装置产生的氧气生成臭氧，并通入所述中水深度处理系统中。
3、所述储氢装置包括箱体、储氢罐和储氢合金，所述储氢装置与所述水电解制氢装置和所述沼气水蒸汽重整制氢装置相连接，所述储氢装置用于将所述氢气固态储存。所述储氢合金设置于所述储氢罐中，所述箱体内部设置有液态传热工质，所述储氢罐浸没于所述箱体的液态传热工质中。所述氢能源车所述储氢罐连接。所述换热设备和所述氢能源车及所述储氢罐连接。所述氢燃料电池与所述储氢装置连接，所述氢燃料电池用于产生电能。所述水源热泵用于产生水蒸汽。所述余热回收管路与所述氢燃料电池和所述水源热泵连接，所述余热回收管路用于回收所述氢燃料电池产生的热量并输送到所述水源热泵，使所述水源热泵从所述余热回收管路中吸收热量并产生水蒸汽。所述水蒸汽用于所述厌氧消化装置进行厌氧消化。
4、可选的，所述余热回收管路包括氢燃料电池冷却回路、第一换热器、供热回路和第二换热器，所述氢燃料电池冷却回路、所述供热回路与所述第一换热器连接，所述供热回路、所述水源热泵与所述第二换热器连接。
5、可选的，所述余热回收管路还与所述储氢装置相连接，当所述储氢装置吸收氢气时向所述余热回收管路释放热量；当所述储氢装置释放氢气时从所述余热回收管路吸收热量。
6、可选的，所述余热回收管路通过一个供热支路与所述储氢装置相连接，所述供热支路与供热回路并联。
7、可选的，所述供热回路上设有循环泵。
8、可选的，所述污水处理厂的制氢、储氢及热电联供系统还包括光伏发电装置，所述光伏发电装置与所述水电解制氢装置连接。
9、本申请还提供了一种污水处理厂的制氢、储氢及热电联供工艺，使用所述污水处理厂的制氢、储氢及热电联供系统，包括以下步骤：污水处理系统将污水处理成污泥和中水；厌氧消化装置使所述污泥产生沼气；纯水装置将所述中水净化为纯水；沼气水蒸汽重整制氢装置使所述沼气和所述纯水反应，生成氢气及二氧化碳；二氧化碳吸收装置吸收所述沼气水蒸汽重整制氢装置产生的二氧化碳；水电解制氢装置将所述纯水电解制取氢气及氧气；臭氧发生器将所述水电解制氢装置产生的氧气生成臭氧，并通入中水深度处理系统中，去除中水中难降解物质或抗生素；储氢罐将所述水电解制氢装置及所述沼气水蒸汽重整制氢装置产生的氢气进行固态储存；储氢罐释放氢气进入氢燃料电池以产生电能；氢燃料电池产生热量至箱体的液态传热工质中；氢能源车释放氢气后所产生的热量至换热设备散发，储氢罐释放氢气进入氢能源车；余热回收管路回收氢燃料电池产生的热量，并输送到水源热泵，使水源热泵从余热回收管路中吸收热量并产生水蒸汽。
10、可选的，所述余热回收管路通过一个供热支路与储氢装置相连接，当储氢装置吸收氢气时向余热回收管路释放热量；当储氢装置释放氢气时从余热回收管路吸收热量。
11、可选的，所述水源热泵产生的水蒸汽用于污泥干化过程和污泥厌氧消化过程的加热。
12、本申请的有益效果在于：1、氢燃料电池产生的热量被水源热泵回收利用后，可以被厌氧消化装置用于厌氧消化以产生沼气，增加了氢燃料电池产生的热量的应用场景。同时无需为厌氧消化装置再额外提供外部热源，减少了制氢、储氢及热电联供系统的整体热量消耗。2、通过二氧化碳吸收装置和沼气水蒸汽重整制氢装置连接，二氧化碳吸收装置吸收了沼气水蒸汽重整制氢装置产生的二氧化碳，减少了二氧化碳的排放。
13、上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本申请较佳的实施例并配合附图对本申请进行详细说明。
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1.一种污水处理厂的制氢、储氢及热电联供系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的污水处理厂的制氢、储氢及热电联供系统，其特征在于，所述余热回收管路包括氢燃料电池冷却回路、第一换热器、供热回路和第二换热器，所述氢燃料电池冷却回路、所述供热回路与所述第一换热器连接，所述供热回路、所述水源热泵与所述第二换热器连接。
3.根据权利要求2所述的污水处理厂的制氢、储氢及热电联供系统，其特征在于，所述余热回收管路还与所述储氢装置相连接，当所述储氢装置吸收氢气时向所述余热回收管路释放热量；当所述储氢装置释放氢气时从所述余热回收管路吸收热量。
4.根据权利要求3所述的污水处理厂的制氢、储氢及热电联供系统，其特征在于，所述余热回收管路通过一个供热支路与所述储氢装置相连接，所述供热支路与供热回路并联。
5.根据权利要求2所述的污水处理厂的制氢、储氢及热电联供系统，其特征在于，所述供热回路上设有循环泵。
6.根据权利要求1所述的污水处理厂的制氢、储氢及热电联供系统，其特征在于，还包括光伏发电装置，所述光伏发电装置与所述水电解制氢装置连
7.一种污水处理厂的制氢、储氢及热电联供工艺，使用根据权利要求1所述的制氢、储氢及热电联供系统，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的制氢、储氢及热电联供工艺，其特征在于，所述余热回收管路通过一个供热支路与储氢装置相连接，当储氢装置吸收氢气时向余热回收管路释放热量；当储氢装置释放氢气时从余热回收管路吸收热量。
9.根据权利要求7所述的制氢、储氢及热电联供工艺，其特征在于，所述水源热泵产生的水蒸汽用于污泥干化过程和污泥厌氧消化过程的加热。
...【技术特征摘要】
1.一种污水处理厂的制氢、储氢及热电联供系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的污水处理厂的制氢、储氢及热电联供系统，其特征在于，所述余热回收管路包括氢燃料电池冷却回路、第一换热器、供热回路和第二换热器，所述氢燃料电池冷却回路、所述供热回路与所述第一换热器连接，所述供热回路、所述水源热泵与所述第二换热器连接。
3.根据权利要求2所述的污水处理厂的制氢、储氢及热电联供系统，其特征在于，所述余热回收管路还与所述储氢装置相连接，当所述储氢装置吸收氢气时向所述余热回收管路释放热量；当所述储氢装置释放氢气时从所述余热回收管路吸收热量。
4.根据权利要求3所述的污水处理厂的制氢、储氢及热电联供系统，其特征在于，所述余热回收管路通过一个供热支路与所述储氢装置相连接，所述供热支路与供热回路并联。
【专利技术属性】
技术研发人员：卢宇飞，陈广，周新宇，吴芳，李志林，戴晓虎，曲献伟，王丽花，杨戌雷，马艳，孙健，杨东海，江顺启，陈莉佳，周维，童飞，王刚，李磊，时春莲，华煜，吴健，张永进，胡晗，
申请(专利权)人：上海复洁环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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