[发明专利]一种水源热泵-沼气发电热电联产循环方法及系统

说明书

本发明公开一种水源热泵‑沼气发电热电联产循环方法及系统，方法包括：将地表的浅层水通过水源热泵传输至房间内，作为冷/热交换的媒介以及养殖用水；对收集的粪污物进行固液分离，使得到粪污物的固体部分；基于部分粪污物的固体部分进行沼气厌氧发电工艺。以水为介质，将地下水抽出用于水源热泵，满足生猪制冷制热需求，给生猪引用和冲洗后形成的粪尿污染物，通过好氧堆肥和对沼液的回收再利用，将生成的肥料和经生物降解产生的洁净水用于农田施肥与灌溉，厌氧发酵产生的沼气发电后为水源热泵和猪舍供电，整套系统整体上形成了高效生态循环的种养模式，养猪场废弃物得到资源化利用，地下水资源的得到高效循环综合利用。

技术领域

本发明属于电力综合能源技术领域，尤其涉及一种水源热泵-沼气发电热电联产循环方法及系统。

背景技术

生猪养殖作为用水用电大户，其对能源供应和温度环境要求极高。水源热泵系统可以满足养猪场的制冷、制热需求。水源热泵系统是利用地球表面浅层水(地下水、地热水、地表水、海水、湖泊等)或土壤作为热泵的源或汇，实现冬季供暖和夏季供冷的绿色、高效、节能的冷热源系统。不管是地埋管热泵、地下水热泵还是地表水热泵，最终都要以水或防冻液作为载体，在冬天将地球表面浅层水或土壤吸收的太阳能和地热能而形成的低位热能输送到热泵装置，然后通过热泵升温后送到空调房间，在夏天将房间的热量通过热泵排到地球表面浅层水或土壤中去。

目前我国猪粪处理的方式主要有：好氧堆肥和生产沼气。好氧堆肥就是在有氧的条件下，借助好氧微生物的作用将猪粪中的大分子有机物进行生物降解，形成类似腐殖质的有机物质，其产品可用作有机肥或土壤改良剂。好氧堆肥的方式包括：条垛堆肥、静态通气堆肥、槽式堆肥、塔式堆肥等多种形式。生产沼气是在厌氧环境下，将有机碳转化为沼气利用，产生的沼气可以作为生产生活用气，也可以发电或者提纯生产生物燃气，同时沼液沼渣中含有大量的营养成分，可以作为肥水进行农田利用。

但是，现有的规模化生猪养殖存在能源供应的共性问题，其用能管理的方式非常粗放，可再生能源就地化开发利用程度不高、调节性能不足、供电可靠性难以提高，整体用电能效和可靠性有很大的提升空间。

发明内容

本发明实施例提供一种水源热泵-沼气发电热电联产循环方法及系统，用于至少解决上述技术问题之一。

本发明提供一种水源热泵-沼气发电热电联产循环方法，所述方法包括：将地表的浅层水通过水源热泵传输至房间内，作为冷/热交换的媒介以及养殖用水；对收集的粪污物进行固液分离，使得到粪污物的固体部分；基于部分所述粪污物的固体部分进行沼气厌氧发电工艺，其中，所述沼气厌氧发电工艺包括：采用干清粪方式，将猪粪直接从进料斗进入匀浆池中，稀释用水经污水渠进入匀浆池对鲜粪进行稀释；通过设置在匀浆池内的立轴搅拌器及抗堵塞撕裂结构的潜水式提升泵对物料进行搅拌；待物料充分搅拌均匀后，发酵料液经所述潜水式提升泵打入CSTR厌氧发酵罐中进行厌氧发酵处理；经过厌氧消化后生成的沼气，驱动沼气驱动发电机发电，产生的沼渣和沼液排入沼肥池中。

在本发明的一些实施方式中，在对收集的粪污物进行固液分离，使得到粪污物的固体部分之后，所述方法还包括：对部分所述粪污物的固体部分进行好氧发酵，使生成固体有机肥。

在本发明的一些实施方式中，在对收集的粪污物进行固液分离后，得到粪污物的液体部分，其中，所述粪污物的液体部分为所述稀释用水。

在本发明的一些实施方式中，在经过厌氧消化后生成的沼气，驱动沼气驱动发电机发电，产生的沼渣和沼液排入沼肥池中之后，所述方法还包括：通过设置在沼肥池中的沼液泵将沼渣和沼液提升，对沼液进行沉淀、气浮分离、絮凝以及膜过滤，使得到洁净水。

本发明还提供一种水源热泵-沼气发电热电联产循环系统，所述系统包括：热循环单元，配置为将地表的浅层水通过水源热泵传输至房间内，作为冷/热交换的媒介以及养殖用水；电循环单元，配置为对收集的粪污物进行固液分离，使得到粪污物的固体部分；基于部分所述粪污物的固体部分进行沼气厌氧发电工艺。