一边是大量的城市污水需要净化处理,另一边是供热企业消耗大量煤炭、天然气等能源给居民供热。
在青岛能源热电集团第一热力有限公司的闲置煤库里,刚刚建成的6台7兆瓦的水源热泵机组,却将二者连接在一起,污水净化后的再生水继续发挥“余热”,将为市政供热提供源源不断的清洁热源。
日前,由青岛能源集团与青岛水务集团联合打造的李村河再生水清洁能源利用项目(一期)投产试运行。整个项目预计年利用再生水2160万立方米,供应热量54.4万吉焦。这是山东省首个再生水热源接入市政供热管网的“水”“热”联供项目,也成为青岛在污水资源化利用与清洁能源耦合发展领域的重大突破。
从浇灌花草、生态补水到城市供热,作为城市“第二水源”的再生水,具备了“资源性”和“能源性”的双重属性。青岛通过构建“再生水+清洁能源”梯级循环利用体系,实现了水资源与能源的协同高效利用,延展了再生水利用的广阔空间,实现了从“治污”向“资源化”再到“能源化”的跨越。
两大国有企业协同创新
位于第一热力公司的闲置煤库,经过资源盘活,如今成了李村河再生水清洁能源利用项目的“能量转换站”。新建的6台水源热泵机组已完成调试,深埋于地下的400米高温回水管道和1400米再生水输送管道搭建起稳定高效的能源输送网络,将在供暖季开启时派上大用场。
与第一热力公司一路之隔的李村河污水处理厂,是青岛市规模最大的污水处理厂,日处理污水能力达到30万吨。过去这些净化后的再生水,大多用于工业冷却、城市绿化、市政保洁、河道补水等。其实,花了大力气净化的再生水,潜能远不止这些。
“再生水的温度相对稳定,波动范围远小于空气温度。”青岛水务能源发展有限公司总经理刘潇雨告诉记者,冬天产出的再生水平均温度比气温高十几摄氏度,而夏天又比气温低,因此利用再生水“冬暖夏凉”的特性,经过水源热泵系统进行供热或制冷,成了一种绿色无污染、经济又高效的取能方式。
李村河再生水清洁能源利用项目就创新采用先进的污水源热泵技术与热网回水加热模式,将李村河污水处理厂生产的再生水作为热源,利用水源热泵系统提取再生水的余热,为第一热力公司一次供热网回水进行补热,将水温从45摄氏度提升到55摄氏度,最终并入热力管网用于市政供热。
刘潇雨说,整个提取转换热量的过程类似于空调,再生水、使用介质及供热用水都是独立循环,相互之间没有直接接触。这一过程中,再生水扮演了“热源”的角色,在整个水循环体系中属于“再就业”,为城市绿色发展注入了新的动力。
青岛能源水务投资有限公司总经理冉令国介绍,第一热力公司整个供热季供应热量约400万吉焦,而这一清洁能源利用项目预计年利用再生水2160万立方米,供热量达54.4万吉焦,减排二氧化碳3万吨。项目一期投产后,可实现部分区域负荷的替代,二期预计于2026年10月具备投产运行条件。
被取走热量的再生水,还可以继续用于为城市河道补水、绿化浇灌及道路冲洗等,“一水多用”实现水资源梯级循环利用。
相较于天然气、煤炭等能源,再生水作为低成本、环保热源,有效降低了企业运行成本,还拓展了再生水利用新场景。这一项目的落地,成为水务集团与能源集团两大国有企业协同创新的典型案例。青岛通过开发再生水取热耦合城市热网等一系列创新技术,不仅实现了绿色供热与节能降碳,还为城市能源绿色低碳转型提供了全新范式与可推广复制的合作模式。
推进管网“补短板、强弱项”
依托再生水源热泵技术,青岛开启“污水链”向“能源链”转化实践。
再生水源热泵技术,是一种利用污水或再生水源作为冷热源的高效节能技术,是可再生能源利用的重要形式之一。
实际上,早在20世纪70年代,再生水供暖技术就在欧洲投入使用。近年来,我国西安、沈阳、长沙、常州、北京等地也相继建设了若干试点工程,但是相比大量的污水处理设施和广阔的制冷采暖需求,目前的再生水供暖设施规模还是很小。
在青岛,自2010年起,青岛海湾中水有限公司深挖水源“热”清洁能源,开始探索利用污水源热泵供热技术进行集中供热,陆续向联城海岸小区、海尔科技中心、麦岛金岸小区、金茂湾小区及橡胶谷等水源热泵项目供送再生水,利用温差进行供热或制冷,惠及居民近万户。
“进来的是污水,出去的全是‘宝贝’,如今污水成了‘香饽饽’。”青岛水务集团环境能源有限公司经营发展部部长丁志钢说,除了提供热源,他们还为部分热电企业提供高品质再生水,满足企业脱硫、热网补水等工业用水需求,每年可节约自来水约200万吨。
2024年,全市污水资源化利用的再生水超过5.16亿立方米,利用率达到60.35%。那么,再生水从“水源”到“能源”还有多长的路要走呢?
丁志钢表示,与传统技术相比,再生水制冷供热技术有着诸多优势,但也受到管网建设等限制。由于该技术需要以再生水为水源,长距离调水不仅提高了管网铺设等建设成本,还会使水温变低,降低热能的有效利用率。因此,水源热泵项目要与污水处理厂比邻而建更具可行性。
针对再生水利用“痛点”“堵点”,青岛水务集团积极推进再生水管网“补短板、强弱项”,计划打造再生水“四横三纵”环状管网;持续拓展再生水应用场景,从“生态、资源、能源”三个方面优化产业布局,逐步形成再生水“多层次、多领域、多业态”的多元化利用发展格局。

