Из всех отходов, образующихся в процессе жизнедеятельности человека, бытовые сточные воды являются самыми технологичными с точки зрения их обработки и утилизации, хотя они и не являются наиболее энергоемкими. Одним из преимуществ сточных вод является удобство их транспортировки. Другое преимущество заключается в возможности использования природных биологических процессов для осуществления очистки сточных вод: сообщество микроорганизмов минерализует органические вещества и обеспечивает таким образом круговорот этих веществ в природе.
Какими же потенциальными видами энергии обладают сточные воды? Во-первых, это химическая энергия содержащихся в них органических веществ, во-вторых – тепловая энергия и, наконец, энергия потока жидкости.
Что касается последнего пункта, то потенциальную энергию текущей вниз воды в канализационных стояках можно использовать, например, в высотных зданиях для частичного возмещения затрат электроэнергии на подъем водопроводной воды. Для этого на канализационных стояках надо установить мини-турбины с генераторами для выработки электроэнергии. Однако такой способ связан с рядом объективных трудностей (крайне неравномерный поток воды, очень высокий риск засорения) и в настоящее время серьезно не рассматривается. В городской канализационной сети или на промышленном предприятии в случае, когда есть естественный перепад уровня земли, устройство для выработки электроэнергии более перспективно, так как поток сточной жидкости более стабилен, а засорение турбины генератора можно предотвратить устройством обслуживаемых решеток.
Вероятно, первая в мире турбина, извлекающая гидравлическую энергию сточных вод в промышленных масштабах (годовой расход стоков составляет 10-12 млн. кубометров), установлена на выпуске очистной станции в Колдинге (Дания). Выгодное расположение очистных сооружений, находящихся на 35 м выше уровня воды в проливе Лиллебельт, куда сбрасываются очищенные сточные воды, позволяет вернуть с помощью турбины около 25% энергии, потребляемой канализационными насосными станциями, перекачивающими стоки из Колдинга на центральные очистные сооружения. Интересно, что для визуальной гармонии с окружающей природной средой здание гидростанции замаскировано под груду бревен.
Подводя итог, можно отметить, что все приведенные на фото устройства все-таки преимущественно предназначены для работы на относительно чистой воде – на воде из природных потоков, направляемых в трубу, или на очищенных сточных водах. Это подтверждается тем, что наибольшее распространение турбины получают для утилизации избыточного давления в городском водопроводе: подобные системы тестируются в Портленде, Лос-Анджелесе, Гонконге. В городской водопроводной сети или в системах подачи природной воды от водозаборов до очистных станциях часто можно найти участки, где за счет перепада уровней земли создается ненужное, избыточное давление – его и можно использовать для выработки электроэнергии. Аналогичная ситуация наблюдается и в высотных зданиях, где на нижних этажах также есть избыток давления. Небольшие устройства, похожие на водосчетчики, можно установить на вводе в квартиру и использовать вырабатываемую энергию для питания, например, устройств «умного дома».