一次跨界演讲

节能与环保，差不多属于二个行业，有差异，亦有联系。

我工作的学院，环境与能源学院，就是研究环保与能源，及培养相关人材单位。一年前，广东省节能协会的领导见到我，希望我去给他们做一个技术报告。我告诉他们，我主要做水处理研究与工程，对节能方面并不是很熟悉。今年协会领导又碰到我，提出希望我给他们介绍水处理方面的节能问题，想到水处理方面还真碰到几个比较好的节能亮点，我就同意了这次跨界演讲。

去年在一个废水处理厂，刚完成了一项节能改造。一台循环水的离心泵，原通过调节水泵的出水阀门调节水的流量，由于在工艺调试过程中，确认循环流量远低于水泵输出最大流量，故出水阀门总是处于半关闭状态。这台循环水泵使用22KW的电机，工作时，电机的实际功率高达18KW。由于离心泵的轴功率与转速的三次方成正比，若安装一台变频器，将出口的阀门全开，同时降低电机运行频率从而减少水泵的转速，一样可以达到所要求的循环流量。为了说服厂方安装变频器，我们采购了变频器并承诺若不节电，不收取费用。实际运行结果超过预期，安装变频器后测量电机的工作电流，计算实际功耗，电耗从18KW，降到4KW，电费一度电0.7元，22KW的变频器也只要7500元，约1个月节省的电费就收回了变频器的投资。

我想到多年前，为解决冬季高氨氮废水垃圾渗滤液的生物脱氮问题，而提出了水源热泵的方法，使水在相同电耗条件下，升温能力增加3~4倍，并考虑高氨氮对铜材腐蚀的影响，申请了一个实用新型专利：“一种用于垃圾渗滤液升温的热能转化装置”，实用新型号：ZL 200920050717.1，并获得了授权。其原理很简单，家用的空调，功率1KW，工作时，能将房间内的3~4KW的热，泵送到室外机。若窗外机用于水的加热，则给这个水源热泵输入1KW的电能，就能产生4~5KW的热（除了泵送的3~4KW的热，给电机输送的1KW的功，也能转化为热）。故在水处理过程中，若需要加热或冷却，采用水源热泵的原理，也是一个比常规直接电加热效率提高3~5倍的技术。

近年来广泛应用于水蒸发的蒸汽机械压缩法（MVC），也是一个非常节能的蒸发方法。它的工作原理是通过一台高效运行的蒸汽压缩机，在蒸汽吸入端，会形成部分真空，从而有利于水的蒸发，在蒸汽压缩机的输出端，蒸汽被压缩，从而提高了蒸汽的温度，再用提高了温度的蒸汽来加热需要蒸发的水，部分蒸汽在这个过程中冷凝下来，释放了水的蒸发潜热。当然，冷凝的水与原来要蒸发的水是完全分隔的，从而使原水不断蒸发。有人测算，一部蒸汽压缩法的蒸发系统，相当于八效蒸发器，节能效果很好。蒸汽机械压缩法，这个技术发现得很早，上个世纪50年代就发现了，但由于难以生产工作稳定的蒸汽压缩机而难以实施，后来，又因国外的蒸汽压缩机，价格特别昂贵而难以推广应用。近年来，该技术能大规模工程化应用，也是因为国内的蒸汽压缩机的制造取得重大突破，蒸汽压缩机的质量满足了高负荷长时间运行的工作要求，而它的价格，降到原来进口蒸汽压缩机的十分之一，甚至二十分之一。

低碳节能的生物脱氮技术应作为这次演讲的重点。目前水处理界常规的生物脱氮工艺是硝化反硝化，而厌氧氨氧化生物脱氮技术，与硝化反硝化的工艺相比它可以节省65%的曝气能耗，节省100%的碳源，同时，污泥量只有常规方法的十分之一，因而具有特别显著的低碳节能的优势。从2017年以来，我们课题组集中了全部的力量开展这次技术的研究与应用推广工作。已取得的研究应用成果，一些应用的主要边界条件，都做一个简要的介绍。

几个月前，我的一位同事，他们团队在环境界的国际顶刊Environmental Science & Technology上发表了一篇论文，在一个大型工业废水处理厂，根据白天与晚上存在自然温差，空气温度的变化，也会影响空气密度，及鼓风机的工作能力。通过调整白天与晚上风机不同的工作频率，从而在不影响处理出水质量的前提下，降低了废水处理站的运行电耗。

作一个水处理方面的节能降耗演讲，我就将这几个故事串联起来。首先给大家抛出一个问题：大家都讲，什么都涨价，能不能找出一个产品，三十年来价钱降到原来价格的一百分之一？手提电脑、手机、小汽车？是的，他们基本上都没有涨价，而是降价了，但没有降到一百分之一，但变频器是降到原来的一百分之一。记得1993~1994年，变频器都是进口产品，一台5Kw的变频器，报价高达15万元。而现在，买一台5Kw的变频器，只要1500元，价格就是三十年前的一百分之一。

这次节能协会的会议，在珠海格力公司的会议室召开，格力公司本身就生产各种空调及热泵，也就能自然引到水源热泵的节能问题。国产设备替代进口设备，是设备大幅降价的关键原因，同时，也是新技术应用的强大驱动力，机械蒸汽压缩法的蒸发方法推广应用，也是与国产蒸汽压缩机开发成功分不开的，当国产蒸汽压缩机价格降到进口产品的十分之一时，新技术的经济性就显现出来。

当讲到我们开展的低碳节能的生物脱氮技术——厌氧氨氧化时，通过一些实际应用工程照片，说明这已不只是理论研究问题，而是踏踏实实的节能降耗减碳工程。

通过最后我同事发表在EST上的论文事例说明，只要认真观察，认真思考，节能的地方很多，一些小发现，一样能做出引人注目的研究成果。

为了这次“跨界演讲”，PPT是要认真准备的，演讲结束，赢得掌声，达到预期的结果。