Настоящее и будущее производства водорода из сточных вод

Настоящее и будущее производства водорода из сточных вод

Водородная энергетика является важной частью будущей национальной энергетической системы и ключевым направлением развития стратегически развивающихся отраслей, а развитие экологически чистых и экологически чистых технологий производства водорода является важной поддержкой для построения будущей национальной водородной энергетической системы и реализации цели «двойного водородного энергоснабжения». -углерод». Однако нынешняя основная технология производства водорода из возобновляемых источников энергии из электролизованной воды предъявляет очень высокие требования к качеству воды, потребляет большое количество чистой воды и имеет проблему дисбаланса «ресурс-энергия». Получение зеленого водорода из сточных вод может одновременно решить две основные проблемы: очистки сточных вод и потребления пресной воды для производства водорода, что является идеальной стратегией для достижения углеродной нейтральности при очистке сточных вод.

Технология производства канализационного водорода

К распространенным источникам сточных вод относятся сталелитейная, бумажная, горнодобывающая, нефтехимическая, пивоваренная, пищевая, кожевенная и молочная промышленность и т. д. Сточные воды разных отраслей промышленности имеют разные свойства. Эти отрасли требуют тщательной очистки, чтобы соответствовать стандартам сброса, прежде чем сточные воды будут безопасно сброшены в окружающую среду. Традиционные системы очистки сточных вод ориентированы на отделение или удаление загрязняющих веществ, но эти методы обычно потребляют дополнительную энергию и ресурсы пресной воды. Ежегодно в результате очистки сточных вод во всем мире образуется около 380 миллиардов м3 сточных вод, и ожидается, что к 2050 году их количество увеличится еще на 51%. Кроме того, сточные воды обычно содержат органические вещества, редкие минералы, кислоты, щелочи и соли с высокой добавленной стоимостью. потенциал, а в нынешних процессах отсутствуют эффективные меры повторного использования и переработки.

Таким образом, объединение технологии производства водорода с отраслью очистки сточных вод может способствовать развитию водной отрасли в более устойчивом и экологически чистом направлении, что может не только улучшить преимущества водородной энергетики, но и достичь почти нулевого потребления сточных вод. очистка и практически нулевая свалка отходов. В зависимости от свойств сточных вод требуются различные процессы производства водорода. Например, сточные воды горнодобывающей, сталелитейной и кожевенной промышленности в основном поступают при обработке металлов, поэтому они обычно содержат ионы тяжелых металлов, таких как цинк, медь, ртуть, кадмий, имеют высокую проводимость и содержат такие химические вещества, как цианид, которые могут мигрировать тяжелыми металлами. металлы. Это делает технологию электролиза воды лучшим выбором для очистки таких сточных вод.

Для бумажной, пивоваренной, пищевой и молочной промышленности сточные воды богаты органическими веществами, такими как растворенные твердые вещества (TDS), поэтому технология производства водорода с помощью биоразложения более применима. Благодаря микробной ферментации эти органические вещества могут быть эффективно преобразованы в водород. Сточные воды нефтехимической промышленности обычно содержат загрязняющие вещества, такие как масло, жир, свинец и углеводороды. Короткоцепочечные алкановые органические вещества делают технологию фотокаталитических реакций более подходящей для производства водорода. Кроме того, сточные воды фармацевтической, красильной и текстильной промышленности обычно имеют высокое химическое потребление кислорода (ХПК) и высокое соотношение ХПК/биологическое потребление кислорода (БПК). Антибиотики и сложные органические химические компоненты в сточных водах также усложняют очистку. Для этих сложных сточных вод, возможно, потребуется разработать более совершенные процессы производства водорода, такие как использование пьезоэлектрических материалов, чтобы справиться с их сложной химической средой.

Поэтому сложность и многообразие очистки различных типов сточных вод требует комплексного подхода к очистке и сложной конструкции установок для обеспечения эффективного удаления различных загрязняющих веществ и достижения повторного использования воды.