王绍奇工作的十多年时间里，见证了望江大酒店从锅炉供热到污水供热的全过程。虽然他并不十分清楚这污水到底是怎么“变废为宝”的，但他亲眼看到，从室外接进来的污水在管子里转几圈后，居然把供热管道弄热乎了。
从污水中取热供暖，要从哈工大研发的一项设备谈起。
污水中的热从哪来？
水温高
全年变化幅度小
污水，自古就被认为“不可用之水”。多少年来，流淌在城市地下排污管道中的大量生产、生活污水，在经过处理后，统统排向江河湖泊。污水再利用，让污水变成清洁能源，是世界各国市政工程研究人员共同的课题。
把城市污水中的热提取出来，取代电、煤、天然气等传统能源，用于城市供暖、制冷——这个看似简单、操作起来却困难重重的工程耗费了市政工程专家近半个世纪的时间。
直到2003年，哈尔滨工业大学科研团队设计的“污水源热泵系统”成功应用在哈尔滨望江宾馆供热项目，污水供热的理想终于照进现实。
那一年，哈尔滨工业大学市政环境工程学院教授孙德兴正在研究“水源热泵项目”。一次偶然的机会，他得知位于松花江边的哈尔滨望江宾馆要改造供暖系统。这一消息让孙德兴异常兴奋，因为他知道，在公路大桥附近有一处大的污水干渠。“污水+热泵”满足了污水取热的一切要素。于是，他马上与宾馆负责人取得联系，全国第一个污水供热示范项目由此揭开序幕。
孙德兴说，城市污水全年水温变化幅度小，夏季污水水温一般为20℃-28℃，即便是在零下30℃的高寒地区冬季水温也一般保持在9℃-14℃之间，它比江河湖泊中的水热量高，也不会造成浪费，而且再利用不会对环境造成再次污染，几乎达到零排放。
污水供热啥原理？
给城市
安个“冰箱压缩机”
污水是如何通过热泵实现制冷、供暖的呢？孙德兴说：“热泵是一种将低温热源的热能泵入高温热源的装置，其工作原理与冰箱压缩式制冷机一致。”
具体来说，温度较高的污水（10摄氏度左右）流经蒸发器时,将热量传递给蒸发器内的低压液体制冷剂，污水自身温度降低，制冷剂蒸发成气体，并流向压缩机，压缩机将气体制冷剂压缩成高压气体并输送到保温水箱里的冷凝器，高压气体在冷凝器中凝结成液体，并把相变潜热传递给水箱里的水,进而使供热管道内水源温度上升，凝结的液体制冷剂经节流阀减压后再流回蒸发器与污水换热，这样周而复始，实现供暖功能。
实际上，水源热泵原理存在已经上百年，但真正把它应用于实践的却没有几个，孙德兴说。
北欧、日本等国家和地区也曾使用污水实现供热、空调工程，但这类工程都是在走先水处理、后供热的传统路子，在系统中设有两个水处理用的水池，还有机械式的筛滤装置。“水处理的成本要远远地高于所能获得热能的价值，再说在城区建筑附近设置污水池也不可行。这就决定了这类系统没有推广价值。”孙德兴说。因此，类似的工程没有铺开就“胎死腹中”。
污水利用很巧妙：
循环不处理
“原汤化原食”
在孙德兴看来，污水再利用最经济的方法就是不对污水进行任何处理而加以利用。但问题是，城市污水中存在的大量污物诸如烂菜叶、泥沙、粪便以及塑料片、纱布条、头发丝等，足以在几分钟内把传统过滤面设备堵死。新的水处理设备必须承担300公斤/小时以上的污杂物排放量才能符合设备要求。经过反复试验，孙德兴及其学生研发的“城市污水冷热源装置”，其装置内置过滤网，可将污水中大块污物阻隔，将相对清洁的污水接入系统供热，提取热量后，又可将污水反冲回污水系统，带走被阻隔的大块污物，即“原汤化原食”。这种本身对污水不做任何处理的污水处理之道节省了大量处理成本。
2003年10月，赶在当年供暖季之前，第一台污水防阻机制成，11月正式投入望江宾馆供暖系统试运行。从那天起，100吨/小时的污水源源不断地流入污水热泵系统，循环利用过后，又原路排出，12年来从未间断。这个建筑面积超过1.5万平方米的酒店成为在全球范围内第一个成功使用原生污水的建筑。
2004年，第二代污水热泵技术“设置有滚筒格栅的城市污水水力自清装置”研制成功，该设备克服了平板防阻机的诸多缺点。同年，哈尔滨太古商城污水热源系统投用。在王绍奇看来，这项工程带给酒店最大的变化是每年花的钱少了。“过去冬季取暖12个工人三班倒，每年光人工费就至少12万元，燃煤一年要消耗300吨，50多万元，再加上夏季空调制冷，一年费用近百万元。”而自从用上污水热源，不再需要司炉工，不用再买燃煤，唯一花费的就是运行污水热泵机组的电费。“现在一年花60万元，比过去运行成本降低将近一半。”王绍奇说。
污水取热有意义：
节能减排
如同再建城市公园
事实上，从污水中提取热能，它带给人们的不仅仅是节约传统能源消耗，更重要的意义是为清洁能源产业化提上了“快车道”。十多年前，这个“世界首创”的技术设备，让国内外学者茅塞顿开，惊叹不已。
2005年6月15日，黑龙江省科技厅召开“城市原生污水热能资源化工艺与技术项目”鉴定会，与会专家一致认为：“原生污水热能采集装置”和系统的工艺流程与关键技术成果能将该能源有效回收，并在无污染的情况下将其用于建筑物的采暖空调，减轻建筑物采暖空调对常规能源的依赖，解决了以原生污水为热源的热泵应用重大难题，为热泵应用开辟了一条新的途径，该项技术达到“国际领先”水平。
此后，该技术不断在“实践—改良—实践—再改良”过程中前进。如今，哈工大金涛科技股份有限公司推出的特制宽流道板式换热器取代了过去的壳管换热器，并采用新型防腐铝材，无需过滤，无论多大污物均可顺畅通过，且不会在钢壁上结垢，完全满足城市原生污水资源化利用的需要。
利用污水热泵系统技术，每利用一吨污水所获取的热量，相当于燃烧1公斤标准煤所产生的热量。哈工大金涛科技股份有限公司区域经理刘延峰给记者算了一笔账，将1吨水从15℃加热至45℃需要3万卡热量，如果通过电采暖所需成本30.47元，用管道煤气需要27.5元，用柴油锅炉成本为25.26元。而污水源热泵的成本只有7.22元，比最常见的燃煤取暖便宜3/4。
据统计，全国废污水排放总量按年平均4%的增长速度逐年增长。如果对全国废污水排放总量的一半进行利用，其转化的热能能够满足5亿平方米建筑供暖制冷需要，每年可节省标准煤500万吨以上。
作为国内污水源热泵系统“领头羊”，哈工大金涛科技有限公司目前已在全国30多个城市开展上百个项目。其中，既有北京、天津、大连等一线城市，也有佳木斯、临汾、太原等中小城市，项目涉及居民小区、机关、写字楼、大学、汽车4s店、机场、污水处理厂等商住建筑。
“山西太原的一个项目超过100万平方米，是目前最大的一个项目。这些项目每年可节省标准煤20万吨，减排60万吨排放物，相当于为这些城市再造了2000公顷森林植被。可以说，每建一个项目，就是再建了一个城市公园。”刘延峰说。
现实与理想的差距：
污水利用
仍面临多重考验
2004年，尽管耗费了350万元改造污水源热泵供热系统，但道外太古商城项目在运行了几年后却因种种原因“下了马”。如今，这栋建筑面积34000平方米的大厦走回原路，并入集中供热热网。
实际上，这并不是孤例。孙德江承认，在全国污水热源示范工程中，有些项目并不成功，“2008年，石家庄缔景城项目冬季供暖不达标，许多居民因此投诉物业。”
和太古商城一样，造成项目不完善的原因并不是技术本身，而是“人祸”。“有时候，施工方为了省钱，安装设备时偷工减料，降低了热能转换、传导的效率，导致污水供热系统无法满足供暖需要。”孙德江说。“热泵好，源难找”，合适的污水源也成为制约该项目的决定性因素。孙德江说，如果为一万平方米的建筑供热，需要100立方米/小时污水。即一栋大厦的供热需要10栋大厦的生活污水排放量来维持供热使用。而我市每天产生90万吨生活污水，这个数字只够1栋大厦1年供热使用。而且，供热区域附近必须有足够集中的污水源，距离太远或分散就失去了利用的价值。哈尔滨污水处理厂就因为远离市区及建筑群而无法应用该设备。
此外，设备初期投入成本过大也是该项目进展缓慢的原因之一。孙德江说：“每铺设一平米设备的成本是六七十元，一个建筑面积一万平方米的建筑物，其设备成本在200万元左右。”虽然从5-10年的长远周期看，初期投入成本远远低于包烧费累积成本。但对于只关注眼前利益的大部分开发商来说，很难承担如此巨大的资金。而对于那些既有建筑，改造起来难度就更大。
“掘金”江河湖海：水源热能“上位”
有望吹散雾霾
据统计，燃煤供热、空调制冷的能耗占社会能源消费总量的30%，并引发严重的环境污染。从2012年冬季开始，以pm2.5为代表的雾霾天给许多都市人的生活蒙上阴影。
按照国家能源发展规划，到2020年，我国单位国内生产总值二氧化碳排放量比2005年下降40%-45%，实现能源梯级利用。让非清洁水源产生的热能应用于建筑供暖、制冷以及未来发电工程，真正实现可再生能源综合开发利用。未来，水源热能等可再生能源将取代传统化石能源，成为未来主要应用的能源之一。
面对国家鼓励清洁能源的利好政策，国内许多地方已经对污水供热“开了绿灯”。吉林、山西、河北等省份对节能环保项目都有节能补贴。因此，在金涛公司的项目中，这三个省份的工程几乎占了一半。“政府有鼓励，开发商当然乐意干，实际得实惠的还是老百姓。”刘延峰说。
实际上，城市污水只是非清洁水源中的一小部分，江、河、湖、泊以及工业生产中的各类废水或工艺循环水都是非清洁水源的一分子。研究人员正在试图把这些水源“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、沿江城镇，同样也可以利用江河湖泊里的水源，甚至我市的马家沟、何家沟、信义沟都可以加以利用。甚至工业用钢渣水也能物尽其用。”刘延峰说。
刘延峰说：“今年我们就要接一个海水供暖制冷的项目。到那时，水源热泵项目不仅局限在北方城市，也可以在南方沿海城市铺开。”
