国内污水潜能定量计算结果首次发布！-第2页-北极星水处理网

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污水中含有有机物(COD)化学能和余温热能，但这种潜能一直不被人们所重视。计算表明，污水所含化学能、热能理论值虽然前者小于后者，但相差倍数(3.33)不大，取决于进水COD浓度。然而，COD化学能在能量转化过程中有相当一部分并不能回收或受限于能量转化效率而不能全部转化。对某实际污水处理厂(COD=400 mg/L)潜能转化计算显示，污泥厌氧消化产甲烷(CH4)后实施热电联产(CHP)可转化的化学能折算电当量仅为0.20 kW˙h/m³，只能满足实际运行耗能0.37 kW˙h/m³的53.2%。因水源热泵可转换热能(全部出水，4 oC温差)1.77 kW˙h/m³(供热)/1.18 kW˙h/m³(制冷)，所以利用不到15%的出水量(供热9.8%、制冷14.7%)即可弥补46.8%碳中和运行赤字能量。总之，实例厂供热时出水热能与化学能所占总潜能值比例分别为90%和10%;折算电当量后，总潜能值为1.97 kW˙h/m³。

有关污水化学能与热能计算显示，城市污水中所蕴含的潜能(化学能+热能)值可达污水处理耗能的9~10倍。同时也有人指出，城市污水中化学能约占总潜能值的10%，而90%的污水潜能由热量产生;美国原污水中废热和化学能含量约为1500亿kW˙h，其中80%为废热，20%为化学能。然而，这些被定量的污水潜能值在文献中很难找到具体的估算方法或计算有误，对大多数人来说似乎还是一个比较模糊的估计值，仍属于“定性”范围。

1 污水潜能理论计算

1.1

化学能计算有关污水有机物中蕴含的化学能，一些研究者从不同角度进行过定量评估。化学能评估大都基于生活污水所含有机物的COD值，以两种方式表征：1)单位COD含能值;2)单位(m3)水量COD化学潜能值。本研究采用第二种方式计算污水有机物理论化学潜能值。污水有机物最大理论化学潜能值是指污水所含COD全部提取(不含微生物分解)并转化为甲烷(CH4)的能量值，且不考虑转化过程的实际能量损失。假如城市污水COD含量为400 mg/L，所含化学能可按CH4氧化计量方程计算，见化学计量式(1)。

根据公式(1)，0.25 g CH4氧化需要消耗1 g O2。换句话说，1 g COD可以产生0.25 g CH4。据此，COD=400 mg/L的污水每m3可产CH4理论量为：

因为CH4燃烧热为50200 kJ/kg，所以，当污水COD含量为400 mg/L时，每m3污水理论最大化学潜能值为：

污水化学能显然取决于进水COD浓度，不同COD浓度下每m3污水所能获取的理论最大化学潜能值可根据表1能源换算关系转变成电当量，具体计算结果如图1所示。具体而言，COD=400 mg/L时转换的电当量为0.56 kW˙h/m3。

表1 能源换算关系

1.2

热能计算污水处理厂出水流量、水质一般较为稳定，且水温变化不大，夏季在20~24 ℃之间(低于空气环境温度)，冬季处于10~15 ℃范围(高于空气环境温度)。因此，非常适合应用水源热泵工程。城市污水中所赋存的理论冷/热量可用(4)式计算。

式中：A—城市污水冷/热量，kJ

M—污水质量，kg

Δt—污水进出水源热泵机组温差，℃

C—污水比热容，计算时取比热容4.18 kJ/(kg˙℃)

原标题：国内污水潜能定量计算结果首次发布！

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