專利名稱：一種污水源熱泵恒溫型沼氣池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域，涉及一種主要應(yīng)用于我國(guó)北方廣大農(nóng)村、大中型 規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場(chǎng)、有機(jī)物生產(chǎn)企業(yè)、農(nóng)村的秸稈、垃圾、糞便的沼氣發(fā)酵工程 中的干發(fā)酵沼氣池，特別涉及一種污水源熱泵恒溫型沼氣^fe。
背景技術(shù)：
沼氣技術(shù)在我國(guó)近年來己被廣泛應(yīng)用，但是發(fā)酵溫度的高低對(duì)產(chǎn)氣率有很大 的影響，長(zhǎng)期穩(wěn)定的發(fā)酵溫度是限制沼氣技術(shù)在北方地區(qū)應(yīng)用的關(guān)鍵。同時(shí)目前 能源危機(jī)的前提下，各種節(jié)能技術(shù)也不斷涌現(xiàn)，作為可再生能源技術(shù)的污水源熱 泵在沼氣發(fā)酵方面的應(yīng)用尚無先例。
眾所周知，發(fā)酵溫度是影響沼氣產(chǎn)率的關(guān)鍵因素，他直接影響到原材料的消 化速度和產(chǎn)氣率。 一般認(rèn)為，產(chǎn)甲烷菌在35'C和53-C左右可以分別獲得較高的 消化效率。北方農(nóng)用沼氣池，冬天的產(chǎn)沼量一般是夏天產(chǎn)沼量的三分之一。因此 在設(shè)計(jì)沼氣池時(shí)常采取一定的供熱控溫措施，盡可能使消化器在恒溫下運(yùn)行，溫 度變化幅度不超過2 3°C/h。以往專利在控溫措施上多采用太陽能和鍋爐熱水供 熱控溫，但是太陽能受到日照與天氣的影響較大，全天候太陽能熱水系統(tǒng)必須考 慮輔助熱源；傳統(tǒng)的鍋爐熱水供熱控溫會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的破壞。而熱泵供熱利 用清潔能源，提高能源綜合利用率，降低大氣的污染程度，有利于生態(tài)平衡和環(huán) 境保護(hù)，是一種較好的供熱方式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種污水源熱泵恒溫型沼氣池，使沼氣一年四季保 持高效率的產(chǎn)氣率。
一種污水源熱泵恒溫型沼氣池，其特征在于沼氣池包含污水源l、全自動(dòng) 過濾器2、污水循環(huán)泵3、污水換熱器4、循環(huán)水泵5、污水源熱泵機(jī)組6、循環(huán)水泵7、溫度傳感器8、加熱盤管9和沼氣池10。所述的污水源熱泵機(jī)組6連接 循環(huán)水供回水管道和加熱水供回水管道；所述的污水源1連接污水供回水管道、 污水循環(huán)泵3和污水換熱器4，形成封閉循環(huán)，污水循環(huán)泵3由污水源機(jī)組6控 制自動(dòng)啟停；所述循環(huán)水泵5設(shè)置在循環(huán)水的回水管道，由污水源熱泵機(jī)組6 控制自動(dòng)啟停；所述循環(huán)水泵7設(shè)置在加熱水的回水管道，由污水源熱泵機(jī)組6 控制自動(dòng)啟停；所述的加熱盤管9固定在沼氣池10內(nèi)壁，并且與污水源熱泵機(jī) 組6通過加熱水管道形成回路；所述的溫度傳感器8設(shè)置于沼氣池10內(nèi)，隨時(shí) 監(jiān)控池內(nèi)溫度，并與污水源熱泵機(jī)組6聯(lián)鎖控制，控制污水源熱泵機(jī)組6的啟停。 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)在于
1、 使沼氣池能夠四季常年運(yùn)行，不受環(huán)境因素和地理因素影響。
2、 使沼氣池保持恒溫，從而穩(wěn)定提高產(chǎn)氣率。
3、 整個(gè)系統(tǒng)均屬于可再生能源，對(duì)能源的二次利用，節(jié)約能耗，無環(huán)境污染。
4、 適合大面積成規(guī)模應(yīng)用。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明包括污水源l、全自動(dòng)過濾器2、污水循環(huán)泵3、污水換熱器4、循 環(huán)水泵5、污水源熱泵機(jī)組6、循環(huán)水泵7、溫度傳感器8、加熱盤管9和沼氣池 10。如圖1所示，所述的污水源1可以為工業(yè)廢水、生活污水等管道或者其他形 式污水，該污水一般溫度均在15'C以上，甚至更高。所述的污水源1內(nèi)設(shè)置一 個(gè)取水管道和一個(gè)回水管道，并通過全自動(dòng)過濾器2、污水循環(huán)泵3、污水換熱 器4構(gòu)成回路。所述的全自動(dòng)過濾器2的作用為對(duì)污水進(jìn)行初級(jí)的過濾，去除較 大的雜質(zhì)和堵塞物，并可進(jìn)行反沖洗防堵塞處理，為污水源1的長(zhǎng)期穩(wěn)定供給提 供保障。所述的污水循環(huán)泵3為污水的連續(xù)供給提供動(dòng)力。所述的污水換熱器4 為專用污水工況的設(shè)計(jì)，具備抗腐蝕能力。所述的循環(huán)水泵5為機(jī)組循環(huán)水的連 續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)提供動(dòng)力。所述的污水源熱泵機(jī)組6為該發(fā)明的核心部分，它主要由蒸發(fā) 器、冷凝器、膨脹閥、壓縮機(jī)四部分組成,制冷劑作為熱的載體不斷的把循環(huán)水 的熱量通過壓縮機(jī)的做功傳遞給沼氣池加熱管道9;所述的污水源熱泵機(jī)組6實(shí)現(xiàn)PLC可編程控制，通過對(duì)溫度傳感器8信號(hào)的處理從而控制污水源熱泵機(jī)組6 的啟停；所述的污水源熱泵機(jī)組6的溫度控制范圍為士2'C，溫度幾乎恒定。所 述的加熱盤管9與加熱管道、循環(huán)水泵7、污水源熱泵機(jī)組6 (冷凝器)組成回 路，由循環(huán)水泵7提供連續(xù)的動(dòng)力。所述的溫度傳感器8連接到污水源熱泵機(jī)組 6的PLC控制端。所述的加熱盤管9固定在沼氣池10內(nèi)壁。
例如設(shè)置發(fā)酵溫度為38'C，啟動(dòng)污水源熱泵機(jī)組6加熱，同時(shí)污水循環(huán) 泵3、循環(huán)水泵5和7啟動(dòng)，污水源1的熱量通過換熱器把熱量傳遞給機(jī)組的循 環(huán)水，再通過機(jī)組的循環(huán)水把熱量傳遞給污水源熱泵機(jī)組6 (蒸發(fā)器)，并壓縮 機(jī)的做功最終傳遞給沼氣池加熱管道9，當(dāng)溫度傳感器8檢測(cè)到發(fā)酵溫度達(dá)到 38+2:40'C時(shí)，信號(hào)傳遞給污水源熱泵機(jī)組6的PLC控制端，機(jī)組停止運(yùn)行；當(dāng) 溫度傳感器8檢測(cè)到發(fā)酵溫度達(dá)到38-2-36'C時(shí)，信號(hào)傳遞給污水源熱泵機(jī)組6 的PLC控制端，機(jī)組再次運(yùn)行，如此循環(huán)可保證沼氣池10內(nèi)發(fā)酵溫度恒定為38 土2。C。
如此一來，即使在寒冷的冬季，沼氣池內(nèi)的溫度均可以保持在設(shè)定溫度范圍 內(nèi)，使分解發(fā)酵持續(xù)高效進(jìn)行，從而使沼氣池不受環(huán)境溫度變化的影響。當(dāng)然，
污水源熱泵機(jī)組的溫度控制范圍也可根據(jù)需要調(diào)節(jié)為± rc 。
由于本發(fā)明對(duì)環(huán)境無污染，變廢為"寶"，符合能源可持續(xù)性發(fā)展戰(zhàn)略要求， 具備大規(guī)模應(yīng)用的條件。
權(quán)利要求
1、一種污水源熱泵恒溫型沼氣池，其特征在于其包含污水源(1)、全自動(dòng)過濾器(2)、污水循環(huán)泵(3)、污水換熱器(4)、循環(huán)水泵(5)、污水源熱泵機(jī)組(6)、循環(huán)水泵(7)、溫度傳感器(8)、加熱盤管(9)、沼氣池(10)；所述的污水源熱泵機(jī)組(6)連接循環(huán)水供回水管道和加熱水供回水管道；所述的污水源(1)連接污水供回水管道、污水循環(huán)泵(3)和污水換熱器(4)，形成封閉循環(huán)，污水循環(huán)泵(3)由污水源機(jī)組(6)控制自動(dòng)啟停；所述循環(huán)水泵(5)分別設(shè)置在循環(huán)水的回水管道，由污水源熱泵機(jī)組(6)控制自動(dòng)啟停；所述循環(huán)水泵(7)分別設(shè)置在加熱水的回水管道，由污水源熱泵機(jī)組(6)控制自動(dòng)啟停；所述的加熱盤管(9)固定在沼氣池(10)內(nèi)壁，并且與污水源熱泵機(jī)組(6)通過加熱水管道形成回路；所述的溫度傳感器(8)設(shè)置于沼氣池(10)內(nèi)，隨時(shí)監(jiān)控池內(nèi)溫度，并與污水源熱泵機(jī)組(6)聯(lián)鎖控制，控制污水源熱泵機(jī)組(6)的啟停。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水源熱泵恒溫型沼氣池，其特征在于所述的 污水源熱泵機(jī)組(6)的熱源為污水源(1)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水源熱泵恒溫型沼氣池，其特征在于所述的污水源熱泵機(jī)組(6)能實(shí)現(xiàn)PLC編程控制。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水源熱泵恒溫型沼氣池，其特征在于所述的污水換熱器(4)為專用污水工況設(shè)計(jì)，具備抗腐蝕能力。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水源熱泵恒溫型沼氣池，其特征在于所述的全自動(dòng)過濾器(2)具備過濾、篩除和反沖洗功能。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水源熱泵恒溫型沼氣池，其特征在于所述的加熱盤管(9)為雙螺旋布置。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水源熱泵恒溫型沼氣池，其特征在于所述的加熱盤管(9)設(shè)置在沼氣池(10)的內(nèi)壁。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水源熱泵恒溫型沼氣池，其特征在于所述的溫度傳感器(8)設(shè)置在沼氣池(10)中部。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水源熱泵恒溫型沼氣池，其特征在于所述的溫度傳感器(8)為污水源熱泵機(jī)組(6)的啟停提供信號(hào)。
全文摘要
一種污水源熱泵恒溫型沼氣池，屬于節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域。其中包括污水源1、全自動(dòng)過濾器2、污水循環(huán)泵3、污水換熱器4、循環(huán)水泵5、污水源熱泵機(jī)組6(蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥)、循環(huán)水泵7、溫度傳感器8、加熱盤管9、沼氣池10。污水源熱泵機(jī)組連接污水供回水管道和熱水供回水管道，并且機(jī)組可實(shí)現(xiàn)PLC可編程控制；污水源連接污水供回水管道，形成封閉循環(huán)；循環(huán)水泵分別設(shè)置在污水和熱水的回水管道，由污水源熱泵機(jī)組控制自動(dòng)啟停；加熱盤管固定在沼氣池內(nèi)壁，并且與污水源熱泵機(jī)組通過加熱管道形成回路；溫度傳感器設(shè)置于干發(fā)酵沼氣池內(nèi)，隨時(shí)監(jiān)控池內(nèi)溫度，并與熱泵機(jī)組聯(lián)鎖控制，控制污水源熱泵機(jī)組的啟停。加熱盤管固定在沼氣池內(nèi)壁。本發(fā)明可以使沼氣池能夠四季常年運(yùn)行，不受環(huán)境因素和地理因素影響，并能提高沼氣池的產(chǎn)氣率。
文檔編號(hào)C12M1/02GK101603001SQ200910088820
公開日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月20日
發(fā)明者曲世琳, 李子鄺, 汪群慧, 王利紅 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)