寒区污水处理中的热泵升温技术经济分析

寒区污水处理中的热泵升温技术经济分析第29卷第3期2008年3月太阳能学报ACI'AE】哪强GIAESOLARIs蚋ICAV01．29，No．3M口．．2008寒区污水处理中的热泵升温技术经济分析吴荣华，徐莹，孙德兴，任南琪(哈尔滨-1-业大学市政环境工程学院，哈尔滨150090)摘要：基于可能的实际工况，介绍了具有预热交换过程的污水升温热泵系统及其工艺特点，分析并定义了包括预热温升与热泵温升的5个重要参数。以最小初投资作为目标函数，对预热温升与热泵温升进行了优化确定，并给出了算例及关联曲线。在此基础上进一步分析了投资与能耗指标及一个设计示例。研究表明，具有预热交换的污水升温热泵系统具有可行性，预热交换的平均传热温差约为20C，热泵加热原水温升在2—4℃范围内，预热交换的热量占50％以上。该系统的投资指标为180￥／t，但可减少原水处理工艺与其相当的投资，能耗指标约为0．415kWh／t。关键词：低温污水；热源；污水处理；热泵系统中图分类号：TU831．6文献标识码：A0引言城市污水按地理位置分为市政管网中未处理的原生污水(原水)和污水处理厂已处理的排放污水。已处理污水具有水质相对清洁、水量集中的优点，但其分布在市区周边，远离城市建筑群。将其作为冷热源时输送管网的投资及水泵的运行能耗均很大，在经济上很难具有可行性。原生污水分布在城市市区，水质较差，但其水温比已处理污水水温高3—50C，根据水量为相应大小的建筑物供暖空调u刊，建设分散式热泵系统，易于推广应用。但在寒冷地区，原生污水水温在10℃以下(污水厂的入水水温)，生化水处理已经受到低温的影响，若进一步开发原水热源，原水水温将更低，这是否会加剧水处理的低温，针对这一问题已有学者做过研究。文献[3]分析了热源开发引起水温降低的程度，认为原水热源的开发对生化水处理的影响主要是将低温影响的时间提前并滞后，加长了影响的时间区间【4]。为解决寒区原水温度低及开发热源引起温度更低的问题，提出将已处理污水作为热源，利用热泵系统加热未处理原水，使生化反应池水温在最低或最佳范围内提高水处理效果。文献[5]模拟了某药厂利用该热泵系统的运行工况。文献[6]中作者进一步模拟了污水处理厂利用该方法的情况，但仅从技术角度探讨了系统的可行性问题，而直接从25℃的已处理污水中提取热量加热15℃的未处理原水显然是不合理的，至少要进行一次预热交换，以