CN218778813U - 生活垃圾连碳捕捉系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种生活垃圾连碳捕捉系统。其包括海水淡化浓缩系统、离子膜电解系统、以及反应塔，海水淡化浓缩系统具有海水进入口、淡水出口与浓缩盐液出口，离子膜电解系统具有浓缩盐液进口与氢氧化钠出口，反应塔具有氢氧化钠溶液进入口、二氧化碳废气进入口与碳酸钠溶液出口。海水淡化浓缩系统用于将海水分离为淡水与浓缩盐液。离子膜电解系统用于通电后将浓缩盐液电离形成氢氧化钠溶液。二氧化碳在反应塔内与氢氧化钠溶液反应以进行碳捕捉。以自然界中存量庞大的海水作为原料，将废气中的二氧化碳捕捉的同时获得碳酸钠与淡水，碳酸钠、淡水均可回收或作为化工产品，提高产值的同时，实现碳捕捉零排放。

Description

生活垃圾连碳捕捉系统

技术领域

本实用新型涉及生活垃圾处理技术领域，特别是生活垃圾连碳捕捉系统。

背景技术

生活垃圾是人们在日常生活中产生的，对于生活垃圾的处理引起业内广泛关注。目前对于生活垃圾的处理中，通常采用填满长满载的大部分专用垃圾焚烧发电，以对生活垃圾进行处理的过程中，对能源进行利用。

传统技术中，在垃圾焚烧发电的过程中，产生了大量的二氧化碳。因此，需要对二氧化碳进行碳捕捉，以降低二氧化碳的排放。

目前在现有技术中，通常采用工业强碱进行碳捕捉，然而成本较高。

实用新型内容

基于此，有必要针对生活垃圾连碳捕捉的成本较高的问题，提供一种生活垃圾连碳捕捉系统。

一种生活垃圾连碳捕捉系统，包括：

海水淡化浓缩系统，所述海水淡化浓缩系统具有海水进入口、淡水出口与浓缩盐液出口；所述海水淡化浓缩系统用于将海水分离为淡水与浓缩盐液；

离子膜电解系统，所述离子膜电解系统具有浓缩盐液进口与氢氧化钠出口，所述浓缩盐液进口与所述浓缩盐液出口连通，所述离子膜电解系统用于通电后将浓缩盐液电离形成氢氧化钠溶液；

反应塔，所述反应塔具有氢氧化钠溶液进入口、二氧化碳废气进入口与碳酸钠溶液出口，所述氢氧化钠溶液进入口与所述氢氧化钠溶液出口连通。

在其中一个实施例中，还包括分离系统，所述分离系统包括碳酸钠溶液入口、碳酸钠出口、纯水出口，所述碳酸钠溶液入口与所述碳酸钠溶液出口连通，所述分离系统用于将碳酸钠溶液中的固体碳酸钠与纯水分离。

在其中一个实施例中，还包括除尘系统，所述除尘系统包括气体入口与浓缩气体出口，所述气体入口用于输入废气，所述浓缩气体出口用于与所述二氧化碳废气进入口连通，所述除尘系统用于提高二氧化碳浓度。

在其中一个实施例中，所述除尘系统包括除尘装置与膜层，所述膜层设置于所述除尘装置内，所述除尘装置具有所述气体入口与所述浓缩气体出口，所述气体入口与所述浓缩气体出口分别设置于所述膜层的两侧，所述膜层用于提高废气中的二氧化碳浓度。

在其中一个实施例中，所述海水淡化浓缩系统包括预处理系统与浓缩系统，所述预处理系统具有所述海水进入口及预处理海水出口，所述浓缩系统包括预处理海水入口、淡水出口与浓缩盐液出口，所述预处理海水入口与所述预处理海水出口连通。

在其中一个实施例中，所述预处理系统包括依次连接的电沉降装置、超滤装置与纳滤装置；所述电沉降装置具有海水进入口，所述纳滤装置具有预处理海水出口。

在其中一个实施例中，所述浓缩系统包括加热室、分离室与冷却器，所述加热室具有预处理海水入口，所述冷却器具有所述浓缩盐液出口，所述加热室用于对预处理后的海水加热，所述分离室与所述加热室连通，所述分离室用于将加热室排出的海水进行淡水与浓缩盐液分离，所述冷却器用于冷却浓缩盐液。

在其中一个实施例中，所述浓缩系统包括MED蒸发装置、MVR蒸发装置或MED-TC蒸发装置中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述生活垃圾连碳捕捉系统还包括软化装置，所述软化装置具有液体进入口与液体排出口，所述液体进入口与所述浓缩盐液出口连通，所述液体排出口与所述浓缩盐液进口连通，所述软化装置用于降低浓缩盐液内的钙离子、镁离子含量。

在其中一个实施例中，所述软化装置包括反应池与沉降池，所述反应池具有所述液体进入口，所述沉降池具有所述液体排出口，所述反应池与所述沉降池连通。

上述生活垃圾连碳捕捉系统中，通过海水淡化浓缩系统将海水中的盐水与淡水分离。淡水可以重复利用。而盐水则可以通过离子膜电解系统进行电解，从而获得氢氧化钠。将二氧化碳以及氢氧化钠溶液投入反应塔中，二氧化碳与氢氧化钠溶液中的水反应获得碳酸，而碳酸继续与氢氧化钠反应以获得碳酸钠，从而将二氧化碳进行捕捉。在上述过程中，以自然界中存量庞大的海水作为原料，将废气中的二氧化碳捕捉的同时，可以获得碳酸钠与淡水，其中碳酸钠可以作为工业原料，淡水可以用于工业用水或饮用水，从而有效提高产值的同时，可以实现碳捕捉零排放。

附图说明

图1为本实用新型的一个或多个实施例所提供的生活垃圾连碳捕捉系统的结构图；

图2为本实用新型的一个或多个实施例所提供的生活垃圾连碳捕捉系统的结构图；

图3为本实用新型的一个或多个实施例所提供的生活垃圾连碳捕捉系统的结构图；

图4为本实用新型的一个或多个实施例所提供的生活垃圾连碳捕捉系统的结构图。

附图标记：

100、海水淡化浓缩系统；110、预处理系统；111、电沉降装置；112、超滤装置；113、纳滤装置；120、浓缩系统；

200、离子膜电解系统；

300、反应塔；

400、分离系统；

500、除尘系统；

600、软化装置；610、反应池；620、沉降池。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1-图4，本实用新型的一实施例提供一种生活垃圾连碳捕捉系统，其包括海水淡化浓缩系统100、离子膜电解系统200以及反应塔300。海水淡化浓缩系统100可以将海水分离为淡水与浓缩盐液。离子膜电解系统200可以在通电后将浓缩盐液电离形成氢氧化钠溶液。反应塔300内可以通入二氧化碳以及氢氧化钠溶液，以使得二氧化碳与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠，完成碳捕捉。

其中，海水淡化浓缩系统100有海水进入口、淡水出口与浓缩盐液出口。海水由海水进入口进入海水淡化浓缩系统100后，淡化分离获得淡水与浓缩盐液，其中，淡水由淡水出口排出，浓缩盐液由浓缩盐液出口排出。离子膜电解系统200具有浓缩盐液进口与氢氧化钠出口。浓缩盐液进口与浓缩盐液出口连通。浓缩盐液由浓缩盐液出口排出后进入浓缩盐液进口，并在离子膜电解系统200内进行电离，以获得氢氧化钠溶液。氢氧化钠溶液由氢氧化钠出口排出。反应塔300具有氢氧化钠溶液进入口、二氧化碳废气进入口与碳酸钠溶液出口。由离子膜电解系统200获得的氢氧化钠溶液由氢氧化钠溶液进入口进入反应塔300内。含二氧化碳的废气可以由二氧化碳废气进入口进入至反应塔300内。在反应塔300中，二氧化碳先与氢氧化钠溶液内的水反应以获得碳酸，碳酸与氢氧化钠反应获得碳酸钠与水。碳酸钠与水形成碳酸钠溶液，碳酸钠溶液可以由碳酸钠溶液出口排出反应塔300。

上述生活垃圾连碳捕捉系统中，以自然界中存量庞大的海水作为原料，将废气中的二氧化碳捕捉。与此同时，上述生活垃圾连碳捕捉系统可以获得碳酸钠与淡水。其中，碳酸钠可以作为工业原料，淡水可以用于工业用水或饮用水。二者均可以重复利用以产生效益。除此之外，上述生活垃圾连碳捕捉系统可以实现碳捕捉零排放，较为绿色环保。

具体地，如图2-图4，在一些实施例中，海水淡化浓缩系统100包括预处理系统110与浓缩系统120。

预处理系统110具有前述海水进入口、淡水出口及盐水出口。海水由海水进入口进入预处理系统110，并于预处理系统110内进行海水杂质去除，以获得预处理海水。可以理解，前述海水杂质，包括但不仅仅局限于金属离子(如镁离子、硫酸根离子)、有机物等。

浓缩系统120包括预处理海水入口、淡水出口与浓缩盐液出口。其中，预处理海水入口与预处理海水出口连通。即，经过预处理后的海水由预处理海水出口排出预处理系统110后，海水由预处理海水入口进入浓缩系统120。预处理后的海水在浓缩系统120内进行浓缩，以获得浓缩盐液以及淡水。其中，浓缩盐液由浓缩盐液出口排出，淡水由淡水出口排出。

上述海水淡化浓缩系统100可以先将海水进行预处理，以去除海水中的杂质离子，从而避免了杂质离子在海水浓缩、以及后续的浓缩盐液的电离过程中产生不良影响。去除杂质的海水在浓缩过程中将淡水分离，提高盐水的浓度，便于后续电离过程中，提高电离效率。

在一些实施例中，如图3与图4，预处理系统110包括依次连接的电沉降装置111、超滤装置112与纳滤装置113。电沉降装置111具有海水进入口。纳滤装置113具有预处理海水出口。海水由海水进入口进入电沉降装置111后，进行电沉降以使得海水中的铁盐以及铝盐共沉析出。电沉降后的海水进入超滤装置112。海水在超滤装置112内，将海水中的细小沉淀去除。除去细小沉淀的海水进入纳滤装置113，并在纳滤装置113的作用下去大部分溶解性盐、硫酸镁、氯化钙、硫酸钠、有机物等。海水通过预处理系统110的处理后，将海水中的大部分离子、微粒、有机物等去除，以获得较为纯净的海水。

可以理解，在一些其他实施例中，电沉降装置111也可以替换为化学沉降装置，可根据实际情况进行选择。

在一些实施例中，浓缩系统120包括加热室、分离室与冷却器。分离室与加热室连通，加热室具有预处理海水入口，冷却器具有浓缩盐液出口。加热室用于对预处理后的海水加热，分离室可以将预处理海水内的淡水与浓缩盐液分离。冷却器可以冷却浓缩盐液。加热室内的压力大于分离室内的压力。预处理后的海水经过加热后，温度升高至沸点。由于加热室内的压力较大，因此加热后的海水进入压力较低的分离室内后，立刻进行闪蒸，以将海水中的水蒸气分离。水蒸气分离后冷却即可形成淡水。海水分离水蒸气后剩余盐水，盐水继续回到加热室内进行加热，以进行循环蒸发，从而提高淡水产量以及提高盐水浓度。当盐水浓度达到工艺要求后，闪蒸后获得的盐水由分离室进入冷却器，以进行冷却至室温，从而获得浓缩盐液。

在一些实施例中，前述浓缩盐液的工艺要求可以为：浓缩盐液内的盐浓度达到26.0％-40.7％。

在一些实施例中，浓缩系统120可以包括MED蒸发装置、MVR蒸发装置或MED-TC蒸发装置中的至少一种。采用上述任意浓缩系统120，均可以在海水浓缩时，提高淡水产量的同时，提高浓缩盐液中的盐浓度。

在一些实施例中，如图4所示，生活垃圾连碳捕捉系统还包括软化装置600。软化装置600具有液体进入口与液体排出口。液体进入口与浓缩盐液出口连通。液体排出口与浓缩盐液进口连通。软化装置600可以降低浓缩盐液内的钙离子、镁离子含量。软化装置600的设置可以使得浓缩盐液内不易去除的钙离子与镁离子去除，从而有效防止钙离子与镁离子影响浓缩盐液电离过程。

具体地，在一些实施例中，继续参看图4，软化装置600包括反应池610与沉降池620。反应池610具有液体进入口。沉降池620具有液体排出口。反应池610与沉降池620连通。浓缩盐液可以通过液体进入口进入反应池610内，反应池610内可以投入药剂，比如药剂可以采用氢氧化钠与碳酸钠，或可以采用石灰与碳酸钠。即，可以根据浓缩盐液中钙、镁离子的含量，加入适量的氢氧化钠与碳酸钠，以生成氢氧化镁沉淀与碳酸钙沉淀，或可以根据浓缩盐液中钙、镁离子的含量加入石灰与碳酸钠，以生成氢氧化镁沉淀与碳酸钙沉淀，从而将浓缩盐液中钙、镁离子去除。反应后将液体通入沉降池620进行沉降，以将沉淀与溶液分离，从而获得软化后的浓缩盐液。

在一些实施例中，软化装置600还包括泥水分离机(图中未示出)。泥水分离机与沉淀池连接。沉淀池分离上清液(即，浓缩盐液)后，沉淀池底部形成泥浆。泥浆可以进入泥水分离机进行泥水分离，以获得干泥与滤液，其中，干泥可以外运填埋处理。滤液可以与沉淀池的上层清液混合后一并过滤，以获得软化后的浓缩盐液。

在一些实施例中，离子膜电解系统200包括阳极室、选择性阳离子膜与阴极室，其中，阴极室与阳极室之间通过选择性阳离子膜分隔。阳极室中NaCl电解为Na⁺与Cl^-。Na⁺在电荷作用下，通过选择性阳离子膜迁移到阴极室。Cl^-则在阳极室内的阳极电解作用下生成氯气。阴极室的H₂O电离成H⁺与OH^-，OH^-和Na⁺结合生成氢氧化钠，H⁺生成氢气。其中，氯气与氢气均可以作为新的工业产品。

当生成的氢氧化钠溶液浓度在30％左右时，可以将氢氧化钠溶液排出离子膜电解系统200，以获得氢氧化钠溶液。

在一些实施例中，反应塔300具有氢氧化钠溶液进入口、二氧化碳废气进入口与碳酸钠溶液出口。反应塔300具有反应区域，反应区域可以容纳氢氧化钠溶液。二氧化碳废气入口可以设置于反应区域的侧壁上，以使二氧化碳废气进入反应塔300内立刻与氢氧化钠溶液进行反应，提高二氧化碳的碳捕捉效率。

在反应塔300内，氢氧化钠溶液可以有效将废气中的二氧化碳进行捕捉，以获得碳酸钠溶液，减少二氧化碳的排放。

在一些实施例中，如图3与图4，生活垃圾连碳捕捉系统还包括分离系统400。分离系统400包括碳酸钠溶液入口、碳酸钠出口、纯水出口。碳酸钠溶液入口与碳酸钠溶液出口连通。分离系统400可以将碳酸钠溶液中的固体碳酸钠与纯水分离。通过设置分离系统400，可以有效将碳酸钠固体分离，以便于回收碳酸钠固体。分离碳酸钠固体后，所剩余的水即为纯水，可以作为工业用水或饮用水，从而进行重复利用。

在一些实施例中，分离系统400可以选择蒸发器。蒸发器可以将碳酸钠溶液中的纯水进行分离，从而获得碳酸钠固体。

在其中一个实施例中，如图3与图4，生活垃圾连碳捕捉系统还包括除尘系统500。除尘系统500包括气体入口与浓缩气体出口。气体入口可以输入废气。浓缩气体出口可以与二氧化碳废气进入口连通。除尘系统500可以提高二氧化碳浓度。

在其中一个实施例中，除尘系统500包括除尘装置与膜层。膜层设置于除尘装置内。除尘装置具有气体入口与浓缩气体出口。气体入口与浓缩气体出口分别设置于膜层的两侧。膜层可以提高废气中的二氧化碳浓度。

通过采用上述除尘系统500，可以将废气中的二氧化碳进行浓缩，使得进入反应塔300内的二氧化碳的浓度提高，从而可以有效提高碳捕捉效率。

上述生活垃圾连碳捕捉系统在对二氧化碳进行捕捉时，可以选择海水作为原料，获得氢氧化钠溶液的同时，可以获得淡水、氢气以及氯气。氢氧化钠溶液与二氧化碳在反应塔300内反应获得碳酸钠溶液，碳酸钠溶液分离可以获得固体碳酸钠与纯水。其中，淡水、纯水中的杂质均较少，可以作为工业用水或饮用水重复利用，氢气可以作为新能源利用，氯气、碳酸钠均可作为化工原料进行回收处理。

生活垃圾连碳捕捉系统可以采用自然界含量巨大的海水作为原料，以对生产、生活过程所获得的含二氧化碳的废气进行碳捕捉，在碳捕捉过程中，可以产生大量的可回收利用的化工产品，降低原料成本的同时可以产生更多的化工产品，从而使得整个碳捕捉过程的成本降低。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种生活垃圾连碳捕捉系统，其特征在于，包括：

海水淡化浓缩系统，所述海水淡化浓缩系统具有海水进入口、淡水出口与浓缩盐液出口；所述海水淡化浓缩系统用于将海水分离为淡水与浓缩盐液；

离子膜电解系统，所述离子膜电解系统具有浓缩盐液进口与氢氧化钠出口，所述浓缩盐液进口与所述浓缩盐液出口连通，所述离子膜电解系统用于通电后将浓缩盐液电离形成氢氧化钠溶液；

反应塔，所述反应塔具有氢氧化钠溶液进入口、二氧化碳废气进入口与碳酸钠溶液出口，所述氢氧化钠溶液进入口与所述氢氧化钠溶液出口连通。

2.根据权利要求1所述的生活垃圾连碳捕捉系统，其特征在于，还包括分离系统，所述分离系统包括碳酸钠溶液入口、碳酸钠出口、纯水出口，所述碳酸钠溶液入口与所述碳酸钠溶液出口连通，所述分离系统用于将碳酸钠溶液中的固体碳酸钠与纯水分离。

3.根据权利要求1所述的生活垃圾连碳捕捉系统，其特征在于，还包括除尘系统，所述除尘系统包括气体入口与浓缩气体出口，所述气体入口用于输入废气，所述浓缩气体出口用于与所述二氧化碳废气进入口连通，所述除尘系统用于提高二氧化碳浓度。

4.根据权利要求3所述的生活垃圾连碳捕捉系统，其特征在于，所述除尘系统包括除尘装置与膜层，所述膜层设置于所述除尘装置内，所述除尘装置具有所述气体入口与所述浓缩气体出口，所述气体入口与所述浓缩气体出口分别设置于所述膜层的两侧，所述膜层用于提高废气中的二氧化碳浓度。

5.根据权利要求1所述的生活垃圾连碳捕捉系统，其特征在于，所述海水淡化浓缩系统包括预处理系统与浓缩系统，所述预处理系统具有所述海水进入口及预处理海水出口，所述浓缩系统包括预处理海水入口、淡水出口与浓缩盐液出口，所述预处理海水入口与所述预处理海水出口连通。

6.根据权利要求5所述的生活垃圾连碳捕捉系统，其特征在于，所述预处理系统包括依次连接的电沉降装置、超滤装置与纳滤装置；所述电沉降装置具有海水进入口，所述纳滤装置具有预处理海水出口。

7.根据权利要求5所述的生活垃圾连碳捕捉系统，其特征在于，所述浓缩系统包括加热室、分离室与冷却器，所述加热室具有预处理海水入口，所述冷却器具有所述浓缩盐液出口，所述加热室用于对预处理后的海水加热，所述分离室与所述加热室连通，所述分离室用于将加热室排出的海水进行淡水与浓缩盐液分离，所述冷却器用于冷却浓缩盐液。

8.根据权利要求6所述的生活垃圾连碳捕捉系统，其特征在于，所述浓缩系统包括MED蒸发装置、MVR蒸发装置或MED-TC蒸发装置中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的生活垃圾连碳捕捉系统，其特征在于，所述生活垃圾连碳捕捉系统还包括软化装置，所述软化装置具有液体进入口与液体排出口，所述液体进入口与所述浓缩盐液出口连通，所述液体排出口与所述浓缩盐液进口连通，所述软化装置用于降低浓缩盐液内的钙离子、镁离子含量。

10.根据权利要求9所述的生活垃圾连碳捕捉系统，其特征在于，所述软化装置包括反应池与沉降池，所述反应池具有所述液体进入口，所述沉降池具有所述液体排出口，所述反应池与所述沉降池连通。

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