第21卷第12期中國給水排水Vol 21 No 122005年12月CHINA WATER WASTEWATERDec. 205橋東污水廠污水(中水)源熱泵系統(tǒng)設(shè)計江雄志,趙會芳,劉炳虎,李超(石家莊市橋東污水治理工程籌建處,河北石家莊050031)摘要:闡述了石家莊市橋東污水處理廠工程中污水(中水)源熱泵系統(tǒng)的實施方案。介紹了采用污水水源的防污措施及水系統(tǒng)的循環(huán)方式等設(shè)計要點,并在節(jié)能、投資及運行費用等方面與傳統(tǒng)方式進行了比較。關(guān)鍵詞:污水處理廠;污水(中水)水源;熱泵技術(shù)中圖分類號:X706文獻標(biāo)識碼:C文章編號:1000-4602(2005)12-074-03Design for Wastewater( Reclaimed Water) Source Heat PumpSystem in Qiaodong Wastewater Treatment PlantJIANG Xiong-zhi, ZHAO Hui-fang, LIU Bing-hu, LI ChaoConstruction Preparatory Department of Shijiazhuang City Qiaodong Wastewater TreatmentProject, Shijiazhuang 050031, China)Abstract: The implementation plan was described for wastewater(reclaimed water)source heatpump in Qiaodong Wastewater Treatment Plant project. The measures for pollution prevention and themain design for recycling mode of the water system were introduced. Comparison was made with tradition-al method in the aspects of energy-saving, investment, and operating costKey words: wastewater treatment plant; wastewater (reclaimed water ) source: heat pumptechnolog石家莊市橋東污水處理廠為利用世界銀行貸款1工程建設(shè)內(nèi)容的河北省城市環(huán)境項目之一,該廠處理能力為50水源熱泵空調(diào)工程主要由水源熱泵制冷(熱)10m3/d,中水回用量為30×10m/d。廠區(qū)行政站、污水(二級處理水)采集站連接污水采集站與及生產(chǎn)性建筑物總計約1×104m2。制冷(熱)站、空調(diào)站和用戶之間的管道系統(tǒng)組成。在建筑物能源設(shè)計上,原方案為分體空調(diào)+燃1.1水源熱泵制冷(熱)站油鍋爐,這種能源采集方式能耗高、效益差、污染環(huán)包括水源熱泵空調(diào)機組、室內(nèi)管路連接系統(tǒng)、循境。經(jīng)過技術(shù)咨詢與實地考察,提出了污水(中水)水源熱泵空調(diào)方案,該技術(shù)高效節(jié)能,可以滿足污水環(huán)水泵、除污裝置、水箱、水處理器等設(shè)備。工程冬季采暖、夏季制冷的需要,且具有明顯的經(jīng)濟空調(diào)站冷負(fù)荷為1050kW,熱負(fù)荷為1200效益和環(huán)境效益。在按照世行采購規(guī)定(《廠區(qū)設(shè)kW,另有300kW的常年使用的洗浴熱負(fù)荷(均未備的供貨與安裝》,俗稱“紅皮書”)完成工程招標(biāo)后計入熱耗及適當(dāng)富余量)與中標(biāo)單位簽訂了施工合同,此合同附帶性能保證空調(diào)站的建筑面積(包括變壓器間)控制在400夏季制冷:回水溫度≤14℃;冬季供熱:回水溫度m2之內(nèi)?！?5℃;洗浴:供水溫度≥52℃;功率制冷COP≥12空調(diào)水源水采集站4.5~5.0,供熱COP≥4.0)。包括采集站內(nèi)的管道、污水泵、格柵等。工程分第12期江雄志,等:橋東污水廠污水(中水)源熱泵系統(tǒng)設(shè)計第2】卷步進行①綜合樓使用后而污水處理工藝未運行前利用污水作空調(diào)熱泵水源。在污水進廠總配水井建式中G——設(shè)計流量按4℃溫降計算為200h設(shè)污水采集系統(tǒng)。p—水的密度②在橋東污水處理廠運行后,利用二級出水S—斷面面積作空調(diào)熱泵水源。建設(shè)二級出水采集系統(tǒng)。E—格柵過水面積修正系數(shù)③在中水廠建成運行后,利用中水作空調(diào)熱格柵的網(wǎng)眼大小定為d=3mm,故可計算出E泵水源。建設(shè)中水采集系統(tǒng)0.25,l=0.32m/s。1.3變電所及空調(diào)站電氣設(shè)備安裝反沖洗通過兩個電磁閥控制,依次打開兩個出空調(diào)站按三類用電負(fù)荷供電,在污水廠總變電水口,可獲得兩倍的流速,能有效沖刷掉格柵上的污所的基礎(chǔ)上增設(shè)一臺高壓開關(guān)柜作為新變電所的物保證格柵不被堵塞10kV供電電源3水循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計新變電所與空調(diào)站合建,采用一臺630kVA變根據(jù)不同的防污方案及設(shè)備提出三套水循環(huán)方壓器作為空調(diào)站的動力中心,供應(yīng)站內(nèi)全套設(shè)備用案。電,內(nèi)設(shè)高低壓配電室、值班室。方案一:防污措施為設(shè)置污水換熱器與中介水空調(diào)站內(nèi)采用38020V配電,低壓380V采系統(tǒng),生活熱水設(shè)專用機組。用三相四線制,中性點直接接地系統(tǒng)放射式配電。熱泵水系統(tǒng)工作原理見圖1。2防污措施上高位水箱通過技術(shù)咨詢及項目考察,發(fā)現(xiàn)以污水(中水)為水源的熱泵空調(diào)系統(tǒng)需要解決的主要技術(shù)難題為高含量懸浮物的堵塞和污水對機組的腐蝕、結(jié)垢及浮球閥補水鐵細菌的繁殖。為解決以上問題,選擇了設(shè)置污水熱水箱換熱站與中介水系統(tǒng)的方案:污水僅僅通過換熱器水箱讓中介水通過機組可以有效防止污水中的懸浮物及霉菌對機組(結(jié)垢)的影響,同時通過選擇換熱器材質(zhì)解決污水腐蝕和鐵細菌的繁殖問題。鑒于冬季污水換熱器水溫度較低,要求換熱器的工作特點為小溫差、大流機組,適于冬季工況量、傳熱系數(shù)≥900W/m2。為提高兩側(cè)水速以提高C、E—小機組,適于過渡工況換熱系數(shù),采用多管程全逆流殼管換熱器。圖1水系統(tǒng)原理示意圖為解決污水對換熱器造成的結(jié)垢問題,設(shè)置了Fig 1 Schematic diagram of principle on water system格柵和反沖洗系統(tǒng)。夏季時小機組的蒸發(fā)器、冷凝器管路靠閥門切①格櫥換。具體的局部管路如圖2所示污水干渠內(nèi)水深為28~3.0m,底部有0.20.3m的停滯態(tài)污泥。在污水干渠側(cè)壁開兩個口,每個口上安裝一個格柵,格柵設(shè)計高度為0.4m,長度為2m,距干渠底部為0.3m。格柵采用耐腐蝕的堅固材料(不銹鋼),格柵條粗為3mm,網(wǎng)眼尺寸為3mm×3mm,過水面積系數(shù)為0.25。每個格柵被分為兩個子格柵。每個格柵的具體尺寸為1000mm×400mm。②反沖洗系統(tǒng)圖2管線切換示意圖吸水時兩個子格柵同時工作,流速Fig 2 Schematic diagram of pipes shift第12期中國給水排水第21卷黑色閥門全關(guān)、白色閥門全開時,上方管路與污水源熱泵空調(diào)機組冷凝器相連,下方管路與蒸發(fā)器相連。釆用兩臺冷600kW、熱700kW空調(diào)機組。該黑色閥門全開、白色閥門全關(guān)時,下方管路與冷方案解決了冬季采暖、冬夏季的衛(wèi)浴熱水及夏季凝器相連,上方管路與蒸發(fā)器相連。7000m2左右建筑物的制冷問題。工程總投資約方案二:多重處理污水懸浮物的熱泵系統(tǒng),不單328.65萬元。設(shè)生活熱水機組。可見方案①比方案②節(jié)約投資80.77萬元。通過對閥門的控制實現(xiàn)制冷與供熱。計劃選用經(jīng)計算,分體空調(diào)+燃油鍋爐在6400m2左兩臺大機組,每臺機組的能量提供方式均可在右、夏季供冷情況下的運行成本(1133元/a)比25%、50%、75%、100%的機組負(fù)荷內(nèi)調(diào)節(jié)。這樣可污水源熱泵機組(74.46萬元/a)多36.87萬元/a,在減少一臺機組的初投資的同時達到滿意的運行效用污水源熱泵機組多支出的80.7萬元投資在兩果。與方案一相比,該方案利用機組能量提供方式年多時間內(nèi)即可收回。在不計固定資產(chǎn)折舊的情況的可調(diào)性在過渡季用制冷工況取得衛(wèi)浴熱水,不額下,方案②的經(jīng)營成本是方案①的59%,體現(xiàn)了污外浪費能源。水源熱泵機組運行的經(jīng)濟性。方案三:將冷卻水循環(huán)水管直接置入污水中以工程投資與10年運行成本之和為基準(zhǔn)進行(潛水換熱式)。兩方案的比較,如以靜態(tài)投資計算則集中供熱油爐水系統(tǒng)工作原理基本與方案二相同,不同之處設(shè)計方案費用總額為122.15萬元,水源空調(diào)設(shè)計在于將方案二中的污水換熱器及污水泵改為放入污方案費用總額為9153萬元,水源空調(diào)設(shè)計方案節(jié)水中的循環(huán)排水管,起換熱器的作用。該方案不把省總額為32662萬元;如以動態(tài)投資計算(即按行水源水納入系統(tǒng)運行,省卻了繁雜的除污過濾設(shè)備,業(yè)評估折現(xiàn)率4%計算現(xiàn)價總額)則集中供熱油爐但難以避免污水中循環(huán)管外壁的積垢同時長達數(shù)設(shè)計方案費用總額為1294.15萬元水源空調(diào)設(shè)計千米換熱排管的敷設(shè)也存在不少困難。方案費用總額為967.76萬元,水源空調(diào)設(shè)計方案節(jié)經(jīng)過多次技術(shù)論證并結(jié)合現(xiàn)場實際情況,考慮省總額為25292萬元。到在制冷工況下冷凝器側(cè)的出水溫度不易保證而排從以上計算結(jié)果來看,采用水源空調(diào)方案,雖除了方案二,考慮到現(xiàn)場沉淀池不宜安置盤管而放次性投資較大,但運行費用較集中供熱油爐方案節(jié)棄了方案三最終選擇了技術(shù)相對成熟的方案一。省綜合效益明顯。4經(jīng)濟分析5結(jié)語對分體空調(diào)+燃油鍋爐的形式與污水(中水)綜合分析表明,污水(中水)水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)源熱泵空調(diào)機組的形式進行經(jīng)濟比較技術(shù)可靠、經(jīng)濟效益明顯、環(huán)保效果突出,應(yīng)當(dāng)在污①分體空調(diào)+燃油鍋爐水處理行業(yè)大力推廣。在初步設(shè)計中設(shè)4kW分體空調(diào)20臺,12kW分體空調(diào)6臺,1.4MW燃油鍋爐1臺。該方案解電話:(0311)85675965決了冬季采暖、冬夏季的衛(wèi)浴熱水及夏季1000m2E-mail:swwe-svd@163.com左右建筑面積的制冷問題。工程總投資約247.88freechatguy@yahoo.com萬元。收稿日期:2005-07-26保護然你擴水源人奕同的靈注