引言
污水源热泵系统作为水源热泵的一种，是以污水作为低品位热源，通过与热泵内的循环工质进行热交换，获取高品位的热量，用于建筑物冬季供暖、夏季空调和全年热水供应的一种热泵系统形式，城市污水是一种优良的低温余热源，在整个采暖期间水温波动不大，是热泵理想低温热源。冬季，污水温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高；而夏季水体温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷和冷却塔系统，机组效率提高。空调和热水作为综合的主要耗能系统，占城市总能耗的比例超过50％，项目凭借靠近城市污水处理厂的地理优势，就近利用城市污水的低品位热能，采用污水源热泵系统预热生活热水，节能效果明显。
1城市污水治理的重要性
保护城市生态环境可有效推进我国城市化建设。随着城市化建设规模的不断扩大，城市工业化发展速度加快和人口爆发式增长，造成了严重的城市水资源短缺问题，城市环境保护和水资源管理迫在眉睫，尤其是城市污水治理方面的问题。现阶段，城市污水主要来源于工业化生产废水和城市居民生活废水等，污水的不合理排放会造成周边水域水体污染，影响生态环境中的生物，同时污水的不合理排放会污染大气环境，进而危害人们的生命健康。整体而言，城市污水治理工作不到位会影响周边居民的居住环境，影响人们生活质量的提升。由此可见，城市污水治理工作是城市化建设中重中之重。城市污水治理工作的有效性可促进城市水资源的循环利用，缓解城市用水短缺的压力，同时也能改善城市面容，保护城市生态环境。总之，相关部门单位应加大对城市污水治理工作的重视力度，创新污水治理管理方式，为保障我国城市环境质量奠定坚实的基础。
2城市污水处理的常见技术手段
2.1生物膜处理技术
生物膜技术在城市污水处理工作中十分常见，该技术又被称为固定膜法，该技术是利用好氧生物处理技术特点实现污水的净化，在实际应用过程中，其污水处理效果较好，但工艺流程较为复杂。一般而言，污水处理工作人员会将微生物生长的聚集载体放置在构筑物内部，通过对构筑物内部充氧使微生物生长的聚集载体表面逐渐形成一层微生物含量较高的膜。好氧污水以固定流速流入构筑物内部时，污水会与微生物生长聚集载体表面的膜进行反，污水中的有机物会被生物膜中的微生物有效分解与吸收，以此净化水体。而微生物生长聚集载体表面的膜也会因污水中有机物的喂养而不断繁殖并逐渐发生形变，若有机物大量积攒在生物膜外壁，其外壁会随着生物膜形变而出现自然脱落的现象，而暴露出的微生物生长聚集载体表面又会因污水中大量的有机物而重新生长出生物膜，上述过程不断重复，从而使污水得到净化。生物膜污水处理技术适用于需要多次循环处理且污水组成成分复杂的污水处理过程。
2.2物理处理法
城市居民生活污水的处理方法主要是物理处理法，该技术操作相对比较简单，未来的应用前景也十分广阔。利用物理法处理城市污水需要先经过预处理阶段，通过合理管控可以有效去除污水中的悬浮物。城市生活污水中食物残渣数量是最多的，因此采用物理方式可以有效清除污水上层的污染物，从而为后续的污水治理奠定基础。物理处理法一般是采取混凝沉淀技术处理污水，由于不同类型城市污水的来源和特征都存在明显差异，因而预处理阶段工作人员所选取的技术形式也不同。
3污水源热泵技术在城市污水热能回收中的应用现状与研究进展
3.1污水源水质及污水流动与换热特性研究
污水的流动与换热特性是污水源热泵系统设计的基本依据和关键参数。然而，污水物性参数取值难度大，缺乏合理的设计计算模型。长期以来，工程实践中常套用清水的流动与换热特性，清水与污水的物性差异很可能导致设计的污水源热泵系统可靠性差、运行能耗高。对城市污水进行了流变特性测定和圆管流动换热实验，得到了城市污水圆管层流热力入口段和紊流段的换热准则关联式。在某污水源热泵工程现场开展了污水管内流动换热特性实验，证实了污水在管内流动具有非牛顿幂率流体特性，并提出了管内污水沿程阻力系数变化规律关联式、温度场分布通用式、热阻通用式等一系列污水流动和传热特性计算公式。搭建了原生污水换热特性的试验系统，通过分析实验数据建立了污水在水平管内流动的传热模型。建立了原生污水管内湍流流动换热的数学模型，并通过实验证实了其适用性。上述研究工作有助于揭示污水管内流动与换热的规律，推动了污水换热相关的计算方法发展，为完善污水源热泵系统设计提供了理论依据。
3.2防腐蚀研究
污水源热泵系统的防腐蚀研究主要集中在耐蚀材料和涂层保护两方面。换热器按其材质可分为金属换热器和非金属换热器。金属换热管有较高的传热系数，但污水中的氨和铵离子会腐蚀铜合金，氯离子会腐蚀碳钢、不锈钢、铝合金等。钛合金耐腐蚀性能好，但加工复杂、价格昂贵。非金属换热器主要由各类塑料、铝塑复合塑料管材制成，耐腐蚀性能好，但传热系数和机械强度较低。近年来，换热器材质的研究大多集中于聚合物基复合材料的开发，通过向基体聚合物中填充具备高传热系数的填充剂以制备兼顾导热性和耐腐蚀性的新型材料。当材料尺寸减小到纳米水平时，其导热性会大幅提高，因此，填充纳米金属氧化物、纳米陶瓷微粒、碳纳米材料（碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯等）的导热复合材料研究备受关注。对换热器管材表面进行保护处理也是常见的防腐蚀方法，尤其适用于金属换热器。近年来，研究人员通过向生漆、环氧树脂、环氧酚醛树脂、有机硅树脂、聚苯硫醚树脂等传统聚合物涂料中添加具有高导热系数的填料粒子，如石墨、氧化铝、氧化硅、氮化硅等，制备出多种新型导热防腐涂料，并施用于换热器表面，取得了良好的防腐蚀效果。
结束语
与传统燃气热水机组相比，采用污水源热泵制备生活热水整个系统较复杂，控制管理繁琐，初期设备投资增加较多，但运行费用明显降低，通过对项目的技术经济比较，在靠近城市污水处理厂的建筑采用污水源热泵系统预热生活热水，具有较好的经济效益和环境效益。
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