一種基于光伏列陣直接耦合技術的氣浮裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于光伏列陣直接耦合技術的氣浮裝置，包括光伏列陣、氣浮池和電解槽，電解槽通過直接耦合技術與光伏列陣相連，氣浮池包括電解區和沉淀區，電解區內設有將其分成上下兩部分空間的整流柵，電解槽設于電解區內整流柵上方，電解區內整流柵下方設有入流室，入流室與進水管相連，電解槽上部設有與沉淀區相連的出流口，沉淀區另一端設有出水口，沉淀區上下部分別設有用于刮渣的刮渣機和用于排污泥的污泥排出口；本發明采用太陽能作為能源供給，使目前電解氣浮裝置存在的能耗大大降低；同時采用直接耦合技術，提高了太陽能的利用效率；相較豎流式電解氣浮裝置結構簡單，便于操作，性能穩定，通過正負極轉換電路能大幅延緩電極板鈍化。
【專利說明】一種基于光伏列陣直接耦合技術的氣浮裝置
[0001]
技術領域
[0002]本發明涉及一種水處理氣浮裝置，尤其涉及一種基于光伏列陣直接耦合技術的氣浮裝置。
[0003]
【背景技術】
[0004]氣浮池也叫氣浮機，主要是運用大量微氣泡撲捉吸附細小顆粒膠粘物使之上浮，達到固液分離的效果。不同的氣浮裝置效果不同。根據產生氣泡的方式不同，氣浮方法可以分為3類，電解氣浮法，分散空氣氣浮法，溶解空氣氣浮法。電解氣浮法相比其它兩種方法具有以下優點:
1、產生的氣泡較小，特別適用于脆弱的絮狀懸浮物；
2、對廢水負荷變化有較強的適應性；
3、生產的污泥量少、占地面積少。
[0005]但電解氣浮裝置同時也具有限制其大范圍應用的以下缺點:
1、耗電量大；
2、操作運行管理較復雜，操作不方便；
3、電極容易鈍化。
[0006]而太陽能作為當前最受青睞的可再生能源之一，目前圍繞太陽能電解水制氫氣的研究成果層出不窮，如太陽能電解水制氫氣直接耦合連接技術。在太陽能電解水制氫氣系統中，通過對光伏列陣進行合理的串并聯設計，使其輸出電壓、電流與電解槽的運行工況相匹配，避免使用控制器、蓄電池等附件，不僅可以減小電路中的阻抗，還可以降低系統初投資。這種通過設計匹配不同數量光伏電池組件片的串并聯來滿足電解槽工作電壓，電流要求的連接方式稱為直接耦合連接。提高太陽能電解水在直接耦合連接情況下的能轉化率，理想情況是電解槽的ι-v工作特性曲線與光伏陣列不同光譜輻照度下的最大功率點(MPP)連線越相近越好。在對光伏陣列與電解槽進行匹配時，核心匹配策略是通過對構成光伏陣列的光伏電池組件片與構成電解槽的電解池單元進行合理的串、并聯設計，使得光伏陣列的MPP錢與電解槽的1-V特性曲線盡量重合。例如，通過改變光伏陣列中光伏電池組件片的串聯數目，光伏陣列MPP錢可以水平地沿著電壓軸移動而不改變電流軸值。通過改變光伏陣列中光伏電池組件片的并聯數目，可以實現MPP線垂直地沿著電流值移動而不改變電壓軸值。類似地，通過改變電解池小室的串聯數(或并聯數)，電解槽ι-v工作特性曲線也可以實現相應沿著電壓軸(或電流軸)移動。通過增加或減少光伏陣列、電解槽中的光伏電池組件片、電解池小室的數目，進而促使光伏陣列的MPP線與電解槽的1-V工作特性曲線盡可能相吻合。
[0007]因此，非常有必要將上述兩種裝置結合起來研制一種高效利用太陽能的電解氣浮裝置，并且利用電極轉換電路，緩解電極鈍化帶來的資源浪費。
[0008]
【發明內容】
[0009]本發明提供一種基于光伏列陣直接耦合技術的氣浮裝置，解決了現在電解氣浮裝置耗電量大;操作運行管理較復雜，操作不方便;電極板容易結垢等缺陷。
[0010]為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是:
一種基于光伏列陣直接耦合技術的氣浮裝置，其特征在于:包括光伏列陣、氣浮池和電解槽，所述電解槽通過直接耦合技術與光伏列陣相連，所述氣浮池包括電解區和沉淀區，所述電解區內設有將其分成上下兩部分空間的整流柵，所述電解槽設于電解區內整流柵上方，所述電解區內整流柵下方設有入流室，所述入流室與進水管相連，所述電解槽上部設有與沉淀區相連的出流口，所述沉淀區另一端設有出水口，所述沉淀區上下部分別設有用于刮渣的刮渣機和用于排污泥的污泥排出口，所述待處理污水通過進水管進入入流室，通過入流室上方整流柵的降壓穩流進入電解槽，與電解槽釋放的微氣泡進行混合，微氣泡粘附在懸浮物上，很快上浮聚集被刮渣機刮走，而處理后的污水進入沉淀區進一步沉淀，除去污泥后通過出水口排出。
[0011]作為優選，所述刮渣機末端設有接收刮渣機刮過來渣子的浮渣室，所述浮渣室設有排渣閥，所述沉淀區的出水口設有控制控制水位的水位調節器。
[0012]作為優選，所述刮渣機通過時控開關連接輔助電源，所述電解槽通過控制開關與光伏列陣相連，所述電解槽通過暗控開關與輔助電源相連，在太陽光線不足室，使用輔助電源供電，使污水處理過程能持續進行。
[0013]作為優選，所述光伏列陣和電解槽之間通過正負極轉換電路相連，所述正負極轉換電路包括與光伏列陣相連的雙擲雙刀聯動開關和與電解槽相連的兩組正負極，所述雙擲雙刀聯動開關分別選擇兩個不同位時，電解槽的正負電極剛好相反，通過正負極轉換電路能大幅減少電解槽的電極板鈍化速度，解決目前電極板鈍化速度過快的問題。
[0014]所述雙擲雙刀聯動開關通過與定時開關相連的繼電器來定時控制兩位切換。
[0015]作為優選，所述光伏列陣由多個光伏電池組件串聯組成，所述電解槽由多個電解池單元并聯構成，通過改變光伏電池組件的串聯數量和電解池單元的并聯數量可以使光伏列陣的MPP線與電解槽的1-V特性曲線重合。
[0016]本發明的有益效果是:
本發明提供的基于光伏列陣直接耦合技術的平流式電解氣浮裝置，采用太陽能作為能源供給，使目前電解氣浮裝置存在的能耗較大的問題得到了有效解決;采用太陽能間斷供給方式一定程度上克服了環境條件的限制；同時采用直接耦合技術，減少了中間加有蓄電池等儲能裝置，降低了能量進一步轉化過程中的損耗。提高了太陽能的利用效率;并且采用平流式電解氣浮裝置，相較豎流式電解氣浮裝置結構簡單，便于操作，性能穩定，加入通過正負電極轉換電路定時轉換電解槽的正負極，能有效延緩電極板鈍化的問題。
[0017]【附圖說明】
[0018]圖1是本發明具體實施例的整體電路圖；
圖2是本具體實施的光伏列陣直接耦合連接示意圖；
圖3是本具體實施的氣浮池的正視圖；
圖4是本具體實施的氣浮池的俯視圖。
[0019]圖中，1-光伏列陣，2-電解槽，3-氣浮池，4-入流室，5-整流柵，6_刮渣機，7_污泥排出口，8-浮渣室，9-排渣閥，10-出口水位調節器，11-光伏電池組件，12-電解池單元，13-進水管，14-出流口，15-沉淀區，16-出水口，17-電解槽控制開關，18-時控開關，19-暗控開關，20-外加輔助電源，21-正負極轉換電路，22-雙擲雙刀聯動開關，23-定時開關，24-繼電器。
[0020]
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和具體實施例，進一步闡述本發明。
[0022]基于光伏列陣直接耦合技術的電解氣浮裝置，包括光伏列陣1、電解槽2和平流式的氣浮池3;所述電解槽2設置在平流式的氣浮池3的內部，所述電解槽2由多個串聯或并聯的電解池單元12構成;所述光伏列陣I包括多個串聯的光伏電池組11，所述光伏電池組11與所述電解池單元12進行合理的串并聯，使得光伏陣列I的MPP線與電解槽2的1-V特性曲線盡量重合;所述沉淀區15的下部設有污泥排出口 7，所述入流室4與進水管13相連，所述入流室4上部設有整流柵5，所述整流柵5的上部設有電解槽2，所述電解槽2上部設有出流口 14與沉淀區15相連，沉淀區15的頂部設有刮渣機6，所述刮渣機6通過時控開關18與外加輔助電源20相連，所述出水口 16上部設有出口水位調節器1，所述各部件的電路連接如附圖1。
[0023]當光強較大時，太陽能經過光伏陣列I轉化為電能，產生的電能利用直接耦合技術與電解槽2相連電解水產生氫氣和氧氣的微氣泡。待處理的污水被引入氣浮池3后，經過整流柵5降壓穩流后與電解槽釋放的微氣泡進行混合，微氣泡粘附在懸浮物上，很快上浮聚集，然后通過氣浮池3上面的刮渣機6刮至池外，刮渣機6由外加輔助電源20進行間歇供電，進一步減少耗電，池底污泥由污泥排出口7排至污泥槽，處理過的水由出水口 16排出。
[0024]當光強較小時，暗控開關19閉合，由外加輔助電源20供電，確保裝置能24小時工作，從而減少外部環境條件對裝置的影響。
[0025]所述光伏列陣I和電解槽2之間通過正負極轉換電路21相連，所述正負極轉換電路21包括與光伏列陣I相連的雙擲雙刀聯動開關22和與電解槽2相連的兩組正負極，所述定時開關23進行單位循環工作，當定時開關23閉合和斷開時，繼電器24會帶動雙擲雙刀聯動開關22分別選擇兩個不同位置，電解槽2的正負電極剛好相反。
【主權項】
1.一種基于光伏列陣直接耦合技術的氣浮裝置，其特征在于:包括光伏列陣(I)、氣浮池(3)和電解槽(2)，所述電解槽(2)通過直接耦合技術與光伏列陣(I)相連，所述氣浮池(3)包括電解區和沉淀區(15)，所述電解區內設有將其分成上下兩部分空間的整流柵(5)，所述電解槽(2)設于電解區內整流柵(5)上方，所述電解區內整流柵(5)下方設有入流室(4)，所述入流室(4)與進水管(13)相連，所述電解槽(2)上部設有與沉淀區(15)相連的出流口(14)，所述沉淀區(15)另一端設有出水口(16)，所述沉淀區(15)上下部分別設有用于刮渣的刮渣機(6)和用于排污泥的污泥排出口(7)。2.如權利要求1所述一種基于光伏列陣直接耦合技術的氣浮裝置，其特征在于:所述刮渣機(6)末端設有接收刮渣機(6)刮過來渣子的浮渣室(8)，所述浮渣室(8)設有排渣閥(9)，所述沉淀區(15)的出水口( 16)設有控制控制水位的出口水位調節器(10)。3.如權利要求2所述一種基于光伏列陣直接耦合技術的氣浮裝置，其特征在于:所述刮渣機(6)通過時控開關(18)連接外加輔助電源(20)，所述電解槽(2)通過電解槽控制開關(17)與光伏列陣(I)相連，所述電解槽(2)通過暗控開關(19)與外加輔助電源(20)相連。4.如權利要求1所述一種基于光伏列陣直接耦合技術的氣浮裝置，其特征在于:所述光伏列陣(I)和電解槽(2)之間通過正負極轉換電路相連，所述正負極轉換電路包括與光伏列陣(I)相連的雙擲雙刀聯動開關(22)和與電解槽(2)相連的兩組正負極，所述雙擲雙刀聯動開關(22)分別選擇兩個不同位時，電解槽(2)的正負電極剛好相反。5.如權利要求4所述一種基于光伏列陣直接耦合技術的氣浮裝置，其特征在于:所述雙擲雙刀聯動開關(22)通過與定時開關(23)相連的繼電器(24)來定時控制兩位切換。6.如權利要求1至5任意一種基于光伏列陣直接耦合技術的氣浮裝置，其特征在于:所述光伏列陣(I)由多個光伏電池組件(11)串聯組成，所述電解槽(2)由多個電解池單元(12)并聯構成，通過改變光伏電池組件(11)的串聯數量和電解池單元(12)的并聯數量可以使光伏列陣(I)的MPP線與電解槽(2)的1-V特性曲線重合。
【文檔編號】C02F1/465GK105858825SQ201610225177
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月12日
【發明人】孫啟航
【申請人】武漢大學