Настоящето и бъдещето на производството на водород от отпадъчни води

Настоящето и бъдещето на производството на водород от отпадъчни води

Водородна енергия е важна част от бъдещата национална енергийна система и ключова посока за развитие на стратегически нововъзникващи индустрии, а разработването на зелена и екологична технология за производство на водород е важна подкрепа за изграждането на бъдещата национална водородна енергийна система и реализиране на целта за „двойна -въглерод”. Въпреки това, настоящата основна технология за възобновяема енергия за производство на водород от електролизирана вода има много високи изисквания към качеството на водата, консумира голямо количество чиста вода и има проблема с дисбаланса „ресурс-енергия“. Приготвянето на зелен водород от отпадъчни води може едновременно да реши двата основни проблема с пречистването на отпадъчните води и консумацията на прясна вода за производството на водород, което е идеална стратегия за постигане на въглеродна неутралност при пречистването на отпадъчните води.

Технология за производство на водород от отпадъчни води

Често срещаните източници на отпадъчни води включват топене на стомана, производство на хартия, минно дело, нефтохимикали, пивоварство, преработка на храни, кожа и млечни продукти и т.н. Отпадъчните води от различни индустрии имат различни свойства. Тези индустрии изискват много обработка, за да отговарят на стандартите за изхвърляне, преди отпадъчните води да бъдат безопасно изхвърлени в околната среда. Традиционните системи за пречистване на отпадни води се фокусират върху отделянето или премахването на замърсителите, но тези методи обикновено консумират допълнителна енергия и ресурси от прясна вода. Около 380 милиарда m3 отпадни води се генерират всяка година поради пречистването на отпадъчни води в световен мащаб и се очаква те да се увеличат с още 51% до 2050 г. Освен това отпадъчните води обикновено съдържат органични вещества, редки минерали, киселини, основи и соли с висока добавена стойност потенциал, а в настоящите процеси липсват ефективни мерки за повторна употреба и рециклиране.

Следователно, комбинирането на технология за производство на водород с индустрията за пречистване на отпадъчни води може да насърчи развитието на водната индустрия в по-устойчива и екологична посока, която може не само да подобри ползите от индустрията за водородна енергия, но също така да постигне почти нулево потребление на отпадни води третиране и почти нулево депониране на отпадъци. Необходими са различни процеси за производство на водород според различните свойства на отпадъчните води. Например, отпадъчните води от минната, стоманодобивната и кожената промишленост идват главно от обработката на метали, така че обикновено съдържат йони на тежки метали като цинк, мед, живак, кадмий, имат висока проводимост и съдържат химикали като цианид, които могат да мигрират тежко метали. Това прави технологията за електролиза на водата най-добрият избор за пречистване на такива отпадъчни води.

За производството на хартия, пивоварната, хранително-вкусовата и млечната промишленост техните отпадъчни води са богати на органични вещества, като разтворени твърди вещества (TDS), така че технологията за производство на водород с биоразграждане е по-приложима. Чрез микробна ферментация тези органични вещества могат ефективно да се превърнат във водород. Отпадъчните води от нефтохимическата промишленост обикновено съдържат замърсители като масло, мазнини, олово и въглеводороди. Късоверижната алканна органична материя прави технологията на фотокаталитичната реакция по-подходяща за производство на водород. В допълнение, отпадъчните води от фармацевтичната, багрилната и текстилната промишленост обикновено имат висока химическа потребност от кислород (COD) и високо съотношение COD/биологична потребност от кислород (BOD). Антибиотиците и сложните органични химически компоненти в отпадъчните води също затрудняват пречистването. За тези сложни отпадъчни води може да се наложи разработването на по-усъвършенствани процеси за производство на водород, като използването на пиезоелектрични материали, за да се справят със сложната им химическа среда.

Следователно сложността и разнообразието на пречистването на различни видове отпадъчни води изисква цялостен подход за пречистване и сложен дизайн на инсталациите, за да се осигури ефективно отстраняване на различни замърсители и да се постигне повторно използване на водата.