Het heden en de toekomst van de waterstofproductie uit afvalwater

Het heden en de toekomst van de waterstofproductie uit afvalwater

Waterstof energie is een belangrijk onderdeel van het toekomstige nationale energiesysteem en een belangrijke ontwikkelingsrichting voor strategische opkomende industrieën, en de ontwikkeling van groene en milieuvriendelijke waterstofproductietechnologie is een belangrijke ondersteuning voor het opbouwen van het toekomstige nationale waterstofenergiesysteem en het realiseren van het doel van “dubbele waterstofproductie”. -koolstof". De huidige mainstream hernieuwbare energietechnologie van waterstofproductie uit geëlektrolyseerd water stelt echter zeer hoge eisen aan de waterkwaliteit, verbruikt een grote hoeveelheid schoon water en heeft het probleem van de onbalans tussen hulpbronnen en energie. De bereiding van groene waterstof uit afvalwater kan tegelijkertijd de twee grote problemen van afvalwaterzuivering en zoetwaterverbruik voor waterstofproductie oplossen, wat een ideale strategie is om koolstofneutraliteit bij de afvalwaterzuivering te bereiken.

Technologie voor de productie van waterstof in afvalwater

Veel voorkomende bronnen van rioolwater zijn onder meer het smelten van staal, de papierproductie, mijnbouw, petrochemie, brouwerijen, voedselverwerking, leer- en zuivelproducten, enz. Het rioolwater van verschillende industrieën heeft verschillende eigenschappen. Deze industrieën vereisen veel behandeling om aan de lozingsnormen te voldoen voordat het rioolwater veilig in het milieu wordt geloosd. Traditionele rioolwaterzuiveringssystemen zijn gericht op het scheiden of verwijderen van verontreinigende stoffen, maar deze methoden verbruiken meestal extra energie en zoetwaterbronnen. Jaarlijks wordt door rioolwaterzuivering wereldwijd ongeveer 380 miljard m3 rioolwater geproduceerd, en dit zal naar verwachting tegen 2050 met nog eens 51% toenemen. Bovendien bevat rioolwater meestal organisch materiaal, zeldzame mineralen, zuren, logen en zouten met een hoge toegevoegde waarde. potentieel, en de huidige processen ontberen effectieve maatregelen voor hergebruik en recycling.

Daarom kan het combineren van waterstofproductietechnologie met de rioolwaterzuiveringsindustrie de ontwikkeling van de waterindustrie in een duurzamere en milieuvriendelijkere richting bevorderen, wat niet alleen de voordelen van de waterstofenergie-industrie kan verbeteren, maar ook een bijna nulverbruik van rioolwater kan bereiken. verwerking en vrijwel geen afvalstorting. Afhankelijk van de verschillende eigenschappen van afvalwater zijn verschillende waterstofproductieprocessen nodig. Het afvalwater uit de mijnbouw, de staalindustrie en de leerindustrie is bijvoorbeeld voornamelijk afkomstig van de metaalverwerking en bevat dus meestal zware metaalionen zoals zink, koper, kwik en cadmium, heeft een hoge geleidbaarheid en bevat chemicaliën zoals cyanide die zwaar kunnen migreren. metalen. Dit maakt waterelektrolysetechnologie de beste keuze voor de behandeling van dergelijk afvalwater.

Voor de papier-, brouwerij-, voedselverwerkende en zuivelindustrieën is hun afvalwater rijk aan organisch materiaal, zoals opgeloste vaste stoffen (TDS), dus waterstofproductietechnologie met biologische afbraak is meer toepasbaar. Door microbiële fermentatie kunnen deze organische stoffen effectief worden omgezet in waterstof. Het afvalwater van de petrochemische industrie bevat doorgaans verontreinigende stoffen zoals olie, vet, lood en koolwaterstoffen. Het organische alkaanmateriaal met een korte keten maakt de fotokatalytische reactietechnologie geschikter voor de productie van waterstof. Bovendien heeft afvalwater uit de farmaceutische, verf- en textielindustrie doorgaans een hoog chemisch zuurstofverbruik (CZV) en een hoge CZV/biologisch zuurstofverbruik (BZV)-verhouding. Antibiotica en complexe organische chemische componenten in het afvalwater vergroten ook de moeilijkheidsgraad van de behandeling. Voor deze complexe afvalwaters moeten mogelijk meer geavanceerde waterstofproductieprocessen, zoals het gebruik van piëzo-elektrische materialen, worden ontwikkeld om met hun complexe chemische omgeving om te gaan.

Daarom vereist de complexiteit en diversiteit van de behandeling van verschillende soorten afvalwater een alomvattende behandelingsaanpak en een complex installatieontwerp om de effectieve verwijdering van verschillende verontreinigende stoffen te garanderen en hergebruik van water te bereiken.