译文：废水作为能源载体的潜能

王怡鹏

摘要：紧接着提高水务部门能源效率之后，产生了一种水可以作为能源载体的新的概念。市政废水是化学能源的潜在来源。也就是说污泥消化中的有机碳可以被保留作为沼气。化学能源的回收可以通过高的有机碳率和最大化污泥消化或者源分类和厌氧处理。甚至可以说，家庭废水是热能的一个来源。通过温水保存和热回收，例如通过淋浴热交换器，大量的能量可以从水循环中得到保存或者回收。水还是一种重要的可再生能源来源，也就是地表热能储备。这些系统在荷兰发展迅速，能源潜能巨大。

关键词：能源生成和回收 有机碳 沼气 热能 地下热能 垃圾（废水）

1引言

气候变化对水务部门提出了在其运作中优化能源使用和减少温室气体排放的挑战。产水和处理水中能源计量的例子增长迅速。全球水研究联合会提出了水产业中能源效率最佳做法的纲要。在荷兰，饮用水公司用基准问题测试他们的能源消耗和能源有效的生产技术和优化供水管网。废水处理行业在2008年决定参与和荷兰政府的关于能源效率的长期协议，这项协议旨在在接下来的十二年里实现能源效率提高30%的目标。降低能源使用的措施，例如气泡曝气和通风控制系统，正在新的废水处理工厂中成为普遍的实践。

为了降低水务部门的碳排放量，对于能源效率措施的关注是十分需要的。然而，由于需要更先进的和能源密集型处理来执行要求和质量标准来适应气候变化是可以预见的，因而更重要的提高十分有必要

在水务部门，现在的环境政策产生了需要提高污水质量但与此同时在水处理的实施中降低能源消耗的悖论[1].城市废水处理指示等立法使得欧盟的污水处理厂产生了额外的除氮和除磷活动。针对于下水道溢流的有针对性的活动也产生了更多废水涌向污水处理厂，更增加了能源消耗。水框架指令旨在实现所有水环境的好的生态水平和消除由于危险物质产生的污染。对于激素和药渣的消除可能需要在饮用水生产和污水处理厂在不远的将来使用很先进的能源密集型处理过程的条款。hoibye等人[2]估计co2排放从额外的处理步骤中会增加0.12e/m3来执行水框架指令（增加大概10%）。

除此，气候变化本身也会引起饮用水生产中高的能源消耗。干旱，暴雨，海水侵入地下水盐化，例如，将会降低水资源的可得性和质量。替代资源（含盐地下水，废水）的可能使用将会需要能源深度处理过程。

很明显，能源优化还不够。将来需要在整个的水循环中使用一个新的综合的方法。我们需要将水这种可再生能源视为碳能源和热的载体的新概念。这篇文章定量地综述了在家庭水循环中能量回收和产生对于减缓气候变化的可能。

2. 水务部门的能源使用和碳排放

饮用水的生产和供给，污水的运输，，废水的处理需要能量来抽气，充气等。在表1，看到了德国公共水务部门的能量消耗（数据来源于frijins等人）[4].飲用水的生产和供给平均使用的能源是

0.5 kWh/m3 ，对于废水处理，是人均消耗26.6kwh。

产能

用电

天然气

产生沼气

TJ/ya

MJ/每单元

饮用水

789

395

3550

4.5 MJ/m3

地下水

1928

212

1910

1 MJ/m3

废水处理

1928

583

30.2

77.4

8150

4.2 MJ/m3 （334 MJ/p.e.）

温自来水

2000

2770

105，700

14，580 MJ/house

a ：一次能源：1kwh=9.0mj 1Nm3 天然气=31.65MJ， 1Nm3 沼气=5MJ （TJ=106 MJ） b估计基于用电加热自来水的百分比

图1荷兰水循环中的碳排放贡献率（不包括住宅温水使用）

因此，荷兰的水产业部门中的总的一次能源消耗是13600TJ/y. 废水处理系统中来自污泥消化的沼气产生的能量也被包含。不包括污泥最终处理的能源需求（焚化和干燥）。也不包括使用化学物质的间接能源需求。

在房子里温暖自来水的能源需求是整个水生产和处理能源需求的八倍：对于荷兰来说大概是105，700tj/y。这大概相当于每年750万吨的co2.

在水产部门的总能源消耗带来的全球变暖的潜在影响是每年934，800吨co2。能源使用占据了水务部门碳排放量的56%（见图1）。另外的对于碳排放贡献比较大的就是过程排放（甲烷和氮气）和间接排放（化学品和机构使用的能源）。总的来说，荷兰的公共水务部门的碳排放据估计是167万吨co2每年，或者是生活用水中co2为1.5kg每立方米[4]。当与荷兰的总的碳排放比较（每年21200万吨co2）和其他产业比如工业或者交通行业比较，水务部门的碳排放是很小的。过程排放中ch4和n2o的突出贡献强调了考虑措施来降低排放的重要性（firjin等人观点[4]）.在这篇论文中，主要关注在能源使用和从水中获取能源的可能性。

3. 作为能源载体的水

水和废水，或者最好叫做资源水，由于包含水，营养物和能量因而有价值。表2展示了水作为能量载体的例子的总体概述。在这篇论文，我们恰当地讨论了下述案例，水有很高的能源产生，回收和储存的潜能。

？？ 有机碳：通过沼气产生的化学生物能源的回收

热能（废水中的热能回收）

地表热能能（地下水作为可持续的能源来源）

在接下来的部分，我们展示了废水中化学能和热能的的潜力。理论上最大化潜能和实际上真实的潜能都将被探讨到。

4. 化学能源回收

废水富含有机物因而是碳能源的载体。在现在的实践中，这种能源只是被部分回收。与此同时，通常的活化污泥处理工厂通风时会消耗大量能源。在氧化过程中，cod中的化学能源作为新陈代谢耗费的能量被损失了。一部分能量在污水消化过程被回收。在荷兰的许多污泥处理设备，污泥消化是非常常见的实践，在2006年生产了9500nm3沼气（或者2215tj的潜在价值）这些沼气在一个多功能的热量和能量系统转化成电能（143 MW h）和热能（用来加热消化反应器）。有预处理和污泥消化的废水处理工厂较之没有污泥消化的工厂的一般净能源消耗减少40%。

使用厌氧处理的系统可以回收更多的能源。直接厌氧处理的主要问题是污水太过稀释不能达到最优消化，在适宜温度下，产生大量甲烷（高达40%[7]）溶解在污水中。这些溶解的甲烷最终导致了气候变化。实际上，不受控制的的厌氧处理系统比方说化粪池，下水道，咸水湖，或者未处理的废水，释放大量的ch4排放[8].合理控制的厌氧处理和污水消化，使得甲烷泄漏最小化同时优化沼气的使用，显著地减少了温室气体排放。沼气使用不仅减少了ch4排放也考虑到化石能源产生co2的减少，而这部分化石能源在其他方面十分需要。

表格2水作为能源载体的例子

能源类型

描述

应用

有机碳

废水处理厂生产的污泥可以被消化，也就是说产生沼气或者焚化

污泥消化是常见的实践。最大化的集中有机碳，高效沼气转换，联合消化污泥。在这篇文章中会深入探讨。

热能

房子里的热水流向下水道花了下水道，可以回收

热能

热回收在房屋主要应用在新型住宅区。热回收在废水处理厂才刚刚出现。在这篇文章中会深入探讨。

热下热能

地下储存的热能用于运输制冷和低温加热与热泵相结合。有开放（含水层ATES）和封闭（钻孔BTES）热

能量存储系统

增长迅速，大多数ATES工程是在大型建筑比较常见。

地表热能

深层地下的热能用于加热。

技术在增长，但是仍处于初级阶段。

水力发电

水电是由通过重力作用下降的水力发电产生的。

在全世界都有大型水电系统在运行。

潮汐能

潮汐能是一种将潮汐的能量转换成电能的水力发电，。

只在欧洲法国有一个大型的潮汐发电站。

动能

在大规模的水力管理系统中，小型水电或微型发电机系统可以从水流中回收动能。

只有一些例子，应用于水库和污水排放口。

藻类

废水可以通过生物量生产的藻类来分解。

池塘和光合反应器中的藻类种植正在被用来研究作为生物能源来源。

生物电

为生物燃料电脑吃使用细菌作为催化剂来氧化有机物质和无机物质来产生电流。

只有关于从废水中生产生物电的研究

渗透性

蓝色能源。来通过混合不同盐浓度的水流获取能源有巨大的潜力。这种盐度差能源在淡水流流入海中的地方可以实现。通过这种方式，可以由反向电渗析生成电力。

全球范围内河流流向大海产生的理化能源潜能据估计为2.5TW.实验表明河流有产生每立方米1.2MJ的能源潜能。荷兰的Afsluitdijk 设想建立一个中等规模的蓝色能源工厂。

氢能

从水中获取氢，需要通过电解获取能源。

H 2只是一种能量载体，最好是通过例如风力涡轮机等可再生技术生产。通过暗发酵技术，H 2可以从废水污泥中生产出来。

4.1废水中有机碳的潜在能源价值

甲烷的生产是由废水中可降解有机部分 （BOD和COD）数量决定的。影响CH 4生产的因素包括度、pH值、保留时间，产甲烷菌和硫酸盐还原菌之间的竞争，毒物（如O 2），和废水的类型和处理程度[8]。

化学计量学中对于甲烷生成表明，从厌氧系统中有机物去除获取的CH4最大值为：每千克有机物中有0.14kgCH4.厌氧处理中的甲烷生产是每千克有机物去除中有0.35Nm3甲烷。整个的有机部分都被假设转换成甲烷。甲烷的热值是35.9 MJ/Nm 3（沼气含有65%的甲烷，热值为21-25MJ/Nm 3）。因此，一千克有机物移除中最大能源潜能是每立方米污水有0.35 Nm 3甲烷。

在荷兰的市政废水中从有机碳获取的理论上的每年能源值潜能为11900TJ（大概946000吨的有机物去除产生192800万M3）。前提假设为废水中的所有有机物去除被回收为沼气。因為有机物中只有80%可以被转化为甲烷，所以真实的最大能源潜能为9400TJ；能源回收是目前污泥消化能源潜能（2215 TJ/y）的四倍。很明显，为了获得这种潜能需要污泥消化中最大化的有机物转化，污泥消化中最大化的甲烷生产，最大化的能量转化和沼气的利用。我们现在致力于旨在实现从有机碳能源中最大化回收的处理设计。

4.2最大化碳能源回收

格林菲尔德和巴斯滕[9]分析了不同废水处理场景下的能源需要。他们的结论

厌氧消化是最小化能源的关键。进一步的，为了最小化能源使用，污水厂运营

应该旨在最小化内部加热（对于污泥消化），最大化固体消化，固体分离和最大化

活性污泥生产（通常通过减少污泥龄实现）。

废水中碳能源的回收可以通过厌氧转化将有机碳转化为沼气来实现最大化

这可以通过以下途径实现：

高浓度和最大化污泥消化

源分离和厌氧处理。

如果进一步通过厨房研磨机添加在分散系统的厨房垃圾，或者来补充碳源，或添加在有污泥消化的集中系统的公共固体有机垃圾来补充碳源，一个纯能源生产的水循环是可行的而且事实上已经被论证。下文讨论了上述两种方式

4.3 高浓度和最大化污泥消化

这一概念包含实现最大化污泥生产第一阶段。溶解的有机物被转化为悬浮体之后被当作污泥去除，需要最小化曝气。污泥中的有机物被消化来生产甲烷获取能源。（或被晾干和焚化）。

有一些可用的方法实现碳的富集：比方说沉降，筛分，生物絮凝，A/B过程。这些富集技术的一个缺点就是它们仍需消耗大量的能源。通过探索消耗更少的能源来收集污泥的技术可以实现更进一步的改善。正渗透【10】和动态过滤比较有发展前景【11】。

Verstraete等人[7]讨论几种提高富集的过程，如动态砂过滤、溶气浮选法、膜过滤和生物吸附。他们在厌氧消化和最大化矿质营养再利用之后基于提高废水的富集方法提出了一个废物转换为能源的策略。提高富集之后，通过UF/RO，淡水可以被回收，能源通過厌氧消化也被回收，营养物质通过压滤也可以回收。Verstraete等人预计这种新型设计的总成本和传统的厌氧处理成本差不多，而传统的厌氧处理再利用很少或者没有。

显然，这些在消化中最大化有机物的努力应当与更可持续的氮的去除一致。不仅铵盐的氧化需要能源，硝化作用中的氮的去除也需要有机物。还有，废水中富氮的数量通过最大化污泥消化会增长，这种传统的处理会消耗大量的能源。厌氧氨氧化系统，投合了一种高效能源科技来从蒸煮器中去除废水中的高氮。厌氧氨氧化厚的部分硝化反应在不同条件下比传统的系统进行曝气需要少大概60-85%的能源。【12】

在2009年，四个水利董事会为废水处理厂首创了一个项目。其理念是使用可用的技术，一个废水处理厂通过在污泥消化中从废水中最大化化学能源回收，可以实现能源平衡。这将会需要改进的预处理，一个能源更高效的燃气机，对于废水污泥中去除氮的分开处理（厌氧氨氧化）。废水处理厂生产能源可以通过使用燃料电池和污泥预处理变得可行（CAMBI）。在将来，通过超临界的气化，这个项目预见了在污泥中可以生产大量能源。

4.4源分离和厌氧处理

基于尿和废水分开收集的心得卫生理念的引入十分有前景。事实上，这种理念是对于提高有机物富集的一种分散化的方法。这些系统中的能源更为平衡【13】，因为冲洗和运输用了更少的水，在废水处理工厂氧化需要更少的有机物和营养物质，废水也因此被消化。一旦减少水的使用，每户家庭每年的废水系统可以得到38kg CO2。厨房垃圾的混合消化将会进一步增加能源获取。除此，营养物质也会被回收。

通过真空厕所单独收集的污水需要一个非常少量的水，因为只需要最少的冲洗。这种废水通过UASB化粪池来消化和净化的。在UASB化粪池中，厌氧处理是这些所谓的DESAR（分散的环境卫生和再利用）的核心技术。在2300个居民的废水和厨房垃圾通过UASB反应器在25摄氏度条件下进行消化的实验中，揭示净发电65700千瓦时（千卡）/ y（相当于8200NM3天然气，80% CH 4）加上60450千瓦时（电量）/ y[14]。系统能够将大约40%的有机物转化为沼气。甚至在次优的条件，也能生产足够的沼气满足反应堆的能量需求（加热）和真空厕所安装的能量需求，而且还有多余的能量。除了厨房垃圾至少使得沼气产量翻倍。相比传统的卫生环境，这个新的卫生理念相当于每人每年达200 MJ的总节能[15]

在荷兰的Sneek对32家有黑色灰色废水应用分开收集的租赁房屋试点，显示通过集中废水的处理来实现净能源生产是确实可行的。很明显，这些心得卫生理念的引入需要对于个人住宅水平的明显改进，结果取决于大规模接受和履行。当前，在Sneek，已经将试点推广到232家新型住房。

4.5联合消化

紧接着在现场系统中厨房垃圾的联合消化，在废水处理厂中的联合消化也可以引起能源的自我高效运行，甚至产生次优的能源生产。有机废物的消化和厌氧污泥稳定的过程很相似，在废水处理厂中现存的两种废料成分的处理很吸引人。在德国的Grevesmuhlen的废水处理厂，撇脂槽中污泥的联合消化实现了天然气产量的增加三倍，导致了工厂中运行的内燃机消耗的电力为原来的113%【16】。在Netherlands，也获取了大量的关于联合消化的经验。更易获取的可转换有机物质，比方说餐馆植物油的筛留物，被联合消化，限制了污泥残留的数量。尽管很有吸引力，我们必须意识到对于依赖有机废料的其他过程（堆制肥料，直接沼气生产），可用的沼气会更少。

4.6足够的沼气转化和优化沼气使用

为了加快消化和增强沼气的生产，要使用许多的预处理。预处理旨在分解污泥细胞，因此将游记材料溶解在生物可降解的挥发性悬浮颗粒中。使用例如像热水解一样的预处理（CAMBI），沼气产量据报道会增长150%【17】。热预处理需要使用一些沼气来输入热量。

现在沼气发动机的一般电效率是35%。在热电联产系统生产的热量只有一部分被废水处理厂使用，余热未被使用，经常是能源很快地被冷却或者释放。通过安装电效率超过40%的热电联产系统可以更好地实现沼气的能源潜能，通过办公室和家庭使用中央供暖系统可以充分使用余热。如果供需一致，热电效率可以达到80%到90%。荷兰的Apeldoorn最近正在居住社区（2500间房子）使用污泥消化器将余热用来进行中央供暖。

作为一种选择，沼气可以在绿色气体网络中被运送到可以转化沼气，产生比在废水处理厂效率更高的电能和热能的产业。沼气不是在CHP中转化为电能和热能，沼气还可以被转化为绿色气体和补充天然气网。比方说，Beverwijk的污水处理厂的从污泥消化中产生的绿色气体（每年产量650000nm3）能够供给350个家庭来进行取暖和做饭。沼气使用潜能的丰富和强化只有去除CO2，水蒸气，和污染物后才能实现。

4.7. 烂泥焚烧

污泥焚烧（使用干污泥发电）也是一种能源再生方法。荷兰每年脱水污泥量是1.6万吨（22% DS）。約一半的污泥焚烧，三分之一是热干燥（CO焚烧发电厂或水泥炉）和其他生物干燥。进行干燥的热过程动力来自从相邻的部分产业多余热量。这些过程的能量效率主要取决于脱水和干燥步骤。

理论上，直接焚烧时，100%的碳能量可用。废水中有机碳的潜在能量可以从水中有机物的燃烧中获得。

C6H12O6 + 6O2 +6CO2 + 6H2O DHc - -2，808 kj/mol

在荷兰从污水处理厂的污泥有机质（约210000吨）理论上可以得到4100 TJ / Y。蒸发污泥的含水量所需的能量约为2900焦耳/ Y。因此，污泥焚烧的实际最大潜力1200 TJ / Y [ 18 ]。这种假设所有的污泥燃烧效率为100%。在实践中，在荷兰污泥焚烧炉可能源充足，但他们此刻只产生自我需求电力的11--12%。

从一个能源的角度来看，无论是污泥消化还是焚烧，取决于具体的和当地的条件（处理系统和可用的污泥干燥和混合焚烧方法）。消化污泥约有30-40%低热值。最节能的方法是使用过量的热量，然后在一个水泥炉或电厂的共同焚烧污泥间接热干污泥（19）。在在荷兰，含有预沉淀污水处理厂和无污泥消化组合中，净能量可以达到9 MJ /m2[ 19 ]，或240TJ/ Y。

5. 热能回收与储存

为洗浴、洗衣、清洁、做饭等目的，在家庭中，大量的能量被加热到水里。在荷兰的家庭约23%的天然气需求用于加热水。为暖水加热所需的能量所占的比例可能增加。当我们搬到更高性能的建筑物时，加热水需要的热量成为能源需求的主要部分。如今，现在已经建造的房屋只有750立方米的天然气，每年用于天然气的使用，因此，加热水的能量占天然气的使用可能达到了50%。考虑到荷兰的政策，进一步降低能源性能系数的新房子，建筑部门已经朝着实施暖水保护[ 20 ]。

在荷兰，平均385立方米/年的天然气是供与家庭对水加热。这类似于一个695公斤CO2e / Y每户全球变暖潜能，这比国内总水循环的全球变暖潜力大四倍。因此，暖水保护是减少家庭温室气体排放的重要措施。从表1的能源消耗数据可以看出，当热水使用减少13%，就可以弥补水工业部门的能源使用总量。例如，洗澡时使用节水设备不仅降低了用水量达每年10立方米，而且还节省了45立方米天然气。总共，这就节省了95公斤CO2e每家庭[ 4年]。低温洗衣粉的发展，将进一步减少使用温水的量。

5.1.从废水余热回收

热水仍排入下水道系统，使生活污水成为热载体。约60%的荷兰家庭热饮用水达到设定温度。例如，水淋浴加热至38℃和洗衣用水是加热到40-60 C [ 21 ]。废水离开房子的温度在一天中是变化的，平均27摄氏度[ 22 ]。因此，荷兰家庭废水的理论最大含热量是21.3 MJ /每户每天，在荷兰有7.2万户家庭，国内废水总理论热量达到56000 TJ / Y。仅回收其中25%的热量将相当于水工业部门总能源使用量。

回收这种废水中的余热有几种方案。家庭用水中的热量是可以回收，从下水道，或在污水处理厂。在家里大部分的热量可以分散回收。

Meggers and Leibundgut [23] 为家用暖水热量的直接热回收提出了一个新的理念。该系统包括一个热回收罐，接受来自淋浴/浴缸和洗衣机的热废水。换热器提供的热量，将回收的热量加热到足以产生新的热水的热泵。因此，这将致使直接再生热水供应变得可能，通过废水热回收。这一概念是一个低火用建筑系统的研究结果。

从淋浴热回收热量，目前正在应用在荷兰的一些新住房。淋浴换热器节省约30-40%用于淋浴的天然气。即每户每年约50立方米天然气。理论上，一个类似的热量可以从沉温暖的自来水获得，但这样的热交换系统在荷兰尚未应用。荷兰家庭暖水热量回收的实际最大估计量估可能达到140立方米天然气每年每户[ 22 ]或32000焦耳/ Y。

相比于室内的热回收措施，在下水道或污水处理厂热回收相对容易做到。在下水道中，可以安装热交换器以回收热能，并用于邻近的社区或办公大楼的加热。在苏黎世和汉堡，这已经实际运用到了房地产中。然而，从下水道系统和降低废水中回收热量，温度可能会严重影响污水处理过程的效率，特别是对于硝化过程[ 24 ]。由于在较低的温度下，溶氧所需能量较少，温度的影响是有限的。对污水处理厂热回收和产生的温度效应需要进一步的研究。

5.2.地表水和饮用水热回收

由于气候变化，地表水的温度不断升高。利用浅层地表水作为一个集热器，可以进行热回收。同样的目的可能利用寒冷的地表水总达到，特别是深水湖泊。在一个换热器，冷从湖水被转移到建筑物致冷却网中水。在阿姆斯特丹办公室把来自湖里的水冷却，从而减少20 千吨 CO2ep/年，与在每个办公楼[单独的冷却机比较 25 ]。

饮用水分配系统中的部分热量也可以回收。在相对温暖的年份（例如，在荷兰的2003年），地表水吸收的热量温度可达25摄氏度，甚至更高。荷兰计划正在开发使用饮用水中的这些热量[ 21 ]。

5.3.地下热能储存

水也可以是一个重要的可再生能源，即作为地下蓄能（季节性蓄能）。所储存的地下热能用于室内冷却和低温加热，并与热泵相结合。存在开放（含水层机台）和封闭（即孔）的热能量存储系统。在荷兰，季节性储能正在以可见的速度增长。

一个吸引力的发展方向就是，把含水层储能系统与地表水饮用水和下水道系统中的热相组合。格里夫等人。[ 26 ]指出，含水层储能系统把夏季地表水集热，可以满足供给的一个新的住宅区总的热量需求。

目前，地下热能储存的使用量每年超过10%的速度增长。该系统在荷兰的应用点已超过1000个，而钻孔储能系统的应用点侧超过250000个。2007年，季节性储能量达804兆瓦，钻孔储能量达306兆瓦，就相当于节约了723兆焦耳能量的化石燃料，也就是减少了49千吨二氧化碳。在经济高速增长的情况，荷兰拥有许多新民居建筑，季节性储能量估计最大可达到15000-30000 兆焦 / Y每年[ 27 ]。

强烈证据表明，该系统的承受能力目前是不切实际的，有以下几个原因，如交换系统，在地下水体能量损耗和保持冷/热平衡的难操作性。然而，在控制氣候，有益的存储和如太阳能等可持续能源如太阳和其他能源产能过剩方面，季节性储能视为一个有益选择。

6. 结论

本文提出了从水中热量回收和再生的一种定量的论述。主要研究结果总结如图2。图表明：一方面饮用水的生产，污水的处理需要消耗能量，另一方面潜在的热能量回收有事巨大的（主要来自用户用水产生的热量和余热）。

荷兰水务部门的能源来源有：

* 污泥消化：目前污泥消化每年产生95000000立方米沼气。城市污水中的有机碳类理论最大差能达11900 TJ / Y，但实际最大潜力9400 TJ / Y，因为只有80%的COD（化学需氧量）可以被转换为甲烷。通过有机碳浓度和最大化污泥消化或源分离、厌氧处理，碳能源的回收率可最大化。接下来最大化转换COD为污泥的来消化，最大污泥消化产甲烷量和沼气最大能量转换和利用，这就要求废水中的碳能全部发挥出来。

* 污泥焚烧：污泥中有机物的直接焚烧的理论最大产能4100 TJ / Y。污泥焚烧的实际最大潜力1200 TJ / Y，因为蒸发污泥中的水需要大量的能量。在实践中，污泥焚烧炉可以产生能源但仍然不能自给自足。

* 热回收：生活污水平均温度为27℃，相当于理论最大能量56000 兆焦耳/年。通过保温和热回收，水循环中的大量的能量可以被保存和回收。已有的淋浴换热器可以节省30-40%天然气。室内热回收系统的实际最大潜力估计为32000焦耳/年。此外，地表水和饮用水中的热与冷也可以回收。

* 地下蓄能：一个有潜力的发展方向就是由蓄能发电，这方面的应用发展迅速。在荷兰实际的最大潜力估计为15000-30000 TJ / Y。

显然，所描述的最大能量回收和发电仅仅是理论估计，例如完全回收和能量转换。尽管，理论潜力是巨大的，但是事实上这已经超过了饮用水的生产和废水处理的总能量消耗。但是本文中的举出例子表明，能源的部分回收是可以实现的，而进一步优化也是符合实际的。在我们看来，一个能源的自然水循环是可行的，这需要利用现有的技术，结合目前的努力提高潜在化学能和热能回收的效率。通过地下热能储存来发电，可以使水部门生产能源。同风能风能和太阳能相比，水的一个特定的优势在于它是一个稳定可持续获得的资源能源。

减缓气候变化需要新的概念，以水作为能量的载体。一个集成的能量回收方法是必需的。事实上，一个完整的水循环的综合方法是必要的，综合考虑可持续性问题，最终水质，但也可靠性，风险和成本。特别是在城市基础设施，水，废物，营养和能源循环，投资时上述之间是相互联系的。

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