论文摘要
近几年我国城市污水厂处理量增长迅速,到2004年底,全国661座城市建有污水处理厂708座,日处理能力为4912万m3/d,全年城市污水处理量162.8亿m3,且新建成污水处理厂也不断落成。污水厂出水量大,水资源集中,水质较好,这就为污水源热泵空调的运用创造了良好的条件。大力开发城市污水处理厂二级出水,建设污水源热泵空调系统不仅能集中有效地利用污水中宝贵的冷热资源;而且能为企业为社会带来巨大的经济、环保效益。作者通过参与制定青岛麦岛小区利用污水处理厂出水做冷、热源的热泵供热空调工程可行性报告,发现由于利用污水处理厂出水的污水源热泵系统一般较大或很大,有几方面问题十分值得探讨:包括水资源供热、供冷能力的评估问题,水量不够充足时的蓄水措施问题,系统前端防污除杂是否必要的问题,输送系统的能耗问题等。通过分析,本文认为:(1)虽然污水处理厂的污水资源巨大,但随着建筑业的迅猛发展和节能减排的急迫需要,往往希望有限的污水资源能够为尽可能大面积的建筑供暖空调。为了合理地规划污水源热泵系统规模,我们需要对污水热能资源的供热与空调能力进行评估;本文认为,在污水资源评估中简单的由污水的最低流量来折算可供建筑面积是过于粗糙的。所以本文考虑了污水水量与供暖空调负荷的逐时变化及用户末端同时使用系数,对污水可供建筑面积进行了更确切的评估。(2)在不设置蓄水池的情况下,污水源热泵系统规模由相对低流量高负荷时段的水流量决定,然而在大多数情况下这是很难满足实际需求的,为了充分利用污水资源,扩大热泵系统规模,可以设置蓄水池对污水进行移峰填谷。论文给出了蓄水池容量的确定方法,认为最不利时段连续缺水量的总和即为蓄水池理论蓄水量。(3)通过北京清河污水处理厂水质调查,证实了即使是污水处理厂二级出水,其水质也并非我们想象的那么干净,特别是在天气变化等不确定因素的干扰下,污水处理厂出水的水质会出现严重的恶化情况,因此污水处理厂二级出水运用于热泵系统,其前端防污除杂措施仍然是必要的。论文通过对现有先进过滤设备的对比实验,发现在雨天情况下一般的物理拦截过滤设备、间歇性物理自清排污过滤设备、间歇性滤面反冲洗设备,很难满足污水源热泵系统对过滤设备防污除杂能力及系统稳定性的要求,而滤面水力再生设备能很好地在各种情况下满足系统安全稳定运行的要求;(4)针对污水源热泵系统小温差、大流量的设计特点,讨论了输送距离对输送能耗的影响,并建立了相关模型;根据系统资用能耗比或经济比摩阻给出了污水源热泵最大经济输送距离的判断计算式,为实际工程方案的经济可行性提供了理论依据。