污水热能，被忽视的宝藏
在工业企业的庞大运营体系中，污水处理站是不可或缺的一环，却也是能耗大户。随着全球对节能减排的关注度日益提升，工业企业污水处理站的能耗问题愈发凸显。据相关统计数据显示，我国污水处理能耗总量从 2010 年的约 100 亿千瓦时增长到 2020 年的约 200 亿千瓦时，年复合增长率约为 10% ，而在这其中，工业企业污水处理站的能耗占比相当可观。其能耗主要由电耗、热耗和化学品耗构成，电耗占比最高，通常在 60% 以上，主要来源于污水提升、泵送、曝气、混合等环节，热耗主要来源于污泥处理和消毒环节 。
在能耗不断攀升的背后，其实隐藏着一座尚未被充分发掘的宝藏 —— 污水热能。工业生产过程中排放的污水，往往带有大量的热能，这些热能随着污水的处理被白白浪费。但实际上，污水热能是一种稳定且可回收利用的清洁能源。以城市污水为例，其温度常年保持在一定范围内，冬季温度高于外界气温，夏季则低于外界气温，这一特性使其具备了作为热源或冷源的潜力。若能将这些被忽视的污水热能加以有效利用，不仅能大幅降低工业企业污水处理站的能耗，实现节能减排的目标，还能为企业带来显著的经济效益，降低生产成本，真正实现降本增效。
污水热能从何而来
污水热能的来源是多方面的，这使得它成为一种丰富且潜力巨大的能源。
工业生产余热是污水热能的重要来源之一。在众多工业生产过程中，像化工、造纸、食品加工等行业，会使用大量的水作为冷却介质或参与生产流程。这些水在完成任务后被排放时，往往携带了大量的生产余热。例如，在化工生产中，化学反应释放的热量会使参与反应的水温度大幅升高，这些热水排放到污水系统后，成为污水热能的一部分。以某大型造纸厂为例，其生产过程中排放的污水温度可达 50℃ - 60℃ ，蕴含着可观的热能。
生活污水余热同样不可忽视。日常生活中，人们的洗涤、沐浴、烹饪等活动都会产生生活污水，这些污水中包含了人体代谢热、热水使用后的余热等。虽然生活污水的温度相对较低，一般在 20℃ - 30℃，但由于其排放量大且稳定，累积起来的热能总量相当可观。城市的大型居民区每天产生的巨量生活污水，就像一座小型的热能宝库。
污水处理过程本身也会产生热量，其中微生物分解有机物的过程是主要的产热环节。在污水处理站的生物处理池中，好氧微生物和厌氧微生物在分解污水中的有机物时，会进行一系列复杂的生化反应，这些反应会释放出热量。比如在好氧处理阶段，微生物利用氧气将有机物氧化分解为二氧化碳和水，这个过程中会产生大量的热能，使得生物处理池内的污水温度有所升高 。
污水热能利用技术大揭秘
要实现污水热能的有效利用，离不开先进的技术支持。目前，多种创新技术已在工业企业污水处理站中得到应用，为污水热能的回收与转化开辟了新路径。
在工业企业污水处理站中，废热回收技术通过热交换器等设备，将污水中的热量传递给其他需要加热的介质，如生产用水、供暖水等。例如，在某化工企业的污水处理站，利用废热回收技术将处理后的污水热量传递给厂区的供暖系统，满足了部分冬季供暖需求 。废热回收技术的优势在于能直接将废热转化为有用的热能，提高能源利用效率，降低企业的能源成本。它适用于各种产生废热的工业生产场景，可根据不同的废热温度和需求，选择合适的热交换设备和回收方式。
热电联产技术也是污水热能利用的重要手段。该技术将发电和供热过程结合在一起，在发电的同时，利用发电产生的余热进行供热。在污水处理站中，可利用污水热能驱动小型发电机组发电，产生的电能供站内设备使用，余热则用于污泥干燥、加热处理水等环节 。热电联产技术实现了能源的梯级利用，提高了能源的综合利用效率，减少了能源浪费。它适用于对电力和热能都有需求的工业企业，特别是那些污水处理规模较大、热能需求稳定的企业，能为企业带来显著的经济效益和环境效益 。
成功案例见证实力
众多工业企业污水处理站在污水热能利用方面已经取得了显著成效，这些成功案例为其他企业提供了宝贵的借鉴经验。
山西大同某污水处理厂便是其中的典型代表。该厂每日处理污水量高达 5000 立方米，污水温度随季节变化，夏季可达 20℃ ，冬季为 15℃ 。为满足厂区办公楼、5000 平方米车间及厌氧菌车间的供暖需求，热回收系统通过提取污水中的低品位热能，经热力提升满足建筑供暖需求。与传统电锅炉相比，具有高效节能的显著优势，能效比远高于电锅炉，从根本上降低了能源费用。运行过程中不释放任何污染物，能够显著减少温室气体的排放，对改善环境有着重要意义。由于污水温度相对稳定，受外部环境影响小，从而保障了系统的正常运作，长期运营成本也远低于传统供暖措施。实际运行数据显示，在降低资源消耗的同时，缩减了设备维护开销及二氧化碳排放，为处理厂带来了可观的经济效益，极大提高了运营的可持续性 。
在上海，虹桥污水处理厂的污泥低温真空干化高温水源热回收技改项目同样成果斐然。该项目利用污水厂尾水，通过高温水源热回系统收污水中的显热，替代燃气锅炉生产 85°C - 90°C 的高温热水，为污泥脱水干化提供热能 。这一举措实现了对污水厂低品位余热的高效利用，在保证污泥脱水干化效率的同时，极大降低了污泥处理的能耗，实现了污水处理厂减污降碳协同增效。2023 年上半年，该项目同比减少天然气消耗量 53 万立方米，节约天然气费用 237 万元，扣除消耗的电能后，污泥干化能源成本降低 22% 。2023 年上半年系统平均 COP（能效系数）达到 2.78 ，设计工况下，系统全年可回收热量 51103GJ ，节约标煤 341 吨，减少碳排放 745 吨 。
挑战与对策
尽管污水热能利用前景广阔，但在实际推广和应用过程中，仍面临着一系列技术、经济和政策层面的挑战。
技术层面，污水成分复杂是一大难题。污水中往往含有大量的悬浮物、有机物、重金属离子以及各种微生物，这些成分不仅会降低热交换效率，还可能导致设备腐蚀、结垢，严重影响设备的正常运行和使用寿命。例如，在某些化工企业的污水中，含有高浓度的酸性物质和重金属，对热交换器的材质要求极高，普通材质的热交换器很快就会被腐蚀损坏 。目前，虽然已经研发出一些耐腐蚀、抗结垢的材料和技术，但成本较高，限制了其大规模应用。此外，污水热能利用系统的稳定性和可靠性也有待提高，如何确保系统在不同工况下都能高效、稳定地运行，是需要进一步研究解决的问题 。
经济层面，投资成本高是阻碍污水热能利用发展的重要因素。
污水热能利用项目前期需要投入大量资金用于设备购置、系统安装和管网铺设等。以一个中等规模的工业企业污水处理站为例，建设一套污水热回收系统的投资成本可能高达数百万元，这对于一些资金实力较弱的企业来说，是一笔难以承受的开支 。尽管从长期来看，污水热能利用能够降低企业的能源成本，但短期内的高额投资使得许多企业望而却步。此外，污水热能利用项目的运营成本也不容忽视，包括设备维护、能源消耗、人员管理等方面的费用，如何降低运营成本，提高项目的经济效益，是企业关注的重点 。
政策层面，政策支持不足也在一定程度上制约了污水热能利用的发展。目前，虽然国家和地方政府对节能减排、清洁能源利用等方面给予了一定的政策支持，但针对污水热能利用的专项政策还相对较少。缺乏明确的补贴政策、税收优惠政策和技术标准，使得企业在开展污水热能利用项目时缺乏政策依据和指导，增加了项目的不确定性和风险 。同时，不同地区、不同部门之间的政策协调性不够，也影响了污水热能利用项目的顺利推进 。
面对这些挑战，需要多方共同努力，采取有效的解决对策。在技术方面，加大研发投入，鼓励科研机构和企业开展合作，共同攻克污水热能利用中的关键技术难题。研发更加高效、耐腐蚀、抗结垢的热交换设备和材料，提高热交换效率，降低设备维护成本。加强对污水热能利用系统的智能化控制研究，通过物联网、大数据、人工智能等技术，实现系统的智能监测、优化调度和故障预警，提高系统的稳定性和可靠性 。
在经济方面，政府可以通过财政补贴、税收优惠等政策手段，降低企业的投资成本和运营成本。设立专项补贴资金，对开展污水热能利用项目的企业给予一定的资金支持；对污水热能利用设备的生产和销售给予税收减免，降低设备价格；鼓励金融机构为污水热能利用项目提供低息贷款、融资租赁等金融服务，缓解企业的资金压力 。企业自身也应加强成本管理，优化项目设计和运营流程，提高能源利用效率，降低运营成本 。
在政策方面，政府应尽快完善相关政策法规和技术标准体系。制定针对污水热能利用的专项补贴政策、税收优惠政策和产业扶持政策，明确政策支持的范围、标准和方式，提高政策的可操作性和针对性 。建立统一的污水热能利用技术标准和规范，规范市场秩序，促进技术的推广应用 。加强不同地区、不同部门之间的政策协调，形成政策合力，共同推动污水热能利用产业的发展 。
未来蓝图：污水热能的无限可能
展望未来，污水热能利用领域充满了无限的潜力和机遇，有望在多个方面实现重大突破和发展。
在技术创新方面，随着科技的飞速发展，污水热能利用技术将不断取得新的突破。新型的热交换材料和设备将不断涌现，进一步提高热交换效率，降低设备成本和维护难度。例如，纳米材料、智能材料等新型材料可能被应用于热交换器的制造，使其具有更好的耐腐蚀、抗结垢性能，同时提高热能传递效率 。智能化、自动化控制技术也将在污水热能利用系统中得到更广泛的应用，实现系统的精准调控和优化运行，进一步提高能源利用效率和系统的稳定性 。比如，通过人工智能算法对污水热能利用系统进行实时监测和分析，根据不同的工况自动调整设备运行参数，实现能源的最大化利用 。
应用领域的拓展也将成为未来的重要趋势。除了现有的供暖、制冷、工业生产等领域，污水热能还可能在更多领域得到应用。在农业领域，污水热能可用于温室大棚的供暖、土壤加热和灌溉水预热等，为农作物生长创造适宜的环境，提高农作物产量和质量 。在冷链物流领域，利用污水热能为冷库提供冷源，实现制冷系统的节能运行，降低冷链物流的能耗和成本 。污水热能还有望与其他可再生能源，如太阳能、风能等结合，形成多能互补的能源供应系统，提高能源供应的稳定性和可靠性 。
政策支持的加强也将为污水热能利用的发展提供有力保障。随着全球对节能减排和可持续发展的重视程度不断提高，各国政府将出台更多鼓励污水热能利用的政策法规。加大财政补贴力度，对污水热能利用项目给予更多的资金支持；完善税收优惠政策，降低企业开展污水热能利用项目的成本；制定严格的排放标准和能源效率标准，促使企业积极采用污水热能利用技术 。政策的引导和规范将促进污水热能利用市场的健康发展，吸引更多的企业和资本进入该领域 。
面对如此广阔的发展前景，工业企业应积极行动起来，抓住机遇，勇于探索污水热能利用的新路径、新模式。加强与科研机构、高校的合作，共同开展技术研发和创新，提升企业在污水热能利用领域的技术水平和竞争力 。积极参与相关政策的制定和实施，为污水热能利用产业的发展贡献力量 。通过自身的实践和示范，带动更多的企业关注和参与污水热能利用，共同推动工业领域的节能减排和可持续发展 。
成都达源环保工程有限公司在污水处理工程中二十多年的技术迭代，对污水处理过程的节能降耗途径，具有丰富的工程经验。在企业可持续性发展的要求下，达源环保对整体能耗进行技术优化和创新，能耗较传统工艺降低20~30%，运行费用降低30%~40%，持续助力企业绿色发展。欢迎来电咨询：028-85619167 13881748877
