第21卷第12期中國(guó)給水排水Vol.21 No. 122005年12月CHINA WATER & WASTEW ATERDec.2005橋東污水廠污水(中水)源熱泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)江雄志，趙會(huì)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)源熱系系統(tǒng)的實(shí)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(jì)要點(diǎn),并在節(jié)能、投資及運(yùn)行費(fèi)用等方面與傳統(tǒng)方式進(jìn)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(hào): X706文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: C文章編號(hào): 1000 -4602(2005)12 -0074 -03Design for Wastewater ( Reclaimed Water) Source Heat PumpSystem in Qiaodong Wastewater Treatment PlantJIANG Xiong-zhi，ZHAO Hui-fang，LIU Bing-hu，LI Chao( Construction Preparatory Department of Shiyjazhuang City Qiodong Wastevater TreatmentProject , Shijiazhuang 050031 , China)Abstract: The implementation plan was described for wastewater ( reclaimed water) source heatpump in Qiaodong Wastewater Trealment 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 cost.Key words: wastewater treatment plant; wastewater ( reclaimed water) source; heat pumptechnology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(xiàng)目之一,該廠處理能力為50 x水源熱泵空調(diào)工程主要由水源熱泵制冷(熱)10* m'/d,中水回用量為30x10* m'/d。廠區(qū)行政站、污水(二級(jí)處理水)采集站、連接污水采集站與及生產(chǎn)性建筑物總計(jì)約1 x10* m2。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(jì)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(jī)組、室內(nèi)管路連接系統(tǒng)循境。經(jīng)過技術(shù)咨詢與實(shí)地考察,提出了污水(中水)環(huán)水泵、除污裝置、水箱、水處理器等設(shè)備。水源熱泵空調(diào)方案,該技術(shù)高效節(jié)能,可以滿足污水空調(diào)站冷負(fù)荷為1 050 kW,熱負(fù)荷為1 200工程冬季采暖、夏季制冷的需要,且具有明顯的經(jīng)濟(jì)kW ,另有300 kW的常年使用的洗浴熱負(fù)荷(均未效益和環(huán)境效益。在按照世行采購(gòu)規(guī)定(《廠區(qū)設(shè)計(jì)人熱耗及適當(dāng)富余量)。備的供貨與安裝》，俗稱“紅皮書”)完成工程招標(biāo)后與中標(biāo)單位簽訂了施工合同,此合同附帶性能保證中國(guó)煤化工壓器間)控制在400(夏季制冷:回水溫度≤14C;冬季供熱:回水溫度m2CHCNMHG≥45 C ;洗浴:供水溫度≥52 C ;功率:制冷COP≥1.2 空調(diào)水源水采集站4.5 ~5.0,供熱C0P≥4.0)。包括采集站內(nèi)的管道、污水泵、格柵等。工程分，74●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(jì)第21卷三步進(jìn)行:Gu①綜合樓使用后而污水處理工藝未運(yùn)行前,epS利用污水作空調(diào)熱泵水源。在污水進(jìn)廠總配水井建式中G一- -設(shè)計(jì)流量,按4 C溫降計(jì)算為200 Vh設(shè)污水采集系統(tǒng)。ρ一水的密度②在橋東污水處理廠 運(yùn)行后,利用二級(jí)出水?dāng)嗝婷娣e作空調(diào)熱泵水源。建設(shè)二級(jí)出水采集系統(tǒng)。-格柵過水面積修正系數(shù)③在中水廠建成運(yùn)行后,利用中水作空調(diào)熱格柵的網(wǎng)眼大小定為d=3 mm ,故可計(jì)算出ε泵水源。建設(shè)中水采集系統(tǒng)。=0.25 ,u=0.32 m/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(gè)電磁閥控制，依次打開兩個(gè)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)-臺(tái)高壓開關(guān)柜作為新變電所的物,保證格柵不被堵塞。10 kV供電電源。3水循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)新變電所與空調(diào)站合建,采用一臺(tái)630 kVA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(dòng)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380/220 V配電,低壓380 V采系統(tǒng),生活熱水設(shè) 專用機(jī)組。用三相四線制,中性點(diǎn)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防污措施通過技術(shù)咨詢及項(xiàng)目考察,發(fā)現(xiàn)以污水(中水)高位水籍為水源的熱泵空調(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(duì)機(jī)組的腐蝕、結(jié)垢及,浮球閥補(bǔ)水.鐵細(xì)菌的繁殖。為解決以上問題,選擇了設(shè)置污水中55T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,接高位格供應(yīng)面的水箱熱件讓中介水通過機(jī)組可以有效防止污水中的懸浮物及霉菌對(duì)機(jī)組(結(jié)垢)的影響，同時(shí)通過選擇換熱器材上10污水菜9凸污水換熱器質(zhì)解決污水腐蝕和鐵細(xì)菌的繁殖問題。鑒于冬季污水溫度較低,要求換熱器的工作特點(diǎn)為小溫差大流C1.E1-一大機(jī)組,適于冬季工C.E-一小機(jī)組 ,適于過渡工況量、傳熱系數(shù)≥900 W/m'。為提高兩側(cè)水速以提高換熱系數(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(duì)換熱器造成的結(jié)垢問題,設(shè)置了Fig.1 Schematic diagram of principle on water Bystem格柵和反沖洗系統(tǒng)。夏季時(shí)小機(jī)組的蒸發(fā)器、冷凝器管路靠閥門切①格柵換。具體的局部管路如圖2所示。污水干渠內(nèi)水深為2.8~3.0 m,底部有0.2~0.3 m的停滯態(tài)污泥。在污水干渠側(cè)壁開兩個(gè)口，每個(gè)口上安裝-一個(gè)格柵，格柵設(shè)計(jì)高度為0.4 m,長(zhǎng)度為2 m,距干渠底部為0.3 m。格柵采用耐腐蝕的堅(jiān)固材料(不銹鋼) ,格柵條粗為3 mm,網(wǎng)眼尺寸為3 mmx3 mm,過水面積系數(shù)為0.25。每個(gè)格柵被中國(guó)煤化工分為兩個(gè)子格柵。每個(gè)格柵的具體尺寸為1 000mm X 400 mm。YHCNMHG②反沖洗 系統(tǒng)圖2管線切換示意圖吸水時(shí)兩個(gè)子格柵同時(shí)工作,流速:Fig.2 Schematic diagram of pipes shift●75.第12期中國(guó)給水排水第21卷黑色閥門全關(guān)、白色閥門全開時(shí),上方管路與②污水源熱泵空調(diào)機(jī)組冷凝器相連,下方管路與蒸發(fā)器相連。采用兩臺(tái)冷600 kW、熱700 kW空調(diào)機(jī)組。該黑色閥門全開、白色閥門全關(guān)時(shí),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(wàn)元。設(shè)生活熱水機(jī)組?？梢姺桨涪俦确桨涪诠?jié)約投資80.77萬(wàn)元。通過對(duì)閥門的控制實(shí)現(xiàn)制冷與供熱。計(jì)劃選用經(jīng)計(jì)算,分體空調(diào)+燃油鍋爐在6400 m2左兩臺(tái)大機(jī)組,每臺(tái)機(jī)組的能量提供方式均可在右、夏季供冷情況下的運(yùn)行成本(111.33萬(wàn)元/a)比25% .50% .75% .100%的機(jī)組負(fù)荷內(nèi)調(diào)節(jié)。這樣可污水源熱泵機(jī)組(74.46萬(wàn)元/a)多36. 87萬(wàn)元/a,在減少一臺(tái)機(jī)組的初投資的同時(shí)達(dá)到滿意的運(yùn)行效采用污水源熱泵機(jī)組多支出的80.77萬(wàn)元投資在兩果。與方案一相比,該方案利用機(jī)組能量提供方式年多時(shí)間內(nèi)即可收回。在不計(jì)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(yíng)成本是方案①的59% ,體現(xiàn)了污外浪費(fèi)能源。水源熱泵機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。方案三:將冷卻水循環(huán)水管直接置人污水中以工程投資與10年運(yùn)行成本之和為基準(zhǔn)進(jìn)行(潛水換熱式)。兩方案的比較,如以靜態(tài)投資計(jì)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(jì)方案費(fèi)用總額為1 242. 15萬(wàn)元，水源空調(diào)設(shè)計(jì)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(fèi)用總額為915.53萬(wàn)元,水源空調(diào)設(shè)計(jì)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326. 62萬(wàn)元;如以動(dòng)態(tài)投資計(jì)算(即按行水源水納人系統(tǒng)運(yùn)行,省卻了繁雜的除污過濾設(shè)備,業(yè)評(píng)估折現(xiàn)率4%計(jì)算現(xiàn)價(jià)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(shí)長(zhǎng)達(dá)數(shù)設(shè)計(jì)方案費(fèi)用總額為1294.15萬(wàn)元,水源空調(diào)設(shè)計(jì)方案費(fèi)用總額為967. 76萬(wàn)元,水源空調(diào)設(shè)計(jì)方案節(jié)千米換熱排管的敷設(shè)也存在不少困難。經(jīng)過多次技術(shù)論證并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,考慮省總額為252. 92萬(wàn)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(jì)算結(jié)果來看，采用水源空調(diào)方案,雖-一除了方案二,考慮到現(xiàn)場(chǎng)沉淀池不宜安置盤管而放次性投資較大,但運(yùn)行費(fèi)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(duì)成熟的方案一。省,綜合效益明顯。4經(jīng)濟(jì)分析5結(jié)語(yǔ)對(duì)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(jī)組的形式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)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(jì)中設(shè)4 kW分體空調(diào)20臺(tái),12 kW分體空調(diào)6臺(tái),1.4 MW燃油鍋爐1臺(tái)。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1 000 m2E - 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(wàn)元。.收稿日期:2005 -07 -26保護(hù)自然保護(hù)水源中國(guó)煤化責(zé)任YHCNMHG●76.