【正文】 制項目一級標準二級標準三級標準1COD5萬m3/d508010015萬m3/d50801001萬m3/d60801002BOD5萬m3/d10203015萬m3/d1020301萬m3/d1520303SS1520304動植物油1355石油類1356LAS127總氮15208NH3N55259總P(以P計)310色度(稀釋倍數(shù))30303011PH6～96～96～912糞大腸菌群數(shù)*(個/L)103104104根據(jù)我公司實施奧運村再生水熱泵冷熱源項目的經(jīng)驗，及對項目應用水源的三年的在線儀器及人工檢測結果表明，污水處理廠的二級排放水的水質大約85％以上的時間內是達標排放的，其它時間內水質均相對較差，低于三級水標準。該部分資料需污水處理廠提供，目前我公司正在排水口進行排水溫度的逐時監(jiān)測，本方案根據(jù)甲方提供的現(xiàn)有資料按照再生水冬季最低溫度10℃，最高溫度17℃進行設計計算。根據(jù)甲方提供的現(xiàn)有資料初步按照再生水最大小時流量7000m3/h，最小小時流量6400m3/h計算。實施再生水源熱泵工程，須獲得再生水水水源水量逐時變化規(guī)律，尤其關注再生水最小小時流量。利用排放的二級水結合熱泵系統(tǒng)為污水處理廠東側規(guī)劃新建小區(qū)提供區(qū)域供暖熱源。污水源熱泵系統(tǒng)以其綠色環(huán)保、高效節(jié)能越來越受到重視。城市污水除具有“水”的特性和用途外，還儲存有大量的低位能量，具有“能量”特性。表2 蘭州市20082015年規(guī)劃新建建筑面積熱指標表 名稱居住建筑熱指標W/㎡公共建筑熱指標W/㎡綜合熱指標W/㎡規(guī)劃新建建筑52結合蘭州市實際情況，本方案設計用戶均為規(guī)劃新建建筑，故綜合建筑面積熱指標取值45 W/㎡（包括5%的管網(wǎng)損失）。表1 蘭州市設計用室外氣象參數(shù)設計用室外氣象參數(shù)單位數(shù)值采暖室外計算溫度℃ 冬季通風室外計算溫度℃ 冬季空氣調節(jié)室外計算溫度℃ 冬季空氣調節(jié)室外計算相對濕度％70 冬季室外平均風速m/s 冬季室外最多風向的平均風速m/s 冬季最多風向——ENE冬季最多風向的頻率％5冬季室外大氣壓力Pa85283 冬季日照百分率％40 設計計算用采暖期日數(shù)日130設計計算用采暖期初日——11月7日設計計算用采暖期終日——3月16日極端最低溫度℃ 最冷月干球溫度變化圖如下所示：根據(jù)國家部委關于“推動新建住宅和公共建筑嚴格執(zhí)行節(jié)能50%的設計標準，直轄市及有條件的地區(qū)要率先實施節(jié)能65%的設計標準”要求和甘肅省政府、蘭州市政府關于“蘭州等有條件的市州要率先實施65%的標準”要求。氣候特點是降水少，日照多，光能潛力大，氣候干燥，晝夜溫差大，年日照時數(shù)為2600小時，無霜期為180天，年平均降水量在250~350毫米，并集中分布在6~9月，℃。動力》（2003版）；7. 《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》（JGJ134－2001）；8. 《全國民用建筑工程設計技術措施－給水排水》（2003版）；9. 《蘭州市城市總體規(guī)劃(第三版)》供熱部分 (2001年2010年)10. 《蘭州市城市總體規(guī)劃(第四版)》 (2008年2020年)征求意見稿11. 甲方提供的資料及相關要求12. 其他有關國家和地方的現(xiàn)行規(guī)程、規(guī)范和標準。以下將給出項目的初步技術方案和系統(tǒng)的經(jīng)濟性分析。**污水處理廠目前實際日污水處理量約為16萬噸/天，常年水溫高于10℃，處理后的二級污水中含有大量的低位熱能，經(jīng)熱泵系統(tǒng)提取后可用于該區(qū)域的集中供熱。每座回流污泥泵房6臺潛水排污泵，電動閘板10個以及相應的起吊、配電等附屬設施。終沉池采用中心進水、周邊出水形式幅流池。 **污水處理廠再生水源熱泵工程初步方案 某污水處理廠再生水源熱泵工程初步方案目 錄一、項目概況 4二、設計依據(jù) 5三、設計條件 6 6 8 8四、再生水源熱泵系統(tǒng)方案設計 11 11 12 16 主要設備的設計選型 17 25 26五、熱泵機房自控系統(tǒng)設計 27 27 27 28 29 31 32 32六、系統(tǒng)運行經(jīng)濟性分析 33 33 34附件一 **簡介及部分工程業(yè)績介紹 35附件二 **類似項目業(yè)績介紹 43奧運村再生水熱泵冷熱源工程 43國家重點科技攻關課題－奧運專項 44燕山辦事處辦公樓污水熱泵供暖供冷工程介紹 47世博軸項目 482007百千萬人才資助項目——直接式污水源熱泵系統(tǒng)應用中關鍵技術的研究 49張家港購物公園污水源熱泵項目 52安陽廣廈新苑再生水源熱泵項目 53一、項目概況蘭州市**安寧區(qū)污水廠位于蘭州市安寧區(qū)北濱河路西段、是日處理能力20萬噸的先進污水處理廠，服務面積42k㎡，東臨大片的住宅小區(qū)?！　∥鬯幚韽S終沉池共計8座，單座凈尺寸4040m。　　污泥回流泵房為矩形鋼筋混凝土結構，屋層采用網(wǎng)架結構屋面，地面以下深度8m，分為污泥回流泵井和剩余污泥泵井兩部分，兩泵井設連通閘板，剩余污泥泵井可兼顧終沉池放空?！　∧壳?，該水廠是甘肅省規(guī)模最大，工藝先進，污泥污水設施齊全，沼氣發(fā)電、余熱充分利用的城市污水處理廠。再生水源熱泵系統(tǒng)是新型的可再生清潔能源利用技術，可以滿足供暖、制冷、供應生活熱水的多元需求，使用過程中不會產(chǎn)生任何污染，是實現(xiàn)節(jié)能降耗和污染減排的重要措施和手段，符合構建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型和諧社會的要求，對蘭州市發(fā)展新型可再生能源可以起到良好的示范作用。二、設計依據(jù)1. 《采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》（GB500192003）；2. 《地源熱泵系統(tǒng)工程技術規(guī)范GB503662005》；3. 《住宅建筑規(guī)范》（GB503682005）；4. 《建筑給水排水設計規(guī)范》（GB500152003）；5. 《通風與空調工程施工質量驗收規(guī)范》（GB502432002）；6. 《全國民用建筑工程設計技術措施－暖通空調三、設計條件蘭州市地處黃河上游，大陸性季風氣候明顯，屬中溫帶大陸性氣候，冬無嚴寒，夏無酷暑，四季分明。下表根據(jù)《中國建筑熱環(huán)境分析專用氣象數(shù)據(jù)集》給出了蘭州市的設計用室外氣象參數(shù)，作為設計參考。2007年之前（含2007年）蘭州市居住建筑執(zhí)行50%節(jié)能率的節(jié)能標準（二步節(jié)能標準），從2008年開始蘭州市在全省率先強制推行65%節(jié)能率的節(jié)能標準（三步節(jié)能標準）。冬季采暖設計熱水供/回水溫度70/57℃。冬季城市污水的水溫高于大氣環(huán)境溫度，是污水源熱泵系統(tǒng)較好的低溫熱源，夏季城市污水的水溫低于大氣環(huán)境溫度，是污水源熱泵空調系統(tǒng)較好的散熱體。**污水處理廠污水日處理量16萬噸，處理標準為二級排放水。再生水源熱泵項目成敗的關鍵即為對水源條件的水質、水溫、水量等進行認真的調研、分析，制訂具有針對性的技術方案，解決好水源水量、水溫、水質的關鍵問題，充分利用水源有利條件。目前該項監(jiān)測工作我公司正在進行。再生水水源水溫是再生水源熱泵系統(tǒng)的重要設計參數(shù)，再生水源熱泵系統(tǒng)水源設計溫度應以多年冬季最低溫度作為設計溫度。以下給出的是城市污水的水質標準，本項目采用該污水廠排出的二級標準水作為熱泵系統(tǒng)的冷熱源。水中主要有：1)污雜物：樹葉、塑料、紙片、菜葉、魚鱗、毛發(fā)、短纖維等；2）懸浮物：1微米～數(shù)十毫米；3）綠苔、藻類、微生物及衍生物4）無機化合物：鈣、鎂、鉀、鈉、氯化物、硫酸鹽、磷酸鹽；根據(jù)我公司和清華大學熱能系共同完成的國家科技部重點科技攻關課題――《再生水熱能綜合利用系統(tǒng)關鍵技術的研究》結果表明，水質對污水源熱泵系統(tǒng)主要會產(chǎn)生以下三種影響：1)腐蝕再生水中氯根和硫酸根含量較少，腐蝕主要是生物、顆粒、析晶和污垢腐蝕。實驗結果可直接指導熱泵系統(tǒng)的過濾器、換熱器等關鍵設備、部件的選材的耐腐蝕設計。3）微生物的沉積、生長二級水中的微生物較多，水溫及水中的化學成分均有利與微生物的生長，微生物在換熱器內沉積、生長會影響換熱、降低效率乃至于使系統(tǒng)不能運轉。本系統(tǒng)方案按三級排放水標準進行系統(tǒng)設計。水源具有腐蝕性，系統(tǒng)的關鍵設備、部件須進行耐腐蝕設計，須設計自清洗過濾系統(tǒng)，須設計換熱器自清洗系統(tǒng)。7）主要設備選型均滿足再生水水源的特性要求，保證設備安全高效穩(wěn)定運行。直接式是再生水經(jīng)過處理后直接進入熱泵機組的換熱器作為其冷熱源實現(xiàn)供熱制冷，而間接式系統(tǒng)的再生水需經(jīng)過換熱器進行換熱，再生水與熱泵機組沒有直接連通，形成兩個獨立環(huán)路。 系統(tǒng)方案設計的主要技術路線即為直接式與間接式再生水源熱泵系統(tǒng)比較、選擇、設計。根據(jù)前面對項目水源條件分析結果，水源最大小時流量為6700m3/h，最小小時流量為6400m3/h，；水源水溫的設計條件冬季最高為17℃，最低為10℃；無論是直接式系統(tǒng)還是間接式系統(tǒng)水質均按三級排放水標準進行系統(tǒng)設計；水源具有腐蝕性，系統(tǒng)的關鍵設備、部件須進行耐腐蝕設計，須設計自清洗過濾系統(tǒng)，須設計換熱器自清洗系統(tǒng)。殼管換熱器污水、軟化水間換熱溫差大，一般為5℃以上，換熱效率較低，易受水量局限，且造價高，占地面積大，一般不推薦該方式。圖2 采用板式換熱器的間接式再生水源熱泵系統(tǒng)示意圖間接式系統(tǒng)把再生水和熱泵系統(tǒng)分為兩個獨立環(huán)路，熱泵空調系統(tǒng)只利用再生水源的溫差換熱，不受水質影響，熱泵主機為常規(guī)水源熱泵機組，機組效率高，在系統(tǒng)投資方面具有優(yōu)勢。直接式再生水源熱泵系統(tǒng)對熱泵機組的技術要求比較高，必須進行非標設計，且在使用季節(jié)的切換時需對系統(tǒng)進行徹底的清洗，同時進入熱泵前的再生水前端處理中，須設計自清洗過濾系統(tǒng)，需對系統(tǒng)的關鍵設備、部件須進行耐腐蝕設計，須設計熱泵換熱器自清洗系統(tǒng)。圖3 直接式污水源熱泵系統(tǒng)示意圖將直接式再生水源熱泵系統(tǒng)和間接式再生水源熱泵系統(tǒng)進行綜合比較，如下表所示。 本項目設計為間接式再生水源熱泵系統(tǒng)，系統(tǒng)流程描述如下：本系統(tǒng)再生水源來自**污水處理廠二級排放水，經(jīng)DN1000的水泥管線，自流到再生水源熱泵空調機房取水口，最大水量為7000m3/h，為保證再生水水源的穩(wěn)定性，設置一個容積為4000m3的再生水蓄水池，再生水提升泵從蓄水池中取水，經(jīng)全自動自清洗過濾器過濾后進入板式換熱器進行換熱，板換二次側循環(huán)水系統(tǒng)與熱泵機組的蒸發(fā)器或冷凝器換熱，作為熱泵系統(tǒng)的冷熱源；再生水經(jīng)板換取熱或放熱后退回原河道下游。因本項目規(guī)模較大，分區(qū)設立換熱站進行供熱。再生水由10℃利用到4℃，可提供熱量：Q=6700（104）=熱泵機組制熱效率(COP)，結合熱泵機組可為末端提供的熱量為：Q供=QCOP/(COP1)=結合上文熱負荷估算分析，綜合建筑面積熱指標取值45 W/㎡（包括5%的管網(wǎng)損失），將**污水處理廠污水熱能結合熱泵系統(tǒng)全部利用起來可解決140萬平米規(guī)劃新建建筑供暖需求。按照以下技術要求進行設備選型：表5 過濾器設計要求序號技術要求1工況參數(shù)冬季總處理水量：6700m3/