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摘要：伴随着污水处理行业在我国的飞速发展和广泛重视，各地有序组织建设各类污水处理厂。而污水处理厂大部分都处于城市边缘或者远郊，一些市政配套设施无法覆盖，污水处理厂内的构建筑物在冬季无法采用市政热网或燃气来为其提供采暖热源。冬季污水处理厂处理过的污水，具有8-12℃的相对稳定温度，污水源热泵利用这部分低品位热能，可以有效解决厂区冬季采暖问题，也可以满足附属办公用房夏季的制冷负荷需求。污水源热泵具有多项节能环保的技术及措施得到了认可与推崇，为国家节能减排、降低雾霾做出贡献，已较广泛的应用在各大污水处理厂之中。本文针对污水源热泵在我国北方某污水处理厂应用过程中，遇到的绿藻类絮状物堵塞过滤器的问题，通过问题分析并查找原因，提出一系列合理化解决方案，对该类工程起到一定的借鉴作用。
关键词：污水源热泵，污水处理厂，热泵应用，解决方案
1 概述
本项目为我国北方某污水处理厂提标改造工程，需要新建加药间、深度污泥除臭间等建筑，提标改造完成后其污水排放水质达到一级A类水质标准。污水处理厂原有2座小规模的热泵机房包含4台热泵机组，但没有过多的供热余量，也不具备扩建的条件，本次提标改造需要新建热泵机房以满足新建建筑物冬季的采暖需求。
污水源热泵系统的应用有直接式、间接式等方式，结合本项目的实际，参照现有热泵机房应用情况，业主决定选用直接式污水源热泵系统形式。直接式污水源热泵系统是指污水直接进入热泵主机的蒸发器或冷凝器进行换热的系统形式，直接式污水源热泵系统取消了中介水循环，节省了污水换热的损失，可提高系统的能效比[1]，原理如图1。
（图中：1污水源2粗效过滤缓冲池3一级污水泵4防阻机5二级污水泵6热泵机组7末端循环泵8末端管网）
原有两座小型热泵机房的系统均没有采用二级污水泵和防阻机，而是采取热泵机组污水入口处加现场焊制的旧式大体积过滤器的形式，机组运行十天左右，定期停机清洗过滤器，满足冬季供热需求，本工程亦被要求采取该形式以降低投资。由于旧式过滤器需要现场钻孔及人工焊制、加工周期长、过滤效果差、占地面积大等原因，工程中已经很少使用，逐渐被过滤效果好，能够反冲洗的成品快开式除污器替代。同时新建热泵机组系统布置的位置是挪动深度污泥除臭间的多个设备挤出来的小空间，安装空间有限，该工程采用了成品快开式直通除污器，污水源热泵系统安装完成后，经过多天的系统调试运行，发生热泵机组停机并发出报警信号的情况，机组控制信息显示蒸发器测水流量不足。经过施工单位进行故障排查，发现热泵机组蒸发器进水侧过滤器堵塞严重，对过滤器进行反冲洗操作也无法清理堵塞物。现场对过滤器进行了拆解，发现由于绿藻经过过滤器滤孔时变成了类似棉花的长絮状物，滤孔两侧均密集缠绕了大量的绿藻类絮状物，常规反冲洗操作根本无法清除该类堵塞物。通过人工采用钢刷清扫过滤器滤孔，一次性清理出大量絮状物，见图2。清扫完毕后，热泵机组继续开机运行，运行约一天时间，热泵机组再次停机并发出报警信息，过滤器再次被绿藻类絮状物堵塞，导致热泵机组系统无法连续运行，影响到新建厂房的冬季供暖。
2 问题分析
结合现场情况分析，导致热泵机组系统无法连续运行的主要原因，是污水侧绿藻类絮状物大量堵塞在过滤器当中，使进入蒸发器侧水流量不足，最终导致热泵机组停机并发出警告信号。
经过现场对热泵取水口水质情况调查，查找绿藻来源，发现出水渠及二沉池内，有大量的绿藻类悬浮物。经过咨询水处理专业技术人员，二沉池是形成绿藻的起始位置,处理过的污水在二沉池停留时间过长，加上日照充足，水体富营养化所致，初步判断二沉池出水存在绿藻类悬浮物超标的情况。一级A类水水质基本控制项目排放标准最高允许排放浓度（日均值）为化学需氧量（CODcr） 50 mg/l，生化需氧量（BOD5）10mg/l，悬浮物（SS） 10mg/l，动植物油 1mg/l，阴离子表面活性剂0.5mg/l，总氮（以N 计） 15 mg/l。[2]而该类水质基本符合污水源热泵厂家要求的直接换热利用系统的水质要求。
原有两座热泵机房系统，采用同样的系统形式，但能够正常运转。分析其原因，其一原有热泵机组规模较小仅200KW，但旧式过滤器体积较大，通过一周左右的定期清扫，可以维持过滤器不被堵塞；其二旧式过滤器滤孔较大，绿藻通过滤孔时不容易被拉成絮状物，定期清洗的时候可以容易的掉落；其三原有热泵机组蒸发器内的管道口径较大，虽然有绿藻进入机组本体，但是没造成机组堵塞，只是经过长时间运行会降低热泵机组效率。
3 解决方案
经过分析，解决绿藻类悬浮物对热泵机组正常工况的影响，是解决热泵机组系统无法连续运行问题的关键。在短期内无法持续降低绿藻悬浮物的情况下，针对该问题提出以下几种合理化的方案。
3.1、在热泵机组蒸发器侧现有过滤器之前的增加一台全自动自清洗过滤器。全自动自清洗过滤器原理是待处理的水由入水口进入机体，水中的杂质沉淀在不锈钢滤网上，由此产生压差，通过压差开关监测进出水口压差变化，当压差达到设定值时，电控器给水力控制阀、驱动电机型号，引发下列动作，电动机带动刷子旋转，对滤芯进行清洗，同时控制阀打开进行排污，整个清洗过程只需持续数十秒钟，当清洗结束时，关闭控制阀，电机停止转动，系统恢复至初始状态，开始进入下一个过滤工序。该方案具有设备投资小，占地面积小，能够电动清洗等优点。
3.3、在热泵机组蒸发器侧现有过滤器之前的增加一台自动清洗多介质过滤器。多介质过滤器是利用一种或几种过滤介质，在一定的压力下把浊度较高的水通过一定厚度的粒状或非粒材料，从而有效的除去悬浮杂质使水澄清的过程，常用的滤料有石英砂，无烟煤，锰砂等，主要用于水处理除浊，软化水，纯水的前级预处理等，出水浊度可达3度以下，该过滤器需要相对较大的占地面积。
4 结语
污水源热泵在污水处理厂项目中有具有较大的应用空间，污水的水质对污水源热泵的正常工作具有较大的影响。采用间接式污水源系统形式虽然投资会多一些，但能够适用多种复杂水质的状况，具有较好的适应性。采用直接式污水源系统需要特别注意污水的水质变化对热泵机组正常工作的影响，污水进入热泵机组之前需要通过多种途径提高水质，降低水质波动对热泵机组的影响，同时也要防止过滤设备的阻塞。
参考文献
[1]12K512/12R116污水源热泵系统设计与安装.中国建筑标准设计研究院，2013
[2]GB18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准.北京：化学工业出版社，2012
论文作者:郭斌继,郭奇志
论文发表刊物:《基层建设》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/3
标签：污水论文; 机组论文; 热泵论文; 过滤器论文; 系统论文; 污水处理论文; 絮状论文; 《基层建设》2017年第28期论文;