導言(yan)：為徹底改(gai)變家(jia)庭供暖方式(shi)并減少(shao)對(dui)氣候變化的影響，水(shui)務公司正在轉向一種非傳統能源(yuan)載(zai)體——污(wu)水(shui)。作(zuo)為一種可(ke)(ke)靠的可(ke)(ke)再生能源(yuan)解決(jue)方案，污(wu)水(shui)余熱回(hui)收（SHR）發展勢(shi)頭日益強勁(jing)。我們將深入探討(tao)污(wu)水(shui)余熱回(hui)收中的創新(xin)世界，并了解水(shui)務公司投(tou)資這一前瞻性領域的原因。

一、未被(bei)開發的熱源

污水(shui)通常(chang)被(bei)視為廢物(wu)，但卻擁有著隱形資產——恒定(ding)、穩定(ding)的(de)溫度(du)(du)。這種固有特性使其成為理想的(de)可再生(sheng)熱源，但在很(hen)大程度(du)(du)上尚未得到(dao)開(kai)發(fa)利用。

污水(shui)余熱回(hui)收(shou)的(de)技術關鍵包括熱交(jiao)換器、電熱泵和分配(pei)系統(tong)。該過程始于(yu)污水(shui)處理廠，有著(zhu)不同來(lai)源(yuan)的(de)污水(shui)在這里進行處理。

熱交換器用于將污(wu)水(shui)中的(de)熱能轉移到水(shui)或制冷劑等獨(du)立流體(ti)中。污(wu)水(shui)和獨(du)立流體(ti)之間不直(zhi)接(jie)接(jie)觸，確(que)保了(le)熱能提取(qu)的(de)衛(wei)生與(yu)高效。

從污(wu)水中提取熱(re)能后，通常需要進(jin)一步升溫，以(yi)達到適合住(zhu)宅供暖的(de)溫度(du)。電熱(re)泵(beng)在(zai)這一階段發揮著至關重要的(de)作(zuo)用(yong)。它們(men)利用(yong)電力(li)進(jin)一步提高已(yi)被熱(re)交換器中加熱(re)的(de)流體溫度(du)。回收的(de)熱(re)量(liang)可(ke)以(yi)在(zai)寒冷時(shi)節有效地為住(zhu)宅供暖。

現(xian)在，升溫后(hou)的(de)加熱(re)流體(ti)需要一(yi)個(ge)供熱(re)系統來有(you)效分配至住宅或建(jian)筑物中。分配系統通常是一(yi)個(ge)管道網絡，用(yong)于將(jiang)加熱(re)液(ye)體(ti)從污水(shui)余熱(re)回收設(she)(she)備輸送(song)到住宅區。這種基礎設(she)(she)施可確保將(jiang)從污水(shui)中提取出的(de)熱(re)量有(you)效輸送(song)給終端用(yong)戶。

二、穩定的污水(shui)溫度

污(wu)水(shui)余熱回收(shou)主要優(you)勢之一是污(wu)水(shui)溫(wen)度全年相對穩(wen)定。與(yu)外部天氣條件不同，污(wu)水(shui)能保(bao)持穩(wen)定的溫(wen)度，提供可靠穩(wen)定的熱源(yuan)。

通過利用污水中之熱(re)能(neng)，該工藝減少了對以化石燃料(liao)為動力的(de)(de)傳(chuan)統加熱(re)方(fang)法的(de)(de)依賴。這有助(zhu)于減少與住宅供暖相關的(de)(de)總體碳足跡，符合可持續發展(zhan)和生態友好型能(neng)源(yuan)實(shi)踐的(de)(de)要求(qiu)。

三、污水余熱回收之先驅(qu)——溫哥華

加拿大(da)溫(wen)哥華通過挖掘污(wu)水余熱(re)回(hui)收(shou)潛力已(yi)成(cheng)為可(ke)持續能(neng)源(yuan)實踐的先驅。該(gai)市(shi)福(fu)溪(xi)（False Creek）地區約(yue)有6 210套公(gong)寓(yu)通過創新性利(li)用污(wu)水中(zhong)熱(re)量(liang)取暖(nuan)，使污(wu)水熱(re)量(liang)成(cheng)為可(ke)再生能(neng)源(yuan)供暖(nuan)的主要來源(yuan)。

該(gai)市(shi)Seven35 Condo住宅(zhai)區還利用(yong)污(wu)水余熱回(hui)收成功(gong)減少了(le)150 t溫室氣體（GHG）排放，令(ling)人印象深刻。該(gai)項目使用(yong)了(le)SHARC污(wu)水熱回(hui)收系統，目前可回(hui)收80%的(de)能源(yuan)。

在BBC一(yi)篇關(guan)于該(gai)項(xiang)目的報道(dao)中，溫(wen)哥華(hua)市鄰里(li)能源經理德里(li)克-波普(pu)（Derek Pope）強調了污(wu)(wu)水(shui)余熱回收的變革性影響(xiang)。在溫(wen)哥華(hua)街(jie)道(dao)下面，有一(yi)個污(wu)(wu)水(shui)系(xi)統網絡在散發熱量(liang)。這一(yi)過程(cheng)包括戰略(lve)性地布置能源中心，配備熱泵，在污(wu)(wu)水(shui)到達污(wu)(wu)水(shui)處(chu)理廠(chang)之(zhi)前將其冷卻。

通過集中和提(ti)高(gao)所提(ti)取熱(re)量的(de)溫(wen)度(du)，可以生產(chan)出燙(tang)手的(de)熱(re)水，最高(gao)溫(wen)度(du)可達80 °C。波普表示(shi)，該系統運行(xing)效(xiao)率(lv)極高(gao)，將電能轉化為(wei)熱(re)能的(de)效(xiao)率(lv)超過300%。

這一具有(you)(you)前(qian)瞻性(xing)的(de)(de)(de)舉措不僅證明了(le)污水(shui)熱(re)能作為可再(zai)生(sheng)能源的(de)(de)(de)可行性(xing)，而(er)且與溫哥華(hua)應對(dui)氣(qi)候變化的(de)(de)(de)承諾不謀而(er)合。溫哥華(hua)市(shi)建筑(zhu)物(wu)排(pai)放的(de)(de)(de)溫室氣(qi)體(ti)占全(quan)市(shi)排(pai)放量的(de)(de)(de)50%以(yi)上(shang)，主要原因是(shi)使用天然氣(qi)取(qu)暖。利(li)用污水(shui)中余熱(re)為在(zai)社(she)區范圍內減少碳排(pai)放提供了(le)強有(you)(you)力(li)的(de)(de)(de)工具，尤其是(shi)在(zai)人口稠密地區。

作為溫哥華氣(qi)候緊急(ji)行動(dong)計劃的(de)一(yi)部分，由市政府所(suo)有和運(yun)營的(de)福(fu)溪社(she)區能源(yuan)公用事業公司(si)的(de)目標是(shi)到2030年實現完全(quan)可再生熱源(yuan)利用。福(fu)溪的(de)成功帶動(dong)了整個大溫哥華地區區域能源(yuan)系統(tong)的(de)擴展，許(xu)多系統(tong)采用或計劃采用污水熱能作為主要能源(yuan)，這標志著傳統(tong)化(hua)石燃料的(de)重大轉變。

盡管挑戰依(yi)然存在，包(bao)括前期資(zi)本(ben)成(cheng)本(ben)和綜合(he)城(cheng)市(shi)規劃(hua)的需求，但(dan)溫(wen)哥(ge)華的污水熱能計(ji)劃(hua)為全球旨在采(cai)用可持續供熱解決方案的城(cheng)市(shi)樹(shu)立了一個令人信服的典范。

四、阿姆斯特丹污水余熱回收計劃(hua)披露(lu)

阿姆斯特丹也將(jiang)利污水余(yu)熱(re)。荷(he)蘭(lan)住房協會Lieven de Key計劃利用地區一(yi)級(ji)污水管(guan)道為1 600個(ge)住宅和學生宿(su)舍(she)提供供暖服務。

“Riothermie”的名字來(lai)源于荷蘭語中的“下水道”（ri?ol）和“溫暖”（armth）二字，它是一種全天候(hou)、全年無(wu)休(xiu)的熱源，標志著該市(shi)(shi)向更環保(bao)、更高效城市(shi)(shi)供熱方式邁出了(le)重要一步(bu)。

在最(zui)初懷疑聲中(zhong)(zhong)，Lieven de Key與(yu)專(zhuan)門(men)從事排(pai)水(shui)系統的(de)Liander公司進行(xing)了討(tao)論，并與(yu)水(shui)務(wu)局合作將這一(yi)(yi)想(xiang)法付諸實踐。這一(yi)(yi)概念包括利(li)用建筑物內的(de)水(shui)力熱(re)泵(beng)，從集中(zhong)(zhong)下水(shui)道（由淋(lin)浴(yu)、馬桶和各(ge)種家(jia)用電器(qi)產生(sheng)的(de)恒定暖流）中(zhong)(zhong)獲(huo)(huo)取熱(re)量(liang)。捕(bu)獲(huo)(huo)的(de)熱(re)量(liang)隨后通過(guo)絕緣(yuan)管(guan)道輸送到住戶家(jia)中(zhong)(zhong)；在此(ci)過(guo)程中(zhong)(zhong)，熱(re)交(jiao)換器(qi)可(ke)將熱(re)量(liang)溫度提(ti)升到60~70 °C。

項目負責人(ren)耶(ye)羅-拉德梅(mei)克（Jeroen Rademaker）在《衛報》一(yi)篇文(wen)章中(zhong)說道：“我們(men)(men)有一(yi)張街道被雪覆(fu)蓋的照(zhao)片，而井蓋上(shang)都沒有雪。即使冬天(tian)(tian)下(xia)雪，下(xia)水(shui)道也是(shi)溫暖的，溫暖的污水(shui)一(yi)天(tian)(tian)24小時都在流動，我們(men)(men)應該把它(ta)收集起來。只要(yao)有較(jiao)大污水(shui)管的地方，都可以這樣做。”

這(zhe)一富有遠見的項目與阿姆斯特丹更廣泛的氣候應急(ji)行(xing)動計劃(hua)相一致，旨在到2030年實現完(wan)全可再生(sheng)熱源。

五(wu)、全球其它著名污(wu)水(shui)余熱回收項目

同時，在(zai)荷蘭的Raalte，Waterboard Groot Salland等(deng)地通過使用4臺(tai)59 kW熱泵，利用處理過的污(wu)水加(jia)熱水，建造了一個可持(chi)續游泳(yong)池。這一舉(ju)措每(mei)(mei)年(nian)可減少137 t CO?排放，燃氣(qi)用量減少33%，每(mei)(mei)年(nian)可節省燃氣(qi)開支25 000歐(ou)元。

與此同(tong)時，瑞士(shi)繼續通(tong)過(guo)位(wei)于烏斯特的Seeblick多戶住宅展(zhan)示污(wu)水(shui)余熱(re)回收的有(you)效(xiao)性。該項(xiang)目由三棟樓52個單(dan)元組成，通(tong)過(guo)利用污(wu)水(shui)中熱(re)量為空(kong)間和(he)水(shui)加熱(re)，減少了157 t石油和(he)172 000 Nm3天(tian)然氣消耗。因此，每年CO?排(pai)放量大幅減少，可達340~412 t。

這一趨勢(shi)還延伸(shen)至挪威；在奧斯(si)陸(lu)Sandvika公司，一半熱能(neng)是由一個利用(yong)4臺熱泵的污水處理(li)廠提供的。這項創新每(mei)年(nian)可減6 000 t CO?排放量，令人印象(xiang)深刻。

在(zai)英國(guo)，人(ren)們對污水(shui)余(yu)熱回收之興趣也與日(ri)俱增，尤其是在(zai)蘇格蘭加拉謝(xie)爾斯的博德斯學院(yuan)中小型試點項(xiang)目取得成(cheng)功之后。該(gai)項(xiang)目由蘇格蘭水(shui)地(di)平線公司(si)（Scottish Water Horizons）和(he)SHARC能(neng)源系統公司(si)（SHARC Energy Systems）合作完成(cheng)，于2015年12月開(kai)始運(yun)行(xing)。

該(gai)(gai)系統采用2臺400 kW熱泵，年供(gong)熱量(liang)相當(dang)于為1.9 MkW·h，可滿足(zu)該(gai)(gai)學院約95%供(gong)熱需(xu)求，且(qie)不(bu)(bu)會對(dui)當(dang)地(di)下(xia)水道系統造成(cheng)不(bu)(bu)利影響。與傳統燃氣鍋爐供(gong)熱相比，該(gai)(gai)項(xiang)目每年可減(jian)少 170 t CO?排放(fang)量(liang)，并節省大量(liang)資金，每年約為10 000英鎊。

六、污水余熱回收之缺(que)點

污水(shui)余熱(re)回收(shou)雖然有諸(zhu)多優點(dian)，但仍然需(xu)要不斷(duan)完善(shan)。一個主(zhu)要問題是，實(shi)施這(zhe)些(xie)系統(tong)需(xu)要大(da)量(liang)基(ji)礎設施建設投(tou)資，這(zhe)對廣泛采用這(zhe)些(xie)系統(tong)構成(cheng)了(le)很(hen)大(da)障礙。改(gai)造現(xian)有建筑物和污水(shui)系統(tong)需(xu)要大(da)量(liang)前期投(tou)資，這(zhe)可能(neng)會限制污水(shui)余熱(re)回收(shou)大(da)規模應用的(de)可行(xing)性。

污水源熱泵(beng)系統容易磨損(sun)，會帶來維護方面的挑戰，因為(wei)污水中固體(ti)和碎屑(xie)可能會影響熱交換(huan)器或(huo)熱泵(beng)效率。為(wei)確(que)保系統使用壽(shou)命(ming)和最(zui)佳性能，定期維護勢在必(bi)行。

另(ling)一個挑(tiao)戰是(shi)公(gong)眾對衛生問題的抵觸情緒(xu)。克服“惡心”因素(su)和促進公(gong)眾接(jie)受是(shi)廣(guang)泛實(shi)施(shi)污水(shui)余熱回收的潛在障礙。

雖然污(wu)水一般都能(neng)保持穩定(ding)的溫度，但由于季(ji)節變化和用水模式(shi)的波動，特別是在(zai)極(ji)端寒冷(leng)氣候(hou)條件下，可能(neng)會出現溫度變化，從而影(ying)響系統效率。

遵(zun)守監管標準對于確保(bao)回收(shou)的熱量(liang)不會影響污水(shui)處理(li)過(guo)程至關(guan)重要。污水(shui)溫(wen)度的變化(hua)可能會影響污水(shui)處理(li)廠(chang)的生物處理(li)效率。

污(wu)(wu)水(shui)余熱回(hui)收(shou)可行性取決于是否有合適的(de)、規模較大(da)的(de)污(wu)(wu)水(shui)處理系統。在污(wu)(wu)水(shui)管網規模較小或欠發(fa)達的(de)地(di)區，實施污(wu)(wu)水(shui)熱回(hui)收(shou)可能不(bu)切實際。

在污水余熱回(hui)收(shou)過程中引入電熱泵會(hui)增加能源(yuan)消耗。根據電力(li)來源(yuan)不(bu)同，可能會(hui)對環境產生影響，尤其(qi)如果電力(li)來自(zi)不(bu)可再(zai)生資源(yuan)。

空間限制是另一個挑(tiao)戰，特(te)別是在人口稠密的(de)城市區域，找到合適的(de)熱回收(shou)基礎(chu)設施安置點可能(neng)具有挑(tiao)戰性。

七、污(wu)水處理廠附近(jin)的(de)空氣質(zhi)量問題

雖(sui)然熱回收(shou)本身(shen)不(bu)會(hui)(hui)產生異味，但污水處理(li)廠(chang)或(huo)熱回收(shou)設施附近(jin)的(de)空氣質(zhi)量問題可能會(hui)(hui)產生。在英國(guo)Great Grimsby的(de)Anglian水務公司所管理(li)的(de)Pyewipe污水處理(li)廠(chang)多年來一直(zhi)受到居(ju)民投訴，議會(hui)(hui)也對此進行(xing)了(le)討論。適當(dang)的(de)設計和操(cao)作方法是減少這些(xie)問題的(de)必要條件。

在污(wu)水(shui)水(shui)溫相對較(jiao)低的地(di)區，污(wu)水(shui)輸出的熱量(liang)可能不足以滿足家庭供(gong)暖需(xu)求(qiu)，因(yin)此，需(xu)要額外(wai)能源(yuan)。

盡管存在這些挑戰，但污(wu)(wu)水(shui)余熱回收(shou)提(ti)供了一種創新(xin)和可持(chi)續的(de)供熱解決方案。要解決這些弊(bi)端，需要精心規劃、技術進步(bu)和社(she)區參與，以最(zui)大限度(du)發(fa)揮(hui)污(wu)(wu)水(shui)熱回收(shou)系統的(de)效益。

聲(sheng)明(ming)：本文(wen)(wen)轉自水業(ye)碳中(zhong)和資訊，作(zuo)者朱昊睿、郝曉(xiao)地，本文(wen)(wen)版權歸(gui)原作(zuo)者所有(you)，不代表(biao)本網站觀點，僅供(gong)學(xue)習交流之用，不做(zuo)商業(ye)用途。如文(wen)(wen)中(zhong)的(de)內容、圖片、音頻、視頻等存(cun)在第三方的(de)在先知識產權，請(qing)及(ji)時聯系我們刪(shan)除。