055污水热泵技术在污水处理厂的应用

1、污水热泵技术在污水处理厂的应用一、项目概况XX县XX污水处理厂坐落于美丽的潮白河畔，是 XX县城唯一的污水 集中处理点，每日承担着 XX县城近24000m3的污水的处理。污水水 质稳定，常年温度在13oC-15oC厂内有约10000m2建筑（写字楼， 厂房，车库等），利用未经处理的城市污水为热源供本厂的供暖及部 分制冷（只有办公楼需要制冷），并且还可供生活热水使用。它在制 热时以污水为热源，而在制冷时以污水为热汇。由于污水处理厂污水 供应充足，提取和排放热量能够满足供暖制冷的需要。该项工程是 XX县XX污水处理厂原燃煤锅炉房的改造工程。由于原燃煤锅炉每年 造成一定的大气污染，为适应北京市环境保

2、护的需求，决定对这套供 热系统进行改造，不再使用燃煤，因此采用了既能供热，又能制冷的 污水源热泵系统。污水处理厂改造分为两部分，一部分是办公楼的改 造，另一部分是设备厂房的改造，办公楼内安装的是能够制冷制热的 风机盘管，设备厂房内安装的是散热性能较好的钢串式暖气片。二、系统原理及设计冬季，污水温度约12- 15C经过换热器换热后排出温度约为 7- 10C,系统提取污水中的热量作为水源热泵机组的低温热源，进入热泵机组蒸发器，热泵冷凝器出水作为供暖系统循环水， 供回水温度为 50-45C。夏季，污水温度约为14-18 C经过换热器换热后的排出温 度为19-23 C,污水带走系统中的热量作为水源热泵

3、机组制冷时的冷 却水，热泵蒸发器出水作为供冷系统循环水，供回水温度为 7-12 C。 该热泵具有热回收功能，在冬夏季工况运行的同时确保了生活热水的 供应。用户侧供水通过分集水器分别供到每个单体楼。系统冬、夏季 工况的转换通过切换站房系统中的阀门来实现。三、项目重点及难点1. 污水换热器利用未经处理的污水作为水源进行采暖制冷，是水源热泵的一种方 式，由于污水中悬浮物、污垢沉淀物较多，而且污水的酸碱度较大， 极易对换热器产生腐蚀，结垢、堵塞等现象，从而严重地影响传热效 率。通过实验测试，城市原生污水动力粘度(15C )较清水动力粘度(15C, 1.14 X 10-6m2/s);大 40 倍左右，即

4、 4.56 X 10- 5m2/s。如此高的粘度、腐蚀性和悬浮物对换热器的材质、 表面粗糙度和内部 结构设计都提出了很高的要求。根据对国内换热器行业的考察，目前 国内还很少有能够满足如此恶劣工作条件且价格适宜的换热器，因 此，最终作为项目参与方的北欧相关专家组根据实地污水采样检测， 经过长时间的研究，确定了 该污水换热器的材料，采用各种新型材 料及表面处理技术，解决了防腐、堵塞和结垢等问题。该换热器部件 采购于芬兰、瑞典、丹麦等国家，最终由马来西亚组装成型。项目运 行三年以来，换热器未出现任何腐蚀、堵塞和结垢的现象，基本能够 满足污水热泵系统正常运行的需要，证明这种换热器比较适合中国国 内的污

5、水水质现状。2. 格栅污水在进入沉淀池前先经过一道粗格栅，以拦截污水中较大颗粒的漂 浮物和悬浮物，拦截的栅渣由人工清除。污水从沉淀池出来后再经过 一道细格栅，以拦截污水中小颗粒的漂浮物和悬浮物， 拦截的栅渣每 隔大约半个小时自动传输到垃圾池。 经过两道格栅的过滤，污水中的 大小颗粒漂浮物和悬浮物已经基本拦截， 而后再进入污水换热器，这 样可以避免换热器的堵塞。四、实测数据分析 该水源热泵系统从2003年1月10日投入正常运行后，经历了北京近 年来最寒冷的冬天，充分考验了污水源热泵机组的性能。 机组冻夏季 运转状况良好。为了更准确的分析污水源热泵的经济性，我们安排专职人员在设备运 转现场连续记录

6、了两个多月，每隔两个小时记录一次数据，包括电表 数、温度、压力等。五、项目优点1. 环保污水源热泵是利用了污水原水作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。供热时省去了燃煤、燃气、燃油等锅炉房系统，没有燃烧过程， 减少温室wiki气体/wikiCO2和其它大气污染物的排放；供冷时 省去了冷却水塔，避免了冷却塔的噪音及霉菌污染。不产生任何废渣、 废水、废气和烟尘，使环境更优美。2. 节能污水热泵机组可利用的污水温度冬季为 11-15 C,污水温度比环境空 wiki气温/wiki度高，是较好的低温热源；夏季污水温度为17-21 C，污水温度比环境空气温度低，是较好的散热体。这种温度 特性使得污水热泵

7、比传统空调系统运行效率要高20%3. 节资该系统还可以集采暖、空调制冷和提供生活热水于一身。一套热泵系 统可以替换原有的供热锅炉、制冷空调和生活热水加热的三套装置或 系统，从而也增加了经济性。4.稳定 污水的温度相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动。 是很好的 热泵热源和空调冷源，污水温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更 可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。不存在空气源热泵的 冬季除霜等难点问题。5.自控程度高根据系统特点，我们选用四台压缩机的机组，系统根据负荷的波动，自动选择压缩机的启停，提高系统运行效率；自动控制程度高，运行 过程无需专人职守；管理相对容易，机组维护费用低；使用寿

8、命高达 15年以上。六、结论1. 污水-水源热泵恒温系统具有节水，节能，环保的特点，是利用城 市污水进行供暖，制冷的空调新形势，符合世界各国城市污水再利用 和城市水源问题的大趋势。在XX县采用这一技术，为促进XX无烟县 及绿色生态环保县，具有重要意义。2. 利用未经处理的城市污水作为源水的水源热泵系统在XX县XX污水处理厂的应用成功，标志着在我国污水源热泵应用技术的又一次长足 发展。活性污泥膨胀现象污泥膨胀(sludgebulking )指污泥结构极度松散，体积增大、上浮， 难于沉降分离影响出水水质的现象。基本上目前各种类型的活性污泥 工艺都会发生污泥膨胀。污泥膨胀不但发生率高，发生普遍，而且

9、一 旦发生难以控制，通常都需要很长的时间来调整。特征污泥结构松散，质量变轻，沉淀压缩性能差；SV值增大，有时达到90% SVI达到300以上；大量污泥流失，出水浑浊；二次沉淀难以 固液分离，回流污泥浓度低，有时还伴随大量的泡沫的产生，无法维 持生化处理的正常工作。污泥膨胀是生化处理系统较为严重的异常现 象之一，它直接影响出水水质，并危害整个生化系统的运作。污泥膨胀的发生率是相当高的，在欧洲近 50%勺城市污水厂每年都会 有不同程度的污泥膨胀发生，在中国的发生率也非常高。基本上目前 各种类型的活性污泥工艺都会发生污泥膨胀。污泥膨胀不但发生率 高，发生普遍，而且一旦发生难以控制，通常都需要很长的时

10、间来调 整。针对污泥膨胀，各方面的理论很多，但并不完全一致，甚至有很 多相互矛盾，这给水处理工作者造成很大的麻烦。污泥膨胀原因污泥膨胀分为丝状菌膨胀和非丝状菌膨胀。非丝状菌膨胀主要发生在废水水温较低而污泥负荷太高的时候，此时细菌吸附了大量有机物，来不及代谢，在胞外积贮大量高粘性的多糖 物质，使得表面附着物大量增加，很难沉淀压缩。而当氮严重缺乏时， 也有可产生膨胀现象。因为若缺氮，微生物便于工作不能充分利用碳 源合成细胞物质，过量的碳源将被转弯为多糖类胞外贮存物， 这种贮 存物是高度亲水型化合物，易形成结合水，从而影响污泥的沉降性能， 产生高粘性的污泥膨胀。非丝状菌污泥膨胀发生时其生化处理效能仍 较高，出水也还比较清澈，污泥镜检也看不到丝状菌。非丝状菌膨胀 发生情况较少，且危害并不十分严重。丝状菌膨胀在日常实际工作中较为常见， 成因也十分复杂。影响丝状 菌污泥膨胀的因素有很多，首先应该认识到的是活性污泥是一个混合 培养系统，其中至少存在着30种可能引起污泥膨胀的丝状