Tomomi Uhiym*, Stoshi Hond, Tomoko Okym, Tomohiro Degw

aInstitute of Materials and Systems for Sustainability, Nagoya University, Nagoya 464-8603, Japan

bGraduate School of Information Science, Nagoya University, Nagoya 464-8601, Japan

cFaculty of Human Studies, Taisho University, Tokyo 170-8470, Japan

基于中空微型水轮机的污水发电可行性研究

Tomomi Uchiyamaa,*, Satoshi Hondab, Tomoko Okayamac, Tomohiro Degawaa

aInstitute of Materials and Systems for Sustainability, Nagoya University, Nagoya 464-8603, Japan

bGraduate School of Information Science, Nagoya University, Nagoya 464-8601, Japan

cFaculty of Human Studies, Taisho University, Tokyo 170-8470, Japan

a r t i c l e i n f o

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Received 21 May 2016

Revised 21 June 2016

Accepted 6 September 2016

Available online 6 December 2016

微型水轮机

污水

发电

连接点

水力势能

本文利用微型水轮机技术，着重对污水管道水力发电的可行性进行了研究。首先，对日本丰川河流域排水系统两连接点处的污水流量进行了一年以上的观测，借此分析污水的水力势能；其次，假定微型水轮机被安装在污水管道的连接点位置，通过实验室试验研究微型水轮机的性能。研究表明：污水管道的连接点处蕴藏有可用于全年发电的水力势能，同时，微型水轮机在该位置可以有效地进行污水水力发电。

© 2016 THE AUTHORS. Published by Elsevier LTD on behalf of Chinese Academy of Engineering and Higher Education Press Limited Company. This is an open access article under the CC BY-NC-ND license

(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).

1. 引言

污水由排放到下水道的雨水和人类生产、生活产生的废水所组成，排污管道里含有人类生活、办公及工业生产所产生的废水和废物。2011年，日本污水排放量约为1.45×1010m3[1]，因此，污水蕴藏着巨大的能量。据估计，污水污泥的沼气发电量和污水的水力发电量分别约为3.6×109kW·h·a–1和4×107kW·h·a–1，污水所含热能约为7800 Gcal·h–1(1 Gcal·h–1= 1.163 MW) [2]。日本政府意在将污水作为一种能源来加以利用，然而，污水的利用率却很低；污水污泥的能源利用率约为13 %。目前，日本污水供热设施有14个，小型水力发电厂有13个 [2]。

污水处理设施包括诸如污水管道的排水设施、处理厂的处理设施，以及泵站的辅助设施。前文预估的污水能源的水力势能仅是指经处理设施处理后的水所含的能量。2012年日本的污水管道总长约为4.5×105km [1]，其长度相当于绕地球赤道11圈，略长于总长达4×105km的灌溉渠道 [3]，可推测这种水力势能分布在全国的污水管道中。……