城市污水热能利用方式的探讨

《城市污水热能利用方式的探讨》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、科技创新导报２０１０　　ＮＯ．２９Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ环　境　科　学城市污水热能利用方式的探讨侯亚芹　　司建伟　　喻秋丰（重庆市中设市政工程设计有限公司　　重庆　　４０００２３）摘　要：我国污水排放量逐年增加，城市污水中含有大量的热能，是一种清洁的能源。本文介绍了城市污水热能利用的方式，探讨了我国发展污水源热泵的优势及其在应用中存在的问题。关键词：城市污水　　热能　　污水源热泵中图分类号：Ｘ５文献标识码：Ａ文章编号：１６７４－０９８Ｘ（２０１０）

2、１０（ｂ）－０１１０－０２在能源需求日趋紧张的今天，人们正积极地寻找新的能源替代传统的化石燃料。城市污水中含有大量的热能，是一种洁净的低温能源，是目前开发利用较少的一种可再生能源。近几年，随着热泵技术的不断发展，城市污水这一低温能源的开发利用日益受到人们的关注。日本已建有多套城市污水水源热泵系统，以城市污水处理厂二级出水或未经处理的城市污水作为热源或冷源，有效地利用城市污水进行采暖和制冷［１］。１　污水排放现状随着国民经济的快速发展，我国城市污水的排放量逐年增加（见图１），２００９年，全国污水的排放总量为３５４．

3、８亿ｔ，比２００８年上升了７．５％。２０１０年第一季度中国城市供排水行业报告指出，截至２００９年底，全国设市城市、县及部分重点建制镇建成城镇污水处理厂１９９３座，总处理能力超过１亿ｍ３／ｄ，正在建设的城镇污水处理项目２３６０个，可新增污水处理能力约６４００万ｍ３／ｄ，“十一五”规划中有关城镇污水处理的相关目标已基本实现。国民经济发展“十一五”规划》对城镇污水处理提出了一系列严格要求，要求新增城市污水处理能力４５００万ｍ３／ｄ，新增化学需氧量（ＣＯＤ）削减能力３００万ｔ／年，城市污水处理率达到７０％以上。（图１）

4、２　城市污水热能利用方式城市污水热能利用是将已经处理后的污水或未经处理的污水中的热量回收后进行有效利用，分为直接利用和间接利用两种方式［２］。城市污水的热能直接利用方式是指将污水中的热量通过热泵回收后，直接输送到热供给建筑物，见图２；污水的热能间接利用方式是指污水通过热交换器进行热量交换后，再将污水中的热量通过热泵进行回收输送到热供给建筑物，见图３。目前技术上比较成熟、工程上普遍采用的是间接系统。与间接污水源热泵系统相比，直接系统具有更为简单的系统形式和更高的制热效率。在间接系统中，热量的传递路线是：污水、中介水

5、、制冷剂。从热力学的角度分析，中介媒质的存在增加了传热热阻，导致能量在转移过程中其品质有大幅度的下降，因此整个热泵系统的制热效率也随之下降。同时，中介媒质的存在也使污水的可利用温差区间减小，单位质量污水的供热量也就随之减小。没有中介水系统的直接污水源热泵系统由于系统形式得到简化，初投资也随之减小，而且调试、调节操作简单，运行管理方便。然而间接系统在实际得到较好的推广，而直接系统发展却非常不充分，原因在于：①间接系统污水不直接进机组，因此对机组的要求不高，只需普通的水环热泵机组即可，而且间接系统所需的污水换热器国

6、内已研制成功并投入生产；而直接系统污水直接进入热泵机组，需要机组进行特殊的处理，对此人们有很多设想和试验，但还没有投入批量生产中，这是直接系统发展缓慢的原因之一。②直接系统形式较简单，制热系数高于间接系统，运行费用低于间接系统，对此的研究还只是定性分析。同时应该注意的是，直接系统虽然比间接系统节省了污水换热器的投资费用，但机组采用特殊的处理，同时会增加系统的投资，节约的运行费和增加的投资哪个对系统的总的经济性影响更大，是否会使整个系统“得不偿失”，目前还没有得到定量计算［３］。３　热泵技术３．１热泵技术简介热泵是

7、一种从低温热源吸热，向高温热源放热的机械动力装置。它可以将广泛存在于自然界地表水、地下水、土壤和空气中的低位热能转换成高位热能，是一种高效的热能转换装置，经济效益、社会效益和环境效益都十分显著［４］。目前工程实践中应用广泛的是电驱动蒸汽压缩式热泵系统，　通常按照冷热源来分类，　主要有空气源热泵和地源热泵，　其中地源热泵又可细分为土壤源热泵和水源热泵。它们利用空气、土壤、地下水中的热能代替传统电空调中的人工冷热源，　冬季代替锅炉从大气、土壤、地下水或者地表水中取热，　向建筑物供暖，　夏季可利用大气、土壤、地下水或者

8、地表水作为空调系统的冷源，利用污水的水源热泵是目前的研究热点。３．２污水源热泵污水源热泵是指从城市污水或工业污水等低品位热源中提取热量，转换成高品位清洁能源，向用户供冷供热的热泵系统。图１　城市生活污水逐年排放情况图２　城市污水热能的直接利用方式图３　城市污水热能的间接利用方式它主要是由污水换热装置与水源热泵机组组成，其空调特性与常规水源热泵系统相似。（１）我国发展污水