電廠廢水處理與循環(huán)利用技術(shù)研究概述

張永翔

（北京京豐燃?xì)獍l(fā)電有限責(zé)任公司，北京 100074）

0 引言

隨著工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展，電廠作為能源供應(yīng)的主要基地，在推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的同時(shí)也帶來了一系列環(huán)境問題，其中之一便是電廠廢水的排放。電廠廢水指在發(fā)電過程中產(chǎn)生的廢水，其含有大量的污染物，如懸浮物、化學(xué)物質(zhì)和重金屬等。若這些廢水未經(jīng)有效處理直接排放到周圍水體中，將嚴(yán)重危害水質(zhì)和生態(tài)環(huán)境，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人類健康造成潛在威脅。

電廠廢水排放問題的重要性不容忽視。廢水中含有大量的污染物，如氮氧化物、硫氧化物、氨氮、重金屬等，這些物質(zhì)具有強(qiáng)烈的毒性和生物累積性，對(duì)水體生態(tài)鏈和生物多樣性造成直接影響，進(jìn)而影響到人類的健康和飲用水安全。電廠廢水排放還可能引發(fā)酸雨等大氣污染問題，進(jìn)一步加劇了環(huán)境負(fù)荷，形成“大氣-水-土”綜合污染問題。廢水排放不僅對(duì)水環(huán)境產(chǎn)生影響，還可能對(duì)沿海地區(qū)和水源地區(qū)的生態(tài)平衡造成長(zhǎng)期威脅，這對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展造成潛在威脅。因此，電廠廢水處理與循環(huán)利用技術(shù)研究變得尤為迫切和重要。

1 電廠廢水的組成和特點(diǎn)

電廠廢水是指在電力發(fā)電過程中產(chǎn)生的廢水，其組成復(fù)雜多樣，包含多種污染物。了解電廠廢水的組成和特點(diǎn)對(duì)于制定有效的廢水處理方案至關(guān)重要。主要的成分包括重金屬、懸浮物、有機(jī)物、氨氮和氮氧化物、硫氧化物和放射性物質(zhì)[1]。

電廠廢水的組成和特點(diǎn)十分復(fù)雜，其中含有大量的有害物質(zhì)和污染物。這些污染物對(duì)水體和生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重威脅，因此需要采取有效的廢水處理措施，確保電廠廢水得到合理處理和循環(huán)利用，最大限度地減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。

2 傳統(tǒng)廢水處理技術(shù)

電廠廢水處理是一個(gè)復(fù)雜而重要的環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)廢水處理技術(shù)作為起點(diǎn)，一直在不斷發(fā)展與完善。傳統(tǒng)廢水處理技術(shù)主要包括物理處理方法、化學(xué)處理方法和生物處理方法。

2.1 物理處理方法

物理處理方法是指通過物理手段將廢水中的固體顆粒和懸浮物與水分離，以凈化廢水的技術(shù)。常見的物理處理方法包括以下兩點(diǎn)。

（1）沉淀。沉淀是利用重力將懸浮物沉降到廢水底部的過程。通過添加沉淀劑，使懸浮物凝聚成較大的顆粒，然后沉入底部形成污泥。這樣可以有效去除廢水中的懸浮物和一部分重金屬離子。

（2）過濾。過濾是通過過濾介質(zhì)（如砂子、活性炭）將廢水中的懸浮物截留在過濾層中，使?jié)崈羲ㄟ^的過程。過濾可以進(jìn)一步去除沉淀工藝未能去除的懸浮物和顆粒。

2.2 化學(xué)處理方法

化學(xué)處理方法是指通過添加化學(xué)藥劑，改變廢水中污染物的性質(zhì)，使其凝聚、沉淀或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而達(dá)到凈化廢水的目的。常見的化學(xué)處理方法如下。

（1）凝聚沉淀法。通過添加化學(xué)凝聚劑（如鐵鹽、鋁鹽），使廢水中的懸浮物、膠體和部分溶解物凝聚成較大的顆粒，然后通過沉淀將其分離。

（2）氧化還原法。氧化還原法是利用化學(xué)氧化劑（如氯氣、高錳酸鉀）對(duì)廢水中的有機(jī)物進(jìn)行氧化反應(yīng)，將其轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳，從而達(dá)到去除有機(jī)物的目的。

2.3 生物處理方法

生物處理方法是利用微生物的生物學(xué)代謝作用，將廢水中的有機(jī)物、氨氮等通過生物降解轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的技術(shù)。常見的生物處理方法如下。

（1）好氧生物處理。好氧生物處理是利用需氧微生物在氧氣存在下對(duì)有機(jī)物進(jìn)行降解，將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為水、二氧化碳和生物細(xì)胞的過程。

（2）厭氧生物處理。厭氧生物處理是在缺氧或無氧條件下，利用厭氧微生物對(duì)有機(jī)物進(jìn)行降解，產(chǎn)生甲烷等氣體和少量的污泥。

（3）厭氧-好氧生物處理。厭氧-好氧生物處理是將厭氧和好氧兩種生物降解過程相結(jié)合，通過厭氧預(yù)處理和好氧氧化處理相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)廢水中有機(jī)物和氨氮的有效去除。

3 先進(jìn)廢水處理技術(shù)

隨著科技的不斷進(jìn)步，新興的廢水處理技術(shù)逐漸引起了人們的關(guān)注。這些先進(jìn)技術(shù)在電廠廢水處理中展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景，具有更高的處理效率和更環(huán)保的特點(diǎn)。

3.1 膜技術(shù)

膜技術(shù)是一種通過膜的微孔、孔隙或分子篩作用實(shí)現(xiàn)廢水分離和凈化的先進(jìn)處理方法。膜技術(shù)主要包括超濾、納濾和反滲透。

（1）超濾。超濾膜可以截留大部分的膠體、顆粒和大分子有機(jī)物，同時(shí)允許水和小分子物質(zhì)通過，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水的過濾和澄清。

（2）納濾。納濾膜的孔徑更小，可以截留更小的膠體顆粒、有機(jī)物和重金屬離子。同時(shí)，納濾膜也能去除部分無機(jī)鹽，降低廢水中的總?cè)芙夤腆w（TDS）。

（3）反滲透。反滲透膜的孔徑更細(xì)，能夠截留幾乎所有的離子、有機(jī)物和微生物，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水的高度凈化和濃縮。

3.2 高級(jí)氧化技術(shù)

高級(jí)氧化技術(shù)是利用高能氧化劑（如紫外光、臭氧）生成強(qiáng)氧化力，從而將有機(jī)物降解為水和二氧化碳的處理方法。

（1）光催化。通過光催化劑吸收紫外光的能量，產(chǎn)生活性氧化物，能有效降解廢水中的有機(jī)物。

（2）臭氧氧化。臭氧氧化劑在廢水中產(chǎn)生高氧化能力的臭氧，能快速氧化降解有機(jī)物。

3.3 生物膜反應(yīng)器技術(shù)

生物膜反應(yīng)器技術(shù)是一種結(jié)合了生物降解和膜分離的處理方法。通過將生物膜固定在膜表面，形成一種膜生物復(fù)合系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)廢水的生物降解和膜分離的同時(shí)進(jìn)行。

對(duì)于電廠廢水處理來說，應(yīng)用先進(jìn)的膜技術(shù)是一種高效的選擇。反滲透膜技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水中大部分有機(jī)物、無機(jī)鹽和重金屬的去除，產(chǎn)生高質(zhì)量的再生水，滿足一定的再利用要求。此外，超濾和納濾膜技術(shù)可用于前處理，去除大顆粒懸浮物和有機(jī)物，減輕后續(xù)處理的負(fù)擔(dān)[2]。

高級(jí)氧化技術(shù)在電廠廢水處理中也具有潛在的應(yīng)用前景。尤其是在處理難降解的有機(jī)物和毒性污染物方面，高級(jí)氧化技術(shù)可以起到有效的輔助作用，提高整體處理效率。光催化和臭氧氧化等技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，有望使電廠廢水達(dá)到更高的水質(zhì)要求。

生物膜反應(yīng)器技術(shù)是生物處理和膜分離的融合，克服了傳統(tǒng)生物處理中容易發(fā)生的污泥膨脹和膜污染等問題。這種技術(shù)具有較好的降解效果和膜的過濾功能，可以在處理含有高濃度有機(jī)物的廢水時(shí)發(fā)揮重要作用。

4 廢水循環(huán)利用技術(shù)

廢水循環(huán)利用技術(shù)是指將經(jīng)過處理的廢水進(jìn)行再處理或回收利用，以達(dá)到節(jié)約水資源和減少環(huán)境污染的目的。在電廠廢水處理中，廢水循環(huán)利用技術(shù)具有重要的意義，不僅可以減少對(duì)自然水資源的消耗，還能提高電廠的資源利用效率和環(huán)境可持續(xù)性[3]。

4.1 再生水利用

再生水利用是將經(jīng)過廢水處理后的水再次進(jìn)行處理，使其符合一定的再利用標(biāo)準(zhǔn)，用于非飲用用途，如冷卻水、沖洗水、灌溉水等。再生水利用可以減輕對(duì)淡水資源的壓力，提高水資源的利用效率，同時(shí)減少?gòu)U水的排放，降低對(duì)環(huán)境的影響。

電廠在發(fā)電過程中會(huì)產(chǎn)生大量的余熱，其中包括冷卻水排放的熱能和煙氣中含有的熱能等。廢水余熱回收技術(shù)利用這些廢水中的熱能，用于供暖、生產(chǎn)和其他用途，從而實(shí)現(xiàn)能源的再利用和節(jié)能減排[4]。

4.2 營(yíng)養(yǎng)物回收與資源化利用

電廠廢水中含有一定量的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在傳統(tǒng)廢水處理過程中往往被排放到環(huán)境中，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化問題。營(yíng)養(yǎng)物回收與資源化利用技術(shù)可以將廢水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)回收利用，用于農(nóng)業(yè)肥料、生物能源等方面[5]。

5 電廠廢水處理與循環(huán)利用實(shí)例

（1）案例一，某燃煤電廠廢水處理與再生水利用項(xiàng)目。

某地區(qū)的一座燃煤電廠，廢水主要來自發(fā)電過程中的鍋爐廢水、除塵器廢水和污水處理廠的廢水，含有大量的懸浮物、重金屬和高濃度的氨氮。

處理過程如下：①初級(jí)處理。廢水首先經(jīng)過沉淀池進(jìn)行初級(jí)處理，懸浮物通過重力沉降分離，減輕后續(xù)處理負(fù)擔(dān)。②生物處理。經(jīng)過初級(jí)處理后的廢水進(jìn)入生物處理系統(tǒng)，采用厭氧-好氧生物處理工藝。廢水在厭氧條件下進(jìn)行預(yù)處理，利用厭氧微生物降解有機(jī)物，然后在好氧條件下進(jìn)一步進(jìn)行氧化處理，去除氨氮和有機(jī)物[6]。③膜技術(shù)。生物處理后的廢水經(jīng)過超濾和反滲透膜處理，去除殘余懸浮物、微生物和離子物質(zhì)，得到高質(zhì)量的再生水。④再生水利用。再生水用于電廠的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、鍋爐補(bǔ)水和灌溉用水。冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中的再生水替代部分淡水，降低了對(duì)自然水資源的消耗。鍋爐補(bǔ)水和灌溉用水則進(jìn)一步提高了水資源的利用效率。

經(jīng)過綜合處理，廢水中的懸浮物、重金屬和氨氮等污染物明顯降低，使得廢水處理達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。再生水利用項(xiàng)目實(shí)施后，電廠用水效率顯著提高，減少了淡水消耗量，降低了運(yùn)營(yíng)成本。廢水的循環(huán)利用減少了廢水排放，降低了對(duì)周邊水體的污染風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)起到積極作用。通過廢水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的回收與資源化利用，生產(chǎn)了一定數(shù)量的有機(jī)肥料，提高了電廠資源利用效率。（2）案例二，某天然氣發(fā)電廠廢水余熱回收項(xiàng)目。某地區(qū)的一座天然氣發(fā)電廠，在發(fā)電過程中產(chǎn)生大量的余熱，廢水溫度較高。

處理過程如下：①初級(jí)處理。廢水經(jīng)過初級(jí)沉淀和過濾處理，去除大顆粒懸浮物和固體物質(zhì)。②熱能回收。將初級(jí)處理后的廢水通過換熱設(shè)備與發(fā)電廠的余熱源進(jìn)行換熱，將廢水中的余熱回收，提高廢水的溫度。③生物處理。經(jīng)過熱能回收后的廢水進(jìn)入生物處理系統(tǒng)，采用好氧生物處理工藝，去除有機(jī)物和氨氮等污染物。④營(yíng)養(yǎng)物回收。生物處理后的廢水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行回收利用，經(jīng)過濃縮和提純后生產(chǎn)有機(jī)肥料。

通過廢水余熱回收，發(fā)電廠余熱得到合理利用，降低了其他能源的消耗，減少了溫室氣體的排放。廢水中的余熱回收后，提高了廢水的溫度，使其更適合生物處理過程，降低了生物處理的能耗，減少了用水量。通過回收廢水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，生產(chǎn)有機(jī)肥料，實(shí)現(xiàn)了資源的回收利用，減少了廢水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的排放。

6 現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)與展望

電廠廢水處理與循環(huán)利用雖然具有廣闊的應(yīng)用前景和重要的意義，但在實(shí)際推廣和應(yīng)用過程中，仍面臨一些困難和挑戰(zhàn)。以下是可能遇到的現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)以及未來發(fā)展的展望。

6.1 現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)

（1）技術(shù)和設(shè)備成本。先進(jìn)廢水處理技術(shù)和循環(huán)利用設(shè)備的成本較高，尤其是在初始投資階段可能會(huì)對(duì)電廠經(jīng)濟(jì)造成一定壓力。

（2）運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本。先進(jìn)技術(shù)的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)要求較高，可能需要專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)和高水平的管理，增加了運(yùn)營(yíng)成本。

（3）技術(shù)穩(wěn)定性。一些先進(jìn)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中可能面臨穩(wěn)定性和可靠性的問題，需要更多的研究和驗(yàn)證。

（4）管理和政策支持：廢水處理與循環(huán)利用需要建立健全的管理體系和監(jiān)測(cè)控制手段，同時(shí)需要政府政策的支持和鼓勵(lì)。

（5）公眾接受度。對(duì)于一些新興的廢水處理與循環(huán)利用技術(shù)，公眾可能存在一定的不信任和擔(dān)憂，需要加強(qiáng)宣傳和教育。

（6）廢水質(zhì)量波動(dòng)。電廠廢水質(zhì)量可能會(huì)受到運(yùn)營(yíng)條件和季節(jié)性變化的影響，對(duì)處理工藝和設(shè)備的穩(wěn)定性提出了要求。

6.2 展望與發(fā)展方向

（1）技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新。加大對(duì)廢水處理與循環(huán)利用技術(shù)的研發(fā)投入，不斷創(chuàng)新和優(yōu)化技術(shù)方案，提高技術(shù)的穩(wěn)定性和可靠性。

（2）成本降低與經(jīng)濟(jì)效益提升。努力降低廢水處理和循環(huán)利用技術(shù)的成本，提高其經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)電廠推廣應(yīng)用的動(dòng)力。

（3）政策和法規(guī)支持。政府應(yīng)制定相關(guān)支持政策和法規(guī)，鼓勵(lì)電廠實(shí)施廢水處理與循環(huán)利用，加大對(duì)技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用的資金支持。

（4）推廣示范項(xiàng)目。通過開展示范項(xiàng)目，充分展示廢水處理與循環(huán)利用技術(shù)的效果和優(yōu)勢(shì)，增加公眾對(duì)這些技術(shù)的認(rèn)知和接受度。

（5）產(chǎn)學(xué)研合作。加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，促進(jìn)科研成果的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用，推動(dòng)廢水處理與循環(huán)利用技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

（6）制定標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。建立完善的廢水處理與循環(huán)利用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，規(guī)范電廠廢水處理過程，保障處理效果和環(huán)境安全。

（7）社會(huì)參與與共享。積極開展公眾參與和社會(huì)共享，讓公眾了解廢水處理與循環(huán)利用的重要性，共同推動(dòng)電廠環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展。

7 結(jié)語

綜上所述，電廠廢水處理與循環(huán)利用技術(shù)是實(shí)現(xiàn)電廠生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展的重要手段。通過不斷推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新和政策支持，加強(qiáng)管理和監(jiān)測(cè)，增強(qiáng)公眾參與，我們有信心克服現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)，推動(dòng)電廠廢水處理與循環(huán)利用技術(shù)在更廣泛的范圍內(nèi)得到應(yīng)用，為電廠生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)做出更大的貢獻(xiàn)。只有通過全社會(huì)的共同努力，才能實(shí)現(xiàn)電廠廢水處理與循環(huán)利用的可持續(xù)發(fā)展，建設(shè)美麗宜居的生態(tài)環(huán)境和社會(huì)。