城市污水回收利用研究

城市污水的回收利用研究

摘要：本文通过对城市污水可利用性、城市污水回收与利用发展状况，简单介绍污水源热泵技术。通过城市污水回收利用的经济效益、社会效益和环境效益分析，说明开展对城市污水回收利用的研究开发和应用，是人类获取能源的一种新型手段。

关键词：城市污水；污水源热泵；节能；回收利用

1、引言

城市污水热能回收与利用是把赋存在城市污水中的热量回收后并进行有效利用的一项技术。近年来，作为城市废热之一而排放的城市污水，由于具有稳定的水量和水温，易于收集，污水中所赋存的热能较高，可作为清洁能源在低温区利用等一系列优点，其热能回收与利用的研究和应用正在受到国内外的广泛关注。

2、城市污水

2.1 城市污水的特点

(1)水温相对稳定：城市污水水温高且稳定，具有冬暖夏凉的特征，温度全年在10℃-25℃之间，适合对建筑物冬季供热和夏季供冷。

(2)水量不稳定：城市污水主要为生活污水，水量日变化与人的生活规律有很大关系，主干渠变化较小，中干渠变化一般，小干渠变化很大。

(3)热能潜力大：我国每年污水排放量为464??08m3/a，可利用的热量可供采暖空调面积为5亿m2以上。以黑龙江省为例，2000年

全年污水排放量为11.4??08m3/a，若考虑70%可用，可利用的热量可供暖面积为1100万m2[1]。

2.2 城市污水的可利用性

2000年尹军，韦新东[2]建立了污水当量供热(制冷)量、当量耗电量、供热系数、制冷系数与污水进出口温差之间的关系及热泵成立条件，并对我国回收污水热能的若干问题进行了探讨。结果表明,污水源热泵与空气源热泵相比，可以节约能量，具有可行性。

根据上述城市污水性质介绍及城市污水利用的可行性分析，我们知道回收利用城市污水不仅节能、经济，而且环保，将城市污水资源化是一种具有光明前景的先进技术。

3、城市污水源热泵

3.1 城市污水源热泵系统

城市污水源热泵系统将城市污水作为提取和储存能量的基本载体，利用污水源热泵实现对建筑物的冬季供热和夏季制冷，具有双重作用。该系统一般由污水源系统、热泵系统及末端系统三部分构成，各部分之间由污水管路和冷(热)水循环管网相连接。

3.2 污水源热泵工作原理

污水源热泵工作原理：冬季供暖时，中介循环水靠中介水循环泵在热泵蒸发器与污水换热器之间循环换热，中介水为热泵蒸发器提供热源；夏季制冷时，中介循环水靠中介水循环泵在热泵冷凝器与污水换热器之间循环换热，中介水作为热泵机组的冷却水。

从我国应用的工程来看，污水源热泵换热器形式主要采用了浸泡

式换热器工艺和管壳式换热器工艺。

3.2.1 浸泡式污水源热泵

浸泡式污水源热泵又分为直接浸泡式和间接浸泡式两种，工艺流程图如图1和图2所示。

3.2.2 管壳式污水源热泵

管壳式换热系统工艺是由哈尔滨工业大学研究人员经过多年研究和大量工程实践得以实现的，管壳式污水源热泵系统主要在换热器防阻塞技术上有了重大突破，原理如图3所示。

3.3 城市污水源热泵的效益分析

(1)运行稳定。城市污水的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气及外界气温的变动，是很好的热泵空调系统冷热源，恒温特性使得污水源热泵机组的运行更可靠、更稳定，保证了系统的高效性和经济性。

(2)一机多用。污水源热泵系统可供暖、空调，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置。城市污水热泵空调系统利用城市污水，冬季取热供暖，夏季排热制冷，全年取热供应生活热水，夏季空调季节可实施部分免费生活热水供应。一套系统冬供暖夏制冷两用，实现一机多用。

(3)环保节能。与空气源热泵相比，夏季冷凝温度低，冬季蒸发温度高，能效比和性能系数大大提高，比传统中央空调节省30﹪-40﹪的运行费用；与水源热泵相比，可节约大量水资源，避免对地下资源环境造成破坏；与传统燃煤锅炉房为热源的散热器供暖与分体

空调夏季供冷方案相比，制冷制热系数高、减少污染气体的排放，利于环保，节省能源。

4、城市污水回收利用的经济效益、社会效益及环保效益

回收利用城市污水热能，可以代替一部分高位能源的使用，如煤、石油、天然气等。从而抑制城市能量的消耗，提高了城市能量的有效利用率。减少煤炭等能源的利用，便相应地减少空气污染物的发生量,故可以减轻空气污染；同时，采用城市污水源热泵系统，可以对城市污水进行回收和净化，减轻城市污水废水对生活水源、水质和生态环境的污染。

综上所述，我们知道，城市污水中贮存了潜力巨大的能源，且是一种不会产生污染的清洁能源。对此，我们应该引起足够的重视，采取有效的措施，充分利用污水源热泵系统，抓紧城市污水热能的研究开发和应用，努力营造人类社会和谐的可持续发展氛围，从而为人类社会发展开辟一条新的道路。

参考文献：

[1]刘志斌,张延,姚伟君,李猛.城市原生污水作为热泵空调系统冷热源的应用探讨[j].工程建设与设计,2007(11):22-24.

[2]尹军,韦新东.我国回收污水中热能的可行性分析[j].中国给水排水,2000,(16):28-30.

[3]王宏哲,伊均.城市污水热能回收与利用发展状况、评价和意义[j].中国环境管理,2001,19(5): 21-23

[4]尹军,陈雷,王鹤立.城市污水的资源再生及热能回收利用[m].

北京:化学工业出版社,2003.

[5]宋建华,张建国,陈永昌.污水源热泵系统及其应用[j].中国建设信息供热制冷,2007(7):30-33.

作者简介：赵运廷（1973-），男，河北邯郸人，中冶东方工程技术有限公司秦皇岛研究设计院工程师。