CN218864530U - 用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统，所述用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统包括光伏发电设备、地源热泵和污泥处理单元，光伏发电设备包括水箱以及光伏电板，地源热泵包括与所述光伏电板连接的地源热泵机组、地热能交换系统以及室内系统；污泥处理单元包括烘干房，所述烘干房的加热管与所述地热能交换系统连接。本实用新型用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统通过光伏发电设备与地源热泵一起运行，两者线路耦合在一起，有效降低了污水厂处理厂的用电负担，地源热泵产生的热量不仅能用于用户的供暖/冷，还可对污泥处理单元进行供能，节省了化石能源，且充分利用绿色能源，有效降低了污水处理厂的运行成本。

Description

用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统

技术领域

本实用新型属于新型能源技术领域，具体涉及一种用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统。

背景技术

伴随着我国经济的快速发展，城市污水量不断增加，污水经过处理后，产生固体沉淀物质，即污泥，污泥是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体，容易腐化发臭，并且颗粒较细，呈胶状液态，很难通过沉降进行固液分离，目前我国污水处理厂的污泥随意乱丢造成二次污染的现象十分严重，因此污泥处置迫在眉睫。

现有污泥处理技术包括污泥的减容、减量、稳定和无害化四个处理过程，目前城市污水厂常用污泥处理设备为污泥处理输送设备、污泥处理浓缩设备和污泥脱水设备等机械设备，运行这些设备需要消耗大量的能源，电能是维持污泥处理设备和污水处理厂正常运行的基本能源，增大了企业的用电负担。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统，旨在解决现有技术中污泥处置迫在眉睫，且污水处理厂运行污泥处理设备耗电量极大，增加了污水处理厂的用电负担的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统，包括：

光伏发电设备，包括水箱以及光伏电板；

地源热泵，包括与所述光伏电板连接的地源热泵机组、地热能交换系统以及室内系统；以及

污泥处理单元，包括烘干房，所述烘干房的加热管与所述地热能交换系统连接。

在一种可能的实现方式中，所述水箱的一侧面为阶梯面，所述光伏电板与所述水箱连接并搭接于所述阶梯面上，以使所述光伏电板倾斜设置。

在一种可能的实现方式中，所述水箱上设有供水管，所述供水管上设有水锤消除器。

在一种可能的实现方式中，所述污泥处理单元还包括位于所述烘干房前序的预热炉，所述预热炉上设有与所述水箱连通的进水口。

在一种可能的实现方式中，所述地热能交换系统包括多个U型地热管，所述地热管上方安装有检修支架，所述加热管的进水口与所述U型地热管的出水口连接。

在一种可能的实现方式中，所述检修支架包括：

支架主体，与地面固定连接，所述支架主体上开设有通风孔；

盖板，可拆卸连接于所述支架主体。

在一种可能的实现方式中，所述用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统还包括与所述光伏电板电连接的污水处理单元，所述污泥处理单元还包括与所述污水处理单元连通的第一出水管。

在一种可能的实现方式中，所述污泥处理单元还包括位于所述烘干房后序的压砖设备，所述压砖设备包括用于搅拌污泥的搅拌机，所述污水处理单元包括与所述搅拌机连通的第二出水管。

在一种可能的实现方式中，所述光伏发电设备还包括设于所述光伏电板和所述地源热泵机组之间的蓄能电池。

在一种可能的实现方式中，所述烘干房内设有温度检测器与散热风机，所述温度检测器用于检测所述烘干房的温度，所述温度检测器与所述散热风机通讯连接。

本实施例提供的用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统，与现有技术相比，光伏发电设备与地源热泵一起运行，两者的线路耦合在一起，光伏发电设备包括水箱以及光伏电板，一部分电量供地源热泵使用，其余电量通过电网传输至用户中；当光伏发电设备的发电量不足地源热泵使用时，可另外外接电源补充；地源热泵运行后产生的热量用于污泥处理单元中的烘干步骤(通过烘干房)。本实用新型用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统通过光伏发电设备与地源热泵一起运行，两者的线路耦合在一起，为地源热泵提供电量，进而有效降低了污水厂处理厂的用电负担，光伏发电设备多余电量可用于用户生活用电，节能环保；地源热泵产生的热量不仅能用于用户的供暖/冷，还可对污泥处理单元进行供能，进而避免污泥处理单元使用单独的供热设备消耗电量，节省了化石能源，且充分利用绿色能源，有效降低了污水处理厂的运行成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例一提供的用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例二所采用的水箱的结构示意图；

图3为本实用新型实施例三所采用的用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统的结构示意图；

图4为本实用新型实施例四所采用的用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统的结构示意图；

图5为本实用新型实施例五所采用的用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统的结构示意图；

图6为本实用新型实施例六所采用的检修支架的结构示意图；

图7为图6中A-A处所示位置的剖视结构示意图；

图8为本实用新型实施例七所采用的烘干房的结构示意图；

图9为本实用新型实施例八所采用的用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统的系统图。

附图标记说明：

10-光伏发电设备；11-水箱；111-供水管；112-水锤消除器；12-光伏电板；13-蓄能电池；

20-地源热泵；21-地源热泵机组；22-地热能交换系统；221-U型地热管；222-检修支架；223-支架主体；224-盖板；225-通风孔；23-室内系统；

30-污泥处理单元；31-烘干房；311-加热管；322-温度检测器；323-散热风机；32-预热炉；323-进水口；33-压砖设备；331-搅拌机；34-第一出水管；40-污水处理单元；41-第二出水管。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请一并参阅图1至图9，对本实用新型用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统进行说明。所述用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统，包括光伏发电设备10、地源热泵20和污泥处理单元30，光伏发电设备10包括水箱11以及光伏电板12；地源热泵20包括与光伏电板12连接的地源热泵机组21、地热能交换系统22以及室内系统23；污泥处理单元30包括烘干房31，所述烘干房31的加热管311与所述地热能交换系统22连接。

需要说明的是，光伏发电设备10不仅用于对地源热泵20进行供电，还用于对用户进行供电；地源热泵20不仅对污泥处理单元30供热，还用于对用户供暖/冷。

可选的，水箱11可为用户提供热水，冬季多余热水可用于暖气用水，有效降低了用户的生活成本。

本实施例提供的用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统，与现有技术相比，光伏发电设备10与地源热泵20一起运行，两者的线路耦合在一起，光伏发电设备10包括水箱11以及光伏电板12，一部分电量供地源热泵20使用，其余电量通过电网传输至用户中；当光伏发电设备10的发电量不足地源热泵10使用时，可另外外接电源补充；地源热泵20运行后产生的热量用于污泥处理单元30中的烘干步骤(通过烘干房31)。本实用新型用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统通过光伏发电设备10与地源热泵20一起运行，两者的线路耦合在一起，为地源热泵20提供电量，进而有效降低了污水厂处理厂的用电负担，光伏发电设备10多余电量可用于用户生活用电，节能环保；地源热泵20产生的热量不仅能用于用户的供暖/冷，还可对污泥处理单元30进行供能，进而避免污泥处理单元30使用单独的供热设备消耗电量，节省了化石能源，且充分利用绿色能源，有效降低了污水处理厂的运行成本。

可选的，地源热泵20的尺寸可以是1.2m*0.75m*1.3m，埋设于地下，可有效节约空间，且有效降低地源热泵20使用时对用户的噪声影响，进而有效提高用户的使用体验。

可选的，可根据建筑面积的大小、周围空地面积的多少决定地源热泵20的类型。

可选的，外接电源可以是市政用电。

可选的，当光伏发电设备10发电量过多时，可向市政用电等公共电网进行售电，以降低污水处理厂的运行成本。

可选的，地源热泵20提供的热量可以是70℃以下，对污泥进行低温干化。

可选的，烘干房31外还可连接有热泵烘干机，热泵烘干机与地源热泵20同时运行对污泥进行干化，进而有效加快了污泥的处理效率；热泵烘干机为现有设备，此处不再赘述。

在一些实施例中，上述用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统的一种改进实施方式可以采用如图2所示结构。参见图2，水箱11的一侧面为阶梯面，光伏电板12与水箱11连接并搭接于阶梯面上，以使光伏电板12倾斜设置。本实施例通过光伏电板12连接并搭接于阶梯面上，可有效增加光伏电板12放置时的稳定性；相比于光伏电板12垂直或水平设置，光伏电板12倾斜设置，加大了光伏面积，让光伏电板12发挥最高效率，有效提高光伏电板12的光电转换效率，进而有效增加光伏发电设备10产生的电量。

在一些实施例中，上述用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统的一种改进实施方式可以采用如图3所示结构。参见图3，水箱11上设有供水管111，供水管111上设有水锤消除器112。水箱11内的热水流经供水管111供用户使用时，容易产生水锤现象对供水管111造成震荡，使供水管111破裂使用寿命缩短，本实施例通过设置水锤消除器112，可有效消除热水流在供水管111可能产生的水外锤和浪涌发生的不规则水震荡，起到保护供水管111的作用，延长使用寿命。

在一些实施例中，上述用于污泥处理光伏地源热泵耦合系统的一种改进实施方式可以采用如图4所示结构。参见图4，污泥处理单元30还包括位于烘干房31前序的预热炉32，预热炉32上设有与水箱11连通的进水口323。本实施例通过设置预热炉32，水箱11与预热炉32通过进水口323连接且为预热炉32提供热水，热水发散出热量，使得预热炉32内的污泥的温度与水分温度升高，污泥达到水分气化的温度，避免污泥直接进入烘干房31内，污泥与烘干房31内温差较大影响烘干质量，进而有效提高污泥在后序处理时的处理效果。

在一些实施例中，上述用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统的一种改进实施方式可以采用如图5所示结构。参见图5，地热能交换系统22包括多个U型地热管221，U型地热管221上方安装有检修支架222，加热管311的进水口与U型地热管221的出水口连接。加热管311的进水口与U型地热管221的出水口连接，通过设置多个U型地热管221，提高烘干房31干化污泥的效果；由于地热管221置于地下井内，因此检修支架222主要安装在地下井的井口，并处于地热管221的上方，检修支架222安装时，可在检修支架222上放置物品作为置物架使用，检修支架222安装时，可在检修支架222上放置物品作为置物架使用，当需要检修地热管221时，可将检修支架222拆卸，使得地下井口暴露方便检修。

可选的，U型地热管221可采用深井设置，深度可以是60-120m。

在一些实施例中，上述用于检修支架222的一种改进实施方式可以采用如图5所示结构。参见图5，检修支架222包括支架主体223和盖板224，支架主体223与地面固定连接，支架主体223上开设有通风孔225；盖板224可拆卸连接于支架主体223。本实施例通过设置通风孔225，有效降低地源热泵20运行时的温度，有效防止地源热泵20运行过热缩短地源热泵20的使用寿命的情况发生；盖板224与支架主体223之间连接，相比于移动整个检修支架222，只移动盖板224更便于检修人员对于地源热泵20进行检修。

可选的，盖板224与支架主体223之间可通过插销、螺栓等实现可拆卸连接。

可选的，通风孔225主要位于支架主体223靠近盖板224的部位，可有效避免地面上的积水流入深井内对地源热泵20处于地下的部分造成腐蚀，有效降低地源热泵20的检修频率，进而有效延长了地源热泵20的使用寿命(如图6所示)。

在一些实施例中，上述用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统的一种改进实施方式可以采用如图4所示结构。参见图4，用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统还包括与光伏电板12电连接的污水处理单元40，污泥处理单元30还包括与污水处理单元40连通的第一出水管34。污泥烘干的过程会产生水蒸气，通过第一出水管34将水蒸气通入污水处理单元40，可将污泥处理单元30产生的水蒸气以及市政废水等混合处理，减少污水排放量，保护环境。

需要理解的是，搅拌机为制砖过程中常见的搅拌机，对于处理完成后的污泥进行搅拌，在搅拌过程中加水，使污泥达到适当的粘稠度。

在一些实施例中，上述用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统的一种改进实施方式可以采用如图4所示结构。参见图4，污泥处理单元30还包括位于烘干房31后序的压砖设备33，压砖设备33包括用于搅拌污泥的搅拌机331，污水处理单元40包括与搅拌机331连通的第二出水管41。本实施例通过设置压砖设备33，且用于处理干化完成的污泥，干化完成的污泥可与水泥、粗细集料等通过压砖设备33制成砖，用污泥制砖可节约燃煤，污泥掺入砖坯后没有炉渣问题，节省了后续处理费用，而且污泥作为制砖的原料，在高温焙烧时，使得污泥无害化、减量化和资源化，有效防止了污泥的二次污染，进而减少了污泥对环境的污染，实现了降低资源消耗的可持续发展；污水处理单元40通过第二出水管41与搅拌机331连通，为搅拌机331提供处理完成的废水，有效节省了水资源，进而有效降低了压砖设备33的用水成本。

在一些实施例中，上述用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统的一种改进实施方式可以采用如图4所示结构。参见图4，光伏发电设备10还包括设于光伏电板12和地源热泵20机组之间的蓄能电池13。相比于不设置蓄能电池13的情况，本实施例通过设置蓄能电池13，蓄能电池13用于储存光伏发电设备10产生的电能，可在光伏发电设备10产生的不足或停电时提供电能，可自行控制，有效避免发生大规模停电时，地源热泵20、污泥处理单元30、预热炉32、压砖设备33和污水处理单元40等无法正常运行，进而有效提高了本申请用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统运行时的安全性。

在一些实施例中，上述烘干房31的一种改进实施方式可以采用如图8所示结构。参见图8，烘干房31内设有温度检测器322与散热风机323，温度检测器322用于检测烘干房31的温度，温度检测器322与散热风机323通讯连接。需要说明的是，温度检测器322与散热风机323可分别与控制器连接，本实施例通过在烘干房31处理污泥前，在控制器上输入预设阀值，当温度检测器322检测的温度大于或者等于温度预设阀值时，控制器会控制散热风机323运行，有效保证烘干房31内的温度不会超过污泥干化所需温度，进而有效保证污泥处理单元40对污泥的干化效果，实现了对污泥干化所需温度的自动控制。

可选的，还可设置一回差温度，当温度检测器322检测的温度大于或等于温度设定阈值与回差温度之和时，控制器才控制散热风机323开启，以避免散热风机323的频繁启动。

需要说明的是，光伏发电设备10不仅对地源热泵20、污泥处理单元30、预热炉32、压砖设备33和污水处理单元40供电，还用于对污水处理厂其他设备供电，保证污水处理厂的正常运行，当蓄电池充满后，多余电量可供用户生活用电，当光伏发电设备10产生的电量不够时，可另外外接电源补充，保障设备的正常运行(如图9所示)，图9中带箭头的表示水路连接，不带箭头的表示电路连接，水箱11为用户提供生活用水，多余热水提供给预热炉32对污泥进行预热，地源热泵20的多个U型地热管221与加热管311连通，为烘干房31提供处理污泥所需的热水，烘干房31处理污泥后产生的水汽进入污水处理单元40，污水处理单元40处理完产生的蒸汽之后，处理完的水供压砖设备33制砖用水。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统，其特征在于，包括：

光伏发电设备，包括水箱以及光伏电板；

地源热泵，包括与所述光伏电板连接的地源热泵机组、地热能交换系统以及室内系统；以及

污泥处理单元，包括烘干房，所述烘干房的加热管与所述地热能交换系统连接。

2.如权利要求1所述的用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统，其特征在于，所述水箱的一侧面为阶梯面，所述光伏电板与所述水箱连接并搭接于所述阶梯面上，以使所述光伏电板倾斜设置。

3.如权利要求2所述的用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统，其特征在于，所述水箱上设有供水管，所述供水管上设有水锤消除器。

4.如权利要求1所述的用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统，其特征在于，所述污泥处理单元还包括位于所述烘干房前序的预热炉，所述预热炉上设有与所述水箱连通的进水口。

5.如权利要求1所述的用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统，其特征在于，所述地热能交换系统包括多个U型地热管，所述地热管上方安装有检修支架，所述加热管的进水口与所述U型地热管的出水口连接。

6.如权利要求5所述的用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统，其特征在于，所述检修支架包括：

支架主体，与地面固定连接，所述支架主体上开设有通风孔；

盖板，可拆卸连接于所述支架主体。

7.如权利要求1所述的用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统，其特征在于，所述用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统还包括与所述光伏电板电连接的污水处理单元，所述污泥处理单元还包括与所述污水处理单元连通的第一出水管。

8.如权利要求7所述的用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统，其特征在于，所述污泥处理单元还包括位于所述烘干房后序的压砖设备，所述压砖设备包括用于搅拌污泥的搅拌机，所述污水处理单元包括与所述搅拌机连通的第二出水管。

9.如权利要求1所述的用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统，其特征在于，所述光伏发电设备还包括设于所述光伏电板和所述地源热泵机组之间的蓄能电池。

10.如权利要求1所述的用于污泥处理的光伏地源热泵耦合系统，其特征在于，所述烘干房内设有温度检测器与散热风机，所述温度检测器用于检测所述烘干房的温度，所述温度检测器与所述散热风机通讯连接。

Images