城市污水冷热源应用发展的研究

张园　王胜利　杨磊　赵莹莹　宛立

（大连海洋大学　辽宁大连）

前言

随着城市化进程的不断加快，城市居民的污水排放量也逐年上升，城市能源危机也进一步加深。因此，高效地重复利用可再生能源已迫在眉睫，在全球面临着环境污染和能源短缺日益严重的局势下，城市污水中所赋存的热能和冷量是未被有效开发和使用的可再生清洁能源[1]。

1　污水热利用

城市生活污水是一种蕴含丰富低位热能的理想清洁能源，占城市区域废热百分比很高。水温相对较高，随季节环境变化幅度较小，并且具有冬暖夏凉、排水量大、取用方便等特点[2]。城市生活污水全年温度在10～25℃之间，若污水处理厂用管道排水时，排放污水的温度在10～12℃，夏季温度27～28℃；用泵排水时，污水排放温度冬季10℃，夏季25℃；污水厂出水温度一般高于进水水温1～2℃。合理使用这些热能，可以在提高能源利用率的同时，减少电能及煤炭的消耗，进而减少有害气体的排放量，节省了燃烧煤炭所产生的供暖费用，能够带来良好的环境效益以及社会效益。

1.1　污水源热泵系统

污水源热泵系统在城市污水的废热利用上具有广泛的发展和应用前景。其原理是使用专用的换热设备从污水中吸取热量，中介水进入蒸发器后，制冷剂吸收中介水中的热量，经过循环泵动力之后，中介水在蒸发器和换热器之间循环。污水不会进入用户的供暖管道，在其独立的循环系统中流动，污水通过换热设施留下热量后返回污水管道，不会给环境和其他设备或水系统带来污染，具备能量利用效率高、换热效果好、人为可控、热量输出条件稳定等特点。水源热泵机组根据使用不同的侧换热设备，分为冷热风型和冷热水型；根据使用的冷热源不同分为水环式、地下水式、地下环路水源热泵机组。

1.2　国内外污水热能利用技术

目前，污水水源热泵技术在一些西方发达国家，已经有了较多研究和应用。1850年法国巴黎著名的污水系统就有对建筑物加温的功效，类似系统在挪威与日本试验都很成功。例如日本东京的落合污水处理厂，就是把处理过的原污水，作为污水源热泵的热源，利用热泵对其建筑及污水厂进行空调和热水供应[3]；加拿大温哥华冬季奥运选手村同样利用了废水热能。现在我国污水源热泵的研究也得到初步进展，目前已在小范围的应用，受到政府的高度关注和支持。

1.3　污水余热利用存在的问题

对于供暖只能就近利用，如果污水输送距离用户过远，会造成污水热量损失，并增加投资建设费用。污水会对管道产生堵塞及侵蚀作用，管道内泥沙容易堆积，影响热泵机组的正常运行，压力上不去，影响供热温度。一定数量的城市排水量所提供的热源有限，因此使用城市污水作为供暖热量，需要有足够的污水排放量，前期投入成本较高，维护不是十分方便，对于供暖收费标准也存在问题。这种全新的供暖模式，政府目前还没有明确的定价。

2　污水冷量利用

夏季城市污水在管路中损失的冷量，可用于制冷降温将其回收。这样不仅减少了能源消耗，而且制冷过程中没有污染气体排放，有利于室内温度的降低，具有较高的社会价值与经济效益。冷量回收在日本比较受重视，这项工艺己经在很多的工程建筑中得到应用。我国对城市生活污水中的冷量回收利用，近年才开始有一定的研究，在国内应用实例较少。

2.1　污水源降温

在夏季城市污水的温度要比环境温度要低得多，由于污水源与环境之间温度差较大，所以环境中的热量能够高效地被带走，室内的热量被管道中的水吸取出来，通过管道排出至室外，从而降低室温，达到降温的效果。热传递是自然界和工程技术范围中极为广泛的一种传递，水和空气的传热系数较大，水冷效果比风冷要好得多，水冷能够带走更多的热量。

在高中语文教学中，对学生进行评价也是一项经常会进行的活动。注重评价的科学性、合理性、激励性，可以在更大程度上提高学生对教师的亲近感，拉近教师同学生之间的距离，激发学生更大的学习积极性和主动性。相反的，教师对学生的评价不合理，就会导致学生的学习兴趣严重丧失，对学生的学习积极性造成严重的打击。因此教师应当遵循公平、公正原则，遵循民主平等原则，注重对学生的表扬和鼓励，避免对学生的挖苦、讽刺、打击，对学生进行错误方面的分析，并对学生指明正确的奋斗方向，激发学生的学习潜力，给学生一个整体、公平、合理、科学的评价，以保证学生学习兴趣的不断激发。

2.2　污水冷量利用存在问题

污水的换热与清水不同。污水比清水黏度大，约是清水的15倍[4]，由于污水的非均质特性，污水在管道壁面会形成不可避免的附着物，加大热阻。这些因素是影响污水源作为冷量制冷降温效率的问题。

3　污水能量利用优点

利用污水源供热，省去燃煤系统，没有燃烧过程，减少了有害气体和温室气体的排放。夏季供冷时，省去冷却水塔，减少噪声和污染。城市生活污水在夏季可作为冷源和低温能源，在冬季作为热源。这种温度特性比空调系统的使用要节能20%，由于污水水温较稳定，明显小于环境温度波动范围，因此具有很高的可控性。

4　结语

对城市污水所赋存的热能和冷量进行回收利用，实现能源多级利用，是具有明显的节能性、经济性和环保性。因城市生活污水的温度条件及排放量较大的特点，使得污水利用技术可以得到推广应用。