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無論春夏秋冬，城市的污水系統(tǒng)始終保持著相對穩(wěn)定的溫度，這就給污水熱源的回收利用提供了空間。近年來，污水熱源回收從科研到實踐，在加拿大、荷蘭等國家已經(jīng)開始了應(yīng)用，節(jié)約了大量的石油類能源，也給水務(wù)企業(yè)提供了更多新業(yè)態(tài)發(fā)展的可能性。
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為了徹底改革家庭的供暖方式，減少對環(huán)境影響，水務(wù)公司正在尋求一種非常規(guī)的能源來源——污水。污水源熱回收（SHR）作為一種可靠的可再生能源解決方案正在獲得推動。這篇文章帶我們深入探討污水源熱回收領(lǐng)域的創(chuàng)新世界，并幫助我們理解為什么水務(wù)公司正在投資這種前瞻性的方法。
未開發(fā)的熱源
污水，通常被視為廢物，但它擁有一個隱藏的資產(chǎn)——恒定而穩(wěn)定的溫度。這種固有的特性使其成為一種理想的但很大程度上尚未開發(fā)的可再生熱源。
污水源熱回收的關(guān)鍵步驟涉及熱交換器、電熱泵和輸送系統(tǒng)。這一工藝過程始于污水處理廠，各種來源的廢水在這里接受處理。
熱交換器被用來將熱能從污水轉(zhuǎn)移到另一種流體，比如水或制冷劑。這種轉(zhuǎn)移在污水和二次流體之間沒有直接接觸的情況下發(fā)生，確保了衛(wèi)生和高效的熱量提取。
一旦從污水中提取了熱能，通常需要進一步提升溫度以適應(yīng)住宅供暖。電熱泵在這個階段發(fā)揮了關(guān)鍵作用。它們接收來自熱交換器的中度加熱流體，并利用電力進一步提高其溫度?；厥盏臒崃靠梢杂行У卦诤浼竟?jié)為家庭提供溫暖。
現(xiàn)在被加熱了的流體需要一個有效的輸送系統(tǒng)來輸送到家庭或建筑物。通常使用管網(wǎng)等輸送系統(tǒng)將污水熱回收設(shè)施中的加熱流體輸送到居民區(qū)。這種基礎(chǔ)設(shè)施確保了從污水中獲得的熱量有效地傳遞給最終用戶。
污水水溫的穩(wěn)定性
污水源熱回收的一個關(guān)鍵優(yōu)勢是污水水溫在一年中保持相對穩(wěn)定。與外部天氣條件不同，如果污水水溫可以保持恒定，就相當于提供了一個可靠和穩(wěn)定的熱源。
如果可以利用污水的熱能，就相當于減少了人們對由化石燃料驅(qū)動的傳統(tǒng)供暖方法的依賴。這有助于減少與住宅供暖相關(guān)的總體碳足跡，符合可持續(xù)和環(huán)保的能源實踐理念。
溫哥華的污水熱源回收開創(chuàng)了先河
加拿大溫哥華市通過挖掘污水熱回收的潛力，成為了可持續(xù)能源實踐的開創(chuàng)者。該市的False Creek地區(qū)約有6,210套公寓現(xiàn)正在創(chuàng)新地通過利用污水熱量來供暖，并使污水的熱量成為可再生能源供暖的主要來源。
該市的Seven35 Condo住宅區(qū)使用了SHARC污水熱源回收系統(tǒng)，目前回收了80%的廢能源，并已通過污水熱源回收成功地減少了驚人的150噸溫室氣體排放。
在BBC的一篇關(guān)于該項目的報道文章中，溫哥華市Neighbourhood Energy的經(jīng)理Derek Pope強調(diào)了污水熱源回收帶來的變革性影響。在該市的街道下面，一套污水系統(tǒng)正在釋放著熱量。實現(xiàn)這一過程涉及戰(zhàn)略性地設(shè)置能源中心，配備熱泵，在污水到達處理廠之前對其進行冷卻。
污水熱源回收系統(tǒng)通過濃縮和提取熱量的溫度，產(chǎn)生了高達80°C的熱水。Pope表示，該系統(tǒng)運行效率非常高，將電能轉(zhuǎn)換為熱能的效率超過300%。
這一前瞻性舉措不僅展示了污水熱作為可再生能源的可行性，還與溫哥華致力于應(yīng)對氣候變化的承諾相一致。該市的建筑物產(chǎn)生了超過50%的溫室氣體排放，主要是由于使用天然氣供暖。利用污水廢熱為在社區(qū)范圍內(nèi)減少排放提供了強大的工具，特別是在人口密集的地區(qū)。
作為溫哥華氣候緊急行動計劃的一部分，由該市擁有和運營的False Creek Neighbourhood Energy公用事業(yè)公司的目標是在2030年實現(xiàn)完全可再生的熱源。False Creek的成功推動了大溫哥華地區(qū)的區(qū)域能源系統(tǒng)的擴張，許多地區(qū)正在采用或計劃采用污水熱源作為主要能源，標志著從傳統(tǒng)化石燃料的顯著轉(zhuǎn)變。
盡管挑戰(zhàn)仍然存在，包括前期資金成本和需要綜合城市規(guī)劃等，但溫哥華的污水熱源回收舉措為全球各地希望采用可持續(xù)供暖解決方案的市政機構(gòu)提供了一個引人注目的例子。
阿姆斯特丹的污水熱源回收計劃揭示
阿姆斯特丹也計劃利用污水熱源回收。荷蘭的房屋協(xié)會Lieven de Key計劃利用主要的污水管道為1,600套現(xiàn)有的社會住房和學(xué)生公寓提供供暖。
“Riothermie”是根據(jù)荷蘭語中下水道（rio?ol）和溫暖（warmte）兩個詞組合而成的，是一種全天候、全年供熱的熱源，標志著該市向更加環(huán)保和高效的城市供暖邁出了重要一步。
盡管最初存在懷疑，Lieven de Key與專門從事地下管道工程的Liander公司進行了討論，并與水務(wù)委員會合作，將這一想法變?yōu)楝F(xiàn)實。該概念涉及利用建筑物中的水源熱泵從集中式下水道中捕獲熱量，這會產(chǎn)生一種由淋浴、廁所和各種家用電器產(chǎn)生的恒定的暖流。捕獲的熱量通過絕緣管道輸送到住宅，經(jīng)過一個熱交換器將室內(nèi)水的溫度提高到60-70°C的中等水平。
項目負責(zé)人杰羅恩·拉德馬克在《衛(wèi)報》的一篇文章中說：“我們有一張街道被雪覆蓋的照片，但井蓋上卻沒有雪。這說明即使冬天有雪，污水管道也是溫暖的。溫暖的污水每天24小時流動，我們應(yīng)該捕集它。只要有大型污水管道的地方都可以實現(xiàn)這一點。”
這一具有遠見的項目與阿姆斯特丹更廣泛的氣候緊急行動計劃一致，旨在到2030年實現(xiàn)完全可再生的熱源。
全球其他值得注意的污水熱源回收項目
與此同時，在荷蘭的拉爾特（Raalte），格羅特薩蘭德水務(wù)委員會（Waterboard Groot Salland）利用經(jīng)過處理的污水通過四臺59千瓦熱泵進行加熱，打造了一個可持續(xù)的游泳池。這一舉措每年減少了137噸二氧化碳排放，使天然氣使用量減少了33％，每年在天然氣費用上節(jié)省了25,000歐元。
同時，瑞士繼續(xù)展示了污水熱源回收的有效性，烏斯特（Uster）的Seeblick多戶家庭住宅項目就是一個例子。該項目包括三棟建筑，共52套公寓，通過利用污水的熱量進行空間和熱水供暖，避免使用了157噸石油和172,000 Nm³的天然氣。因此，每年的排放量顯著減少到340至412噸二氧化碳的范圍內(nèi)。
這一趨勢延伸到挪威，奧斯陸的桑德維卡（Sandvika）一半的能源來自利用四臺熱泵的污水處理廠。這一創(chuàng)新每年可將CO2排放量減少6000噸，令人印象深刻。
在英國，對污水熱源回收的興趣日益增長，尤其是在蘇格蘭加拉希爾茲（Galashiels）的邊境學(xué)院（Borders College）小規(guī)模試點項目取得成功之后。這個項目是蘇格蘭水務(wù)地平線（Scottish Water Horizons）與污水熱源回收能源系統(tǒng)（SHARC Energy Systems）公司合作，于2015年12月開始運營。
該系統(tǒng)每年產(chǎn)生1.9千兆瓦時的熱量，有兩臺400千瓦的熱泵，滿足了學(xué)院95％左右的供熱需求，并且對當?shù)匚鬯芫W(wǎng)沒有負面影響。與傳統(tǒng)的燃氣鍋爐供暖相比，該項目每年可節(jié)省約10,000英鎊，并實現(xiàn)每年可減少170噸二氧化碳的碳排放。
污水熱源回收的缺點
盡管污水熱源回收帶來了許多好處，但水務(wù)公司必須應(yīng)對一些缺點。一個主要問題是實施這些系統(tǒng)所涉及的大量基礎(chǔ)設(shè)施成本，這對于大范圍地采用來說是一個重大的障礙。對現(xiàn)有建筑和污水系統(tǒng)進行改造需要巨額的前期投資，可能會限制污水熱源回收在大規(guī)模上的可行性。
污水系統(tǒng)容易被污水磨損，而污水中的固體和雜質(zhì)可能影響熱交換器和泵的效率，因此需要定期維護以確保系統(tǒng)的長期使用和最佳性能。
來自公眾對衛(wèi)生問題的擔(dān)憂引發(fā)了公眾的抵觸情緒，這是另一個挑戰(zhàn)。克服“討厭”因素并促進公眾接受是污水熱源回收廣泛實施中的潛在障礙。
盡管污水通常保持穩(wěn)定的溫度，但由于季節(jié)變化和用水模式的波動，尤其是在極寒氣候下，系統(tǒng)的效率可能會受到影響。
遵守監(jiān)管標準對確?；厥諢崃坎挥绊懳鬯幚磉^程至關(guān)重要。污水溫度的變化可能會對污水處理廠中的生物處理效率產(chǎn)生影響。
污水熱回收的可行性取決于是否有合適且規(guī)模適當?shù)奈鬯到y(tǒng)。在污水管網(wǎng)較小或不夠發(fā)達的地區(qū)，實施污水熱回收可能并不實際。
在該過程中引入電熱泵會增加能源消耗。根據(jù)電力來源的不同，可能會出現(xiàn)環(huán)境影響，尤其是如果來自非可再生能源的電力。
空間限制可能也是一個挑戰(zhàn)，特別是在人口密集的城市地區(qū)，在這些地方尋找適合進行熱量回收基礎(chǔ)設(shè)施的位置可能會有挑戰(zhàn)。
對污水處理廠附近空氣質(zhì)量的擔(dān)憂
盡管回收的熱量本身并不會帶來異味，但與污水處理廠或熱量回收設(shè)施附近空氣質(zhì)量相關(guān)的擔(dān)憂可能會出現(xiàn)。這在英國的格里姆斯比（Great Grimsby）表現(xiàn)得很明顯，在由安格利亞水務(wù)（Anglian Water）管理的皮威普（Pyewipe）污水處理廠，多年來，居民提出了許多投訴，并在議會上進行了辯論。為了緩解這些擔(dān)憂，必須采取適當?shù)脑O(shè)計和操作規(guī)范。
在污水水溫相對較低的地區(qū)，污水產(chǎn)生的熱量可能不足以滿足家庭供暖需求，需要額外的能源來源。
盡管存在這些挑戰(zhàn)，污水熱源回收仍提供了一種創(chuàng)新且可持續(xù)的供暖解決方案。解決這些缺點需要仔細的規(guī)劃、技術(shù)進步和社區(qū)參與，以最大限度地發(fā)揮污水熱源回收系統(tǒng)的好處。