污水中的宝藏：利用污水热能的成功探索
为了彻底改革家庭的供暖方式，减少对环境影响，水务公司正在寻求一种非常规的能源来源——污水。污水源热回收（SHR）作为一种可靠的可再生能源解决方案正在获得推动。这篇文章带我们深入探讨污水源热回收领域的创新世界，并帮助我们理解为什么水务公司正在投资这种前瞻性的方法。
未开发的热源
污水，通常被视为废物，但它拥有一个隐藏的资产——恒定而稳定的温度。这种固有的特性使其成为一种理想的但很大程度上尚未开发的可再生热源。
污水源热回收的关键步骤涉及热交换器、电热泵和输送系统。这一工艺过程始于污水处理厂，各种来源的废水在这里接受处理。
热交换器被用来将热能从污水转移到另一种流体，比如水或制冷剂。这种转移在污水和二次流体之间没有直接接触的情况下发生，确保了卫生和高效的热量提取。
一旦从污水中提取了热能，通常需要进一步提升温度以适应住宅供暖。电热泵在这个阶段发挥了关键作用。它们接收来自热交换器的中度加热流体，并利用电力进一步提高其温度。回收的热量可以有效地在寒冷季节为家庭提供温暖。
现在被加热了的流体需要一个有效的输送系统来输送到家庭或建筑物。通常使用管网等输送系统将污水热回收设施中的加热流体输送到居民区。这种基础设施确保了从污水中获得的热量有效地传递给最终用户。
污水水温的稳定性
污水源热回收的一个关键优势是污水水温在一年中保持相对稳定。与外部天气条件不同，如果污水水温可以保持恒定，就相当于提供了一个可靠和稳定的热源。
如果可以利用污水的热能，就相当于减少了人们对由化石燃料驱动的传统供暖方法的依赖。这有助于减少与住宅供暖相关的总体碳足迹，符合可持续和环保的能源实践理念。
温哥华的污水热源回收开创了先河
加拿大温哥华市通过挖掘污水热回收的潜力，成为了可持续能源实践的开创者。该市的False Creek地区约有6,210套公寓现正在创新地通过利用污水热量来供暖，并使污水的热量成为可再生能源供暖的主要来源。
该市的Seven35 Condo住宅区使用了SHARC污水热源回收系统，目前回收了80%的废能源，并已通过污水热源回收成功地减少了惊人的150吨温室气体排放。
在BBC的一篇关于该项目的报道文章中，温哥华市Neighbourhood Energy的经理Derek Pope强调了污水热源回收带来的变革性影响。在该市的街道下面，一套污水系统正在释放着热量。实现这一过程涉及战略性地设置能源中心，配备热泵，在污水到达处理厂之前对其进行冷却。
污水热源回收系统通过浓缩和提取热量的温度，产生了高达80°C的热水。Pope表示，该系统运行效率非常高，将电能转换为热能的效率超过300%。
这一前瞻性举措不仅展示了污水热作为可再生能源的可行性，还与温哥华致力于应对气候变化的承诺相一致。该市的建筑物产生了超过50%的温室气体排放，主要是由于使用天然气供暖。利用污水废热为在社区范围内减少排放提供了强大的工具，特别是在人口密集的地区。
作为温哥华气候紧急行动计划的一部分，由该市拥有和运营的False Creek Neighbourhood Energy公用事业公司的目标是在2030年实现完全可再生的热源。False Creek的成功推动了大温哥华地区的区域能源系统的扩张，许多地区正在采用或计划采用污水热源作为主要能源，标志着从传统化石燃料的显著转变。
尽管挑战仍然存在，包括前期资金成本和需要综合城市规划等，但温哥华的污水热源回收举措为全球各地希望采用可持续供暖解决方案的市政机构提供了一个引人注目的例子。
阿姆斯特丹的污水热源回收计划揭示
阿姆斯特丹也计划利用污水热源回收。荷兰的房屋协会Lieven de Key计划利用主要的污水管道为1,600套现有的社会住房和学生公寓提供供暖。
“Riothermie”是根据荷兰语中下水道（riöol）和温暖（warmte）两个词组合而成的，是一种全天候、全年供热的热源，标志着该市向更加环保和高效的城市供暖迈出了重要一步。
尽管最初存在怀疑，Lieven de Key与专门从事地下管道工程的Liander公司进行了讨论，并与水务委员会合作，将这一想法变为现实。该概念涉及利用建筑物中的水源热泵从集中式下水道中捕获热量，这会产生一种由淋浴、厕所和各种家用电器产生的恒定的暖流。捕获的热量通过绝缘管道输送到住宅，经过一个热交换器将室内水的温度提高到60-70°C的中等水平。
项目负责人杰罗恩·拉德马克在《卫报》的一篇文章中说：“我们有一张街道被雪覆盖的照片，但井盖上却没有雪。这说明即使冬天有雪，污水管道也是温暖的。温暖的污水每天24小时流动，我们应该捕集它。只要有大型污水管道的地方都可以实现这一点。”
这一具有远见的项目与阿姆斯特丹更广泛的气候紧急行动计划一致，旨在到2030年实现完全可再生的热源。
全球其他值得注意的污水热源回收项目
与此同时，在荷兰的拉尔特（Raalte），格罗特萨兰德水务委员会（Waterboard Groot Salland）利用经过处理的污水通过四台59千瓦热泵进行加热，打造了一个可持续的游泳池。这一举措每年减少了137吨二氧化碳排放，使天然气使用量减少了33％，每年在天然气费用上节省了25,000欧元。
同时，瑞士继续展示了污水热源回收的有效性，乌斯特（Uster）的Seeblick多户家庭住宅项目就是一个例子。该项目包括三栋建筑，共52套公寓，通过利用污水的热量进行空间和热水供暖，避免使用了157吨石油和172,000 Nm³的天然气。因此，每年的排放量显著减少到340至412吨二氧化碳的范围内。
这一趋势延伸到挪威，奥斯陆的桑德维卡（Sandvika）一半的能源来自利用四台热泵的污水处理厂。这一创新每年可将CO2排放量减少6000吨，令人印象深刻。
在英国，对污水热源回收的兴趣日益增长，尤其是在苏格兰加拉希尔兹（Galashiels）的边境学院（Borders College）小规模试点项目取得成功之后。这个项目是苏格兰水务地平线（Scottish Water Horizons）与污水热源回收能源系统（SHARC Energy Systems）公司合作，于2015年12月开始运营。
该系统每年产生1.9千兆瓦时的热量，有两台400千瓦的热泵，满足了学院95％左右的供热需求，并且对当地污水管网没有负面影响。与传统的燃气锅炉供暖相比，该项目每年可节省约10,000英镑，并实现每年可减少170吨二氧化碳的碳排放。
污水热源回收的缺点
尽管污水热源回收带来了许多好处，但水务公司必须应对一些缺点。一个主要问题是实施这些系统所涉及的大量基础设施成本，这对于大范围地采用来说是一个重大的障碍。对现有建筑和污水系统进行改造需要巨额的前期投资，可能会限制污水热源回收在大规模上的可行性。
污水系统容易被污水磨损，而污水中的固体和杂质可能影响热交换器和泵的效率，因此需要定期维护以确保系统的长期使用和最佳性能。
来自公众对卫生问题的担忧引发了公众的抵触情绪，这是另一个挑战。克服“讨厌”因素并促进公众接受是污水热源回收广泛实施中的潜在障碍。
尽管污水通常保持稳定的温度，但由于季节变化和用水模式的波动，尤其是在极寒气候下，系统的效率可能会受到影响。
遵守监管标准对确保回收热量不影响污水处理过程至关重要。污水温度的变化可能会对污水处理厂中的生物处理效率产生影响。
污水热回收的可行性取决于是否有合适且规模适当的污水系统。在污水管网较小或不够发达的地区，实施污水热回收可能并不实际。
在该过程中引入电热泵会增加能源消耗。根据电力来源的不同，可能会出现环境影响，尤其是如果来自非可再生能源的电力。
空间限制可能也是一个挑战，特别是在人口密集的城市地区，在这些地方寻找适合进行热量回收基础设施的位置可能会有挑战。
对污水处理厂附近空气质量的担忧
尽管回收的热量本身并不会带来异味，但与污水处理厂或热量回收设施附近空气质量相关的担忧可能会出现。这在英国的格里姆斯比（Great Grimsby）表现得很明显，在由安格利亚水务（Anglian Water）管理的皮威普（Pyewipe）污水处理厂，多年来，居民提出了许多投诉，并在议会上进行了辩论。为了缓解这些担忧，必须采取适当的设计和操作规范。
在污水水温相对较低的地区，污水产生的热量可能不足以满足家庭供暖需求，需要额外的能源来源。
尽管存在这些挑战，污水热源回收仍提供了一种创新且可持续的供暖解决方案。解决这些缺点需要仔细的规划、技术进步和社区参与，以最大限度地发挥污水热源回收系统的好处。
