基于水源热泵重庆南温泉洗浴废水水质分析.doc

基于水源热泵重庆南温泉洗浴废水水质分析 　　摘要：重庆南温泉洗浴废水具有水量较大、水温较高的特点。为利用水源热泵系统回收温泉废水的热量，针对造成水源热泵腐蚀的因素，对重庆南温泉洗浴废水水质进行分析。结果表明，南温泉废水pH、游离氧（O2）和氯离子（Cl-）符合水源热泵系统的要求，游离二氧化碳（CO2）、硫酸根离子（SO42-）偏高，利用南温泉废水作为水源热泵热源时要进行预处理，以降低游离二氧化碳和硫酸根离子含量，避免热泵腐蚀。 　　关键词：重庆南温泉；洗浴废水；水源热泵；水质分析 　　中图分类号：TK11+4 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）18-4368-03 　　热泵技术是一种有效利用可再生能源和低位热能的技术[1]。重庆市具有良好的温泉资源，利用水源热泵系统回收温泉废水的热量，减少部分热水制备耗能，是一种环保的能量利用方式[2]。南温泉主题公园位于重庆市巴南区南泉镇，为重庆建设“五方十泉”和“打造温泉之都”的市级重点项目。南温泉水质呈弱碱性，属于硫酸钙型水，水量充足、水温适度、供水稳定，日出水量2 600 m3，水温44 ℃左右。温泉日尾水排放量1 090 m3，水温32 ℃左右[3]，尾水以洗浴废水为主，污染轻，适合作水源热泵水源。 　　水源水质会影响热泵系统运行，劣质水源会造成水源热泵系统中的金属管道变薄、点状腐蚀、凹陷甚至穿孔[4，5]，显著降低使用年限。做好水源热泵系统用水的水质分析，选择合理的处理方案，是热泵系统正常运行的关键。鉴于南温泉地下水水质变化不大，故只进行了5次取样，为南温泉水源热泵系统的设计提供基础数据。 　　1 材料与方法 　　1.1 洗浴废水 　　水样取自重庆市南温泉花卉园污水井，于2011年11月21日至2012年1月3日客流总量全年最高时期，依据不同客流量设定提取时间，详情见表1。此期间南温泉洗浴废水受污染程度最大，能更科学地指导水源热泵系统的设计。 　　1.2 主要仪器及设备 　　试验所用主要检测仪器及设备见表2。 　　1.3 方法 　　游离氧（O2）测定：在水样中加入硫酸锰和碱性碘化钾，再加浓硫酸，以淀粉作指示剂，硫代硫酸钠标准溶液滴定。 　　pH测定：直接读取pH计数值。 　　氯离子（Cl-）、硫酸根离子（SO42-）测定：采用离子色谱法。 　　游离二氧化碳（CO2）测定：采用滴定法，以酚酞作指示剂，氢氧化钠溶液滴定。 　　2 结果与分析 　　2.1 游离氧含量 　　游离氧含量测定结果见图1。废水中游离氧含量低于2.5 mg/L，水源热泵水质要求游离氧含量低于10 mg/L，南温泉洗浴废水中游离氧含量符合水源热泵水质要求。 　　2.2 Cl-含量 　　Cl-含量的检测结果见图2。废水中Cl-含量在23 mg/L左右，水源热泵水质要求Cl-低于100 mg/L， 南温泉废水Cl-含量达到地源热泵的水质要求。 　　2.3 pH检测结果 　　pH的检测结果见图3。洗浴废水的pH为6.50～7.35，水源热泵水质要求pH为6.5～8.5，南温泉废水pH达到水源热泵的水质要求。 　　2.4 SO42-含量 　　SO42-含量的检测结果见图4。废水中SO42-含量在730 mg/L以上，远高于地源热泵的200 mg/L的要求，要进行处理以降低SO42-含量。已知常用处理方法包括：①氯化钡法。用钡离子与水中SO42-发生反应生成沉淀，由于硫酸钡的溶度积很小，所以采用该法去除效果较好。②氯化钙法。用钙离子与SO42-反应生成硫酸钙沉淀，该法去除不如氯化钡法彻底，但水源热泵对水中SO42-的要求是低于200 mg/L，氯化钙处理后也能达到要求。氯化钙的价格便宜，有一定的竞争力。③离子交换树脂法。用离子交换树脂脱SO42-，具有吸附、脱附速率快，耐氧化、盐损小，操作方便等优点，是一种较好的除SO42-的新方法。④NDS吸附法。使用氢氧化锆作为离子交换体，可连续、有选择性地脱除SO42-。 　　针对南温泉洗浴废水特点，由于地源热泵要求的SO42-含量不超过200 mg/L，要求不高，可以采用氯化钙法降低洗浴废水中的SO42-含量，成本低，操作方便。 　　2.5 游离CO2含量 　　游离CO2的测定结果见图5。南温泉洗浴废水中游离CO2含量为16 mg/L左右，高于地源热泵水质要求的10 mg/L，不能满足地源热泵的水质要求，要进行处理。常用的降低CO2含量的方法有2种：①采用Liqui-Cel脱气膜去除水中CO2。②采用多面空心球除碳器去除CO2。其中Liqui-Cel脱气膜装置设备紧凑，建议采用。 　　3 小结与讨论 　　1）由于南温泉废水CO2和SO42-含量超出水源热泵水质的要求，所以要进行处理。对于水源热泵换热器的选