即使是在严寒的冬季污水的温度也一般会维持在10~15℃。大型污水处理厂首次成功利用污水的热能为周边地区的居民和办公楼供暖的经验鼓励人们应该加强这方面的能源利用。

利用空气、水或者土壤作为热源为建筑物供暖的热泵已经成功进入市场了，并已大量用于暖气和热水的生产、供应。而迄今为止很少利用的一种热源就是污水。在较大乡镇的污水主管道网中有着足够可作为热源利用的污水。它们的热能可以通过污水管道热交换器为大型热泵所吸收。

据Ochsner热泵公司介绍，当乡镇、社区居民的人口当量超过1万，污水管道直径超过0.8m，采暖用户就在附近时，污水预热的利用是非常经济的。当污水管道的直径较小时，污水管道和热泵与热能利用点之间的距离最大为200m，当污水管道的直径较大时两者之间的距离可达2km。

图1 Enviro公司为瑞典的乳制品厂Norrmejerier公司开发了一套厌氧污水处理和能源回收再利用的解决方案

由于迄今为止流程工业领域利用污水热能的可能性很小，且因为现有排放污水时始流温度最高65℃的限制，Ochsner公司研发生产了高温热泵——始流温度100℃的热泵。这就在工业领域中开辟了热泵利用的新篇章。

Thermea公司也为工业企业研发生产了高温热泵和制冷机的热能利用方案，这一方案可以产生最低-10℃的低温，而制冷时产生的热能（也包括污水）可达90℃，可为流程工艺热源使用。使用二氧化碳的热泵当然需要对水、空气和其他流体加热的工作介质，但比使用氟碳化物基介质的传统热泵要节约设备驱动时的能源。该系列设备的最大功率可达1000kW，是专门针对工业企业有着较大采暖供热、工艺用热和/或者工艺制冷需求而设计。当企业同时有采暖和制冷需求时，使用这一设备的效率非常高。

当然，在遇到污水含有污垢时热交换器的性能会很快达到极限，传热效率会在短时间内迅速下降。在这一背景条件下，Jaske & Wolf工艺技术公司研发了能够经常自我清洁的热交换器（Dupur热交换器）。

这一解决方案利用智能化的清管系统解决了热交换管表面结垢，需要机械清除污垢的问题。这一管中管热交换器自动除垢的关键部件是一个清管阀，它能够在热交换器工作的同时完成热交换管的除垢清洁。

清管的时间间隔可以用专门的控制软件按需设定，这样就保证了热交换器长时间高效的工作运行。

图2 从污水中回收能源的热泵

热能回收再利用

通常情况下，回收污水中的热能时都要在污水管道底部安装一个热交换器。这种非常简单，但受到许多限制的工艺技术使得许多污水热能回收再利用项目因这一系统的限制而宣告失败。替代这一技术的解决方案就是Huber公司研发的Thermwin热能回收再利用方案，真正的热交换和其他有关步骤不是在污水管道中完成的，相反是在污水管道外进行的。它首先把污水管道中流动的污水导入到筛选设备中，把污水中的污物筛出。这一步工作是非常重要的，一方面防止后面连接的热交换器被堵塞，另一方面可以提高污水热能回收设备的经济性，制造的设备非常紧凑。筛选后的污水进入热交换器中交换热量，交换后的低温污水经回流管和水槽重新流回到污水管道中，其中水槽也承担着把筛出的污物重新送回污水中的任务。

根据Grazer能源机构的计算，这一设备的投资在传统采暖和制冷设备投资的45％~180％之间。与此对应的是减少了30％的运行成本，这样，8年之后即可收回污水热能回收再利用设备的投资了，其在整个使用寿命周期内的运行成本也比传统设备的要低。

Enviro化工技术公司为瑞典的乳制品企业Norrmejerier公司开发了厌氧污水处理和污水热能回收再利用的解决方案，在从乳浆中提取了有价值的蛋白质之后，残留在乳浆中的有机物和乳清渗透液，以及其他生产过程中的废水都经厌氧污水处理后转化为含有能量的生物质，最后都用于生产蒸汽。在这个统筹考虑的能源利用方案中，污水中的热能首先经热交换器和热泵回收、利用起来。流程工艺中集成的生物污水净化处理、生物质回收和能源回收利用以及乳清的排污处理为这一乳制品厂带来了明显的经济效益，并极大提高了企业的能源利用率。