陽光望江大酒店工程部經理王紹奇怎么也不會想到自己會天天與污水“打交道”。“剛上班那會兒，燒鍋爐的老師傅就告訴我，在賓館附近有一處城市污水干渠。夜深人靜的時候，甚至能聽見腳下嘩嘩的流水聲。”雖然近在咫尺，但誰也沒把它跟供暖扯上關系。

王紹奇工作的十多年時間里，見證了望江大酒店從鍋爐供熱到污水供熱的全過程。雖然他并不十分清楚這污水到底是怎么“變廢為寶”的，但他親眼看到，從室外接進來的污水在管子里轉幾圈后，居然把供熱管道弄熱乎了。

從污水中取熱供暖，要從哈工大研發的一項設備談起。

污水中的熱從哪來？

水溫高

全年變化幅度小

污水，自古就被認為“不可用之水”。多少年來，流淌在城市地下排污管道中的大量生產、生活污水，在經過處理后，統統排向江河湖泊。污水再利用，讓污水變成清潔能源，是世界各國市政工程研究人員共同的課題。

把城市污水中的熱提取出來，取代電、煤、天然氣等傳統能源，用于城市供暖、制冷——這個看似簡單、操作起來卻困難重重的工程耗費了市政工程專家近半個世紀的時間。

直到2003年，哈爾濱工業大學科研團隊設計的“污水源熱泵系統”成功應用在哈爾濱望江賓館供熱項目，污水供熱的理想終于照進現實。

那一年，哈爾濱工業大學市政環境工程學院教授孫德興正在研究“水源熱泵項目”。一次偶然的機會，他得知位于松花江邊的哈爾濱望江賓館要改造供暖系統。這一消息讓孫德興異常興奮，因為他知道，在公路大橋附近有一處大的污水干渠。“污水+熱泵”滿足了污水取熱的一切要素。于是，他馬上與賓館負責人取得聯系，全國第一個污水供熱示范項目由此揭開序幕。

孫德興說，城市污水全年水溫變化幅度小，夏季污水水溫一般為20℃-28℃，即便是在零下30℃的高寒地區冬季水溫也一般保持在9℃-14℃之間，它比江河湖泊中的水熱量高，也不會造成浪費，而且再利用不會對環境造成再次污染，幾乎達到零排放。

污水供熱啥原理？

給城市

安個“冰箱壓縮機”

污水是如何通過熱泵實現制冷、供暖的呢？孫德興說：“熱泵是一種將低溫熱源的熱能泵入高溫熱源的裝置，其工作原理與冰箱壓縮式制冷機一致。”

具體來說，溫度較高的污水（10攝氏度左右）流經蒸發器時,將熱量傳遞給蒸發器內的低壓液體制冷劑，污水自身溫度降低，制冷劑蒸發成氣體，并流向壓縮機，壓縮機將氣體制冷劑壓縮成高壓氣體并輸送到保溫水箱里的冷凝器，高壓氣體在冷凝器中凝結成液體，并把相變潛熱傳遞給水箱里的水,進而使供熱管道內水源溫度上升，凝結的液體制冷劑經節流閥減壓后再流回蒸發器與污水換熱，這樣周而復始，實現供暖功能。

實際上，水源熱泵原理存在已經上百年，但真正把它應用于實踐的卻沒有幾個，孫德興說。

北歐、日本等國家和地區也曾使用污水實現供熱、空調工程，但這類工程都是在走先水處理、后供熱的傳統路子，在系統中設有兩個水處理用的水池，還有機械式的篩濾裝置。“水處理的成本要遠遠地高于所能獲得熱能的價值，再說在城區建筑附近設置污水池也不可行。這就決定了這類系統沒有推廣價值。”孫德興說。因此，類似的工程沒有鋪開就“胎死腹中”。

污水利用很巧妙：

循環不處理

“原湯化原食”

     在孫德興看來，污水再利用最經濟的方法就是不對污水進行任何處理而加以利用。但問題是，城市污水中存在的大量污物諸如爛菜葉、泥沙、糞便以及塑料片、紗布條、頭發絲等，足以在幾分鐘內把傳統過濾面設備堵死。新的水處理設備必須承擔300公斤/小時以上的污雜物排放量才能符合設備要求。

經過反復試驗，孫德興及其學生研發的“城市污水冷熱源裝置”，其裝置內置過濾網，可將污水中大塊污物阻隔，將相對清潔的污水接入系統供熱，提取熱量后，又可將污水反沖回污水系統，帶走被阻隔的大塊污物，即“原湯化原食”。這種本身對污水不做任何處理的污水處理之道節省了大量處理成本。

2003年10月，趕在當年供暖季之前，第一臺污水防阻機制成，11月正式投入望江賓館供暖系統試運行。從那天起，100噸/小時的污水源源不斷地流入污水熱泵系統，循環利用過后，又原路排出，12年來從未間斷。這個建筑面積超過1.5萬平方米的酒店成為在全球范圍內第一個成功使用原生污水的建筑。

     2004年，第二代污水熱泵技術“設置有滾筒格柵的城市污水水力自清裝置”研制成功，該設備克服了平板防阻機的諸多缺點。同年，哈爾濱太古商城污水熱源系統投用。

在王紹奇看來，這項工程帶給酒店最大的變化是每年花的錢少了。“過去冬季取暖12個工人三班倒，每年光人工費就至少12萬元，燃煤一年要消耗300噸，50多萬元，再加上夏季空調制冷，一年費用近百萬元。”而自從用上污水熱源，不再需要司爐工，不用再買燃煤，唯一花費的就是運行污水熱泵機組的電費。“現在一年花60萬元，比過去運行成本降低將近一半。”王紹奇說。

污水取熱有意義：

節能減排

如同再建城市公園

事實上，從污水中提取熱能，它帶給人們的不僅僅是節約傳統能源消耗，更重要的意義是為清潔能源產業化提上了“快車道”。十多年前，這個“世界首創”的技術設備，讓國內外學者茅塞頓開，驚嘆不已。

2005年6月15日，黑龍江省科技廳召開“城市原生污水熱能資源化工藝與技術項目”鑒定會，與會專家一致認為：“原生污水熱能采集裝置”和系統的工藝流程與關鍵技術成果能將該能源有效回收，并在無污染的情況下將其用于建筑物的采暖空調，減輕建筑物采暖空調對常規能源的依賴，解決了以原生污水為熱源的熱泵應用重大難題，為熱泵應用開辟了一條新的途徑，該項技術達到“國際領先”水平。

此后，該技術不斷在“實踐—改良—實踐—再改良”過程中前進。如今，哈工大金濤科技股份有限公司推出的特制寬流道板式換熱器取代了過去的殼管換熱器，并采用新型防腐鋁材，無需過濾，無論多大污物均可順暢通過，且不會在鋼壁上結垢，完全滿足城市原生污水資源化利用的需要。

利用污水熱泵系統技術，每利用一噸污水所獲取的熱量，相當于燃燒1公斤標準煤所產生的熱量。哈工大金濤科技股份有限公司區域經理劉延峰給記者算了一筆賬，將1噸水從15℃加熱至45℃需要3萬卡熱量，如果通過電采暖所需成本30.47元，用管道煤氣需要27.5元，用柴油鍋爐成本為25.26元。而污水源熱泵的成本只有7.22元，比最常見的燃煤取暖便宜3/4。

據統計，全國廢污水排放總量按年平均4%的增長速度逐年增長。如果對全國廢污水排放總量的一半進行利用，其轉化的熱能能夠滿足5億平方米建筑供暖制冷需要，每年可節省標準煤500萬噸以上。

作為國內污水源熱泵系統“領頭羊”，哈工大金濤科技有限公司目前已在全國30多個城市開展上百個項目。其中，既有北京、天津、大連等一線城市，也有佳木斯、臨汾、太原等中小城市，項目涉及居民小區、機關、寫字樓、大學、汽車4s店、機場、污水處理廠等商住建筑。

“山西太原的一個項目超過100萬平方米，是目前最大的一個項目。這些項目每年可節省標準煤20萬噸，減排60萬噸排放物，相當于為這些城市再造了2000公頃森林植被。可以說，每建一個項目，就是再建了一個城市公園。”劉延峰說。

現實與理想的差距：

污水利用

仍面臨多重考驗

2004年，盡管耗費了350萬元改造污水源熱泵供熱系統，但道外太古商城項目在運行了幾年后卻因種種原因“下了馬”。如今，這棟建筑面積34000平方米的大廈走回原路，并入集中供熱熱網。

實際上，這并不是孤例。孫德江承認，在全國污水熱源示范工程中，有些項目并不成功，“2008年，石家莊締景城項目冬季供暖不達標，許多居民因此投訴物業。”

     和太古商城一樣，造成項目不完善的原因并不是技術本身，而是“人禍”。“有時候，施工方為了省錢，安裝設備時偷工減料，降低了熱能轉換、傳導的效率，導致污水供熱系統無法滿足供暖需要。”孫德江說。

“熱泵好，源難找”，合適的污水源也成為制約該項目的決定性因素。孫德江說，如果為一萬平方米的建筑供熱，需要100立方米/小時污水。即一棟大廈的供熱需要10棟大廈的生活污水排放量來維持供熱使用。而我市每天產生90萬噸生活污水，這個數字只夠1棟大廈1年供熱使用。而且，供熱區域附近必須有足夠集中的污水源，距離太遠或分散就失去了利用的價值。哈爾濱污水處理廠就因為遠離市區及建筑群而無法應用該設備。

此外，設備初期投入成本過大也是該項目進展緩慢的原因之一。孫德江說：“每鋪設一平米設備的成本是六七十元，一個建筑面積一萬平方米的建筑物，其設備成本在200萬元左右。”雖然從5-10年的長遠周期看，初期投入成本遠遠低于包燒費累積成本。但對于只關注眼前利益的大部分開發商來說，很難承擔如此巨大的資金。而對于那些既有建筑，改造起來難度就更大。

     “掘金”江河湖海：

水源熱能“上位”

有望吹散霧霾

據統計，燃煤供熱、空調制冷的能耗占社會能源消費總量的30%，并引發嚴重的環境污染。從2012年冬季開始，以pm2.5為代表的霧霾天給許多都市人的生活蒙上陰影。

按照國家能源發展規劃，到2020年，我國單位國內生產總值二氧化碳排放量比2005年下降40%-45%，實現能源梯級利用。讓非清潔水源產生的熱能應用于建筑供暖、制冷以及未來發電工程，真正實現可再生能源綜合開發利用。未來，水源熱能等可再生能源將取代傳統化石能源，成為未來主要應用的能源之一。

面對國家鼓勵清潔能源的利好政策，國內許多地方已經對污水供熱“開了綠燈”。吉林、山西、河北等省份對節能環保項目都有節能補貼。因此，在金濤公司的項目中，這三個省份的工程幾乎占了一半。“政府有鼓勵，開發商當然樂意干，實際得實惠的還是老百姓。”劉延峰說。

實際上，城市污水只是非清潔水源中的一小部分，江、河、湖、泊以及工業生產中的各類廢水或工藝循環水都是非清潔水源的一分子。研究人員正在試圖把這些水源“因地制宜”地加以利用。“在沿海城市，可以用海水供暖、制冷；在沿湖、沿江城鎮，同樣也可以利用江河湖泊里的水源，甚至我市的馬家溝、何家溝、信義溝都可以加以利用。甚至工業用鋼渣水也能物盡其用。”劉延峰說。

劉延峰說：“今年我們就要接一個海水供暖制冷的項目。到那時，水源熱泵項目不僅局限在北方城市，也可以在南方沿海城市鋪開。”