废水零排放技术在燃气电厂中的应用与推广

虞建飞

（国能浙江南浔天然气热电有限公司，浙江湖州 313009）

1 概述

1.1 研究背景

随着全球能源结构的转型及环境污染得到重视，天然气作为清洁能源，在全球范围内得到了广泛应用。然而，燃气电厂在发电过程中产生的废水仍需得到妥善处理，以减轻对环境的影响，废水零排放技术正是为解决此问题提出的新型技术。

1.2 研究目的和意义

本文研究目的在于探讨废水零排放技术在燃气电厂中的应用现状、效果及存在的问题，为燃气电厂的废水处理提供理论依据和实践指导，对于促进燃气电厂的环保发展具有重要意义。

1.3 国内外研究现状及发展趋势

近年来，国内外学者在废水零排放技术的研究方面取得了诸多成果。其中，对燃气电厂废水处理的研究也逐渐成为热点。

2 废水零排放技术原理

2.1 零排放技术简介

废水零排放是指将废水处理至无需排放的技术。通过预处理、浓缩、结晶等环节，使废水中的有害物质有效去除，最终实现废水零排放。

2.2 零排放技术的关键环节

零排放技术的关键环节包括预处理、浓缩、结晶和固液分离等。预处理主要是对废水去除悬浮物、油类等污染物。浓缩环节通过蒸发、反渗透等技术大幅减少废水中的水分。结晶环节将废水中的溶解盐分转化为固态晶体。通过固液分离技术将废水中的固液体彻底分离，实现零排放。

2.3 零排放技术的优势与局限

零排放技术具有显著的环境保护优势，能有效降低废水对环境的影响。然而，零排放技术在实际应用中存在一定的局限性，如高能耗、设备投资和运行成本较高等。

3 燃气电厂废水特点及处理技术

3.1 燃气电厂废水的主要来源及污染物种类

燃气电厂废水主要来源于冷却塔、锅炉给水处理系统和其他辅助设备。废水中的污染物主要包括悬浮物、油类、氨氮、COD 等。

3.2 燃气电厂废水处理现有技术及优缺点

目前，燃气电厂废水处理技术主要包括物理、化学和生物处理等。这些技术在废水处理中具有一定的效果，但也存在局限性，如处理效果受因素影响、运行成本较高等。

4 应用案例分析

4.1 国内燃气电厂零排放技术应用实例

本部分以国内某燃气电厂（以下简称电厂A）为例，详细介绍废水零排放技术在燃气电厂中的具体应用情况。

4.1.1 电厂A概况

电厂A 位于国内某地，以天然气为主要燃料，装机容量为1 000 MW。该电厂采用联合循环发电技术，具有较高的热效率。然而，电厂A 在运行过程中产生了大量的废水，如冷却塔排放水、锅炉补给水处理系统排放水等。为了降低废水对环境的影响，电厂A 引进了废水零排放技术进行处理。

4.1.2 技术选型

电厂A 采用的废水零排放技术主要包括预处理、浓缩、结晶和固液分离等环节。预处理阶段采用沉淀和过滤技术去除悬浮物、油类等污染物。浓缩环节选用反渗透技术大幅减少废水中的水分。结晶环节采用蒸发结晶技术将废水中的溶解盐分转化为固态晶体。最后，通过离心分离技术将废水中的固液体彻底分离，实现零排放。

4.1.3 工艺流程与设备配置

电厂A 废水零排放技术的工艺流程：废水来源→预处理（沉淀、过滤）→浓缩（反渗透）→结晶（蒸发结晶）→固液分离（离心分离）→固体废物处置、水回用。

电厂A 根据实际需要配置了相应设备，包括沉淀池、过滤器、反渗透装置、蒸发结晶器、离心分离机。其中，反渗透装置和蒸发结晶器为关键设备，其性能直接影响零排放技术的处理效果。

4.1.4 应用效果

经过废水零排放技术处理后，电厂A 实现了废水的净化和资源化利用。具体处理效果如表1所示。

表1 电厂A废水处理前后指标对比

通过表1可以看出，经过废水零排放技术处理，电厂A 的废水中各项污染物浓度均显著降低，处理后的废水达到了国家排放标准。

4.1.5 经济效益与环境效益

经济效益方面，采用废水零排放技术后，电厂A实现了废水的净化和资源化利用，降低了对外排放废水的费用。同时，废水处理后可作为补充水资源进行回用，节省了水资源成本。

环境效益方面，废水零排放技术显著降低了电厂A 废水中的污染物浓度，处理过程中产生的固体废物得到安全处置，避免了二次污染。

综上，电厂A 采用废水零排放技术成功解决了燃气电厂废水处理的问题。

4.2 国外燃气电厂零排放技术应用实例

本部分将以美国某燃气电厂（以下简称电厂C）为例，分析废水零排放技术在国外燃气电厂中的具体应用。

4.2.1 电厂C概况

电厂C 位于美国加州，采用天然气为主要燃料，装机容量为2 000 MW。该电厂采用燃气轮机-蒸汽轮机联合循环发电技术，具有较高的热效率。然而，电厂C 在运行过程中会产生大量废水，为了降低废水对环境的影响，电厂C 引进了废水零排放技术。

4.2.2 技术选型

电厂C 采用的废水零排放技术主要包括预处理、超滤、纳滤、反渗透、膜蒸馏和晶化处理。预处理采用沉淀和过滤技术去除悬浮物、油类等污染物，超滤和纳滤技术去除废水中的大分子有机物和部分离子，反渗透技术大幅减少废水中的水分，膜蒸馏技术进一步减少废水中的溶解盐分。最后，通过晶化处理将废水中的固液体分离，实现零排放。

4.2.3 工艺流程与设备配置

电厂C 废水零排放技术的工艺流程：废水来源→预处理（沉淀、过滤）→超滤→纳滤→反渗透→膜蒸馏→晶化处理→固体废物处置、水回用。

电厂C 根据实际需要配置了相应的设备，包括沉淀池、过滤器、超滤装置、纳滤装置、反渗透装置、膜蒸馏装置、晶化处理设备等。其中，反渗透装置和膜蒸馏装置为关键设备，其性能直接影响零排放技术的处理效果。

4.2.4 应用效果

经过废水零排放技术处理后，电厂C 实现了废水的净化和资源化利用。具体处理效果如表2所示。

表2 电厂C废水处理前后指标对比

通过表2可以看出，经过废水零排放技术处理，电厂C 的废水中各项污染物浓度均显著降低，处理后的废水达到美国环保局（EPA）的排放标准。

4.2.5 经济效益与环境效益

经济效益方面，采用废水零排放技术后，电厂C实现了废水的净化和资源化利用，对外排放废水费用降低。同时，废水处理后可作为补充水资源进行回用，节省了水资源成本。

环境效益方面，废水零排放技术显著降低了废水中的污染物浓度，减少了对水体环境的影响。此外，处理过程中产生的固体废物得到安全处置，避免了二次污染。

综上，电厂C 采用废水零排放技术解决了燃气电厂废水处理的问题。

4.3 应用效果比较与分析

本部分将对4.1和4.2中介绍的国内外燃气电厂A、C 零排放技术应用实例的应用效果进行比较分析，提炼具有学术价值的结论。

4.3.1 污染物去除效果对比

两电厂处理前后废水中污染物浓度变化见表3。

表3 电厂A与电厂C处理前后污染物浓度对比

从表3可以看出，无论是电厂A 还是电厂C，经过废水零排放技术处理后，各项污染物浓度均显著降低。电厂C 在某些指标上相较于电厂A 有更好的处理效果，如SS、硫化物、总磷和TDS 等。

4.3.2 技术成熟度与可靠性对比

电厂A 采用的废水零排放技术主要包括物理沉淀、气浮分离、生物处理、纳滤、反渗透和膜蒸馏等。相较之下，电厂C 采用了预处理、超滤、纳滤、反渗透、膜蒸馏和晶化处理等技术，电厂C 的处理技术相对更为先进。电厂C 采用了国际上较新的废水处理技术，如膜蒸馏和晶化处理，这些技术在处理难降解有机物和高盐分废水方面具有较高的效果。此外，电厂C 在运行和维护方面也展现出较高的可靠性。

4.3.3 经济效益与环境效益对比

从经济效益方面来看，电厂A 和电厂C 采用废水零排放技术后均实现了废水的净化和资源化利用。然而，电厂C 的废水处理技术更先进，其处理效果更好，进一步降低了废水排放成本和水资源成本。从环境效益来看，电厂A 和电厂C 在处理后的废水中各项污染物浓度均显著降低，减少了对水体环境的影响。但电厂C 的处理技术在某些指标上较电厂A 有更好的处理效果。

4.3.4 总结与建议

在废水零排放技术的应用效果上，电厂C 相较于电厂A 具有更高的技术成熟度和可靠性，以及更好的经济和环境效益。为了提高国内燃气电厂废水零排放技术的应用水平，建议采纳以下措施。

（1）加强国内外技术交流与合作，借鉴国外先进经验，提高国内燃气电厂废水处理技术的研发水平。

（2）制定明确的政策支持措施，鼓励燃气电厂采用先进的废水零排放技术，推动产业技术创新和绿色发展。

（3）建立完善的废水处理技术知识体系，加强人才培养和技能提升，提高燃气电厂废水处理技术人员的专业素质。

5 废水零排放技术在燃气电厂中的推广与挑战

燃气电厂废水零排放技术的推广具有重要意义。然而，在推广过程中也面临着诸多挑战。

5.1 技术挑战

废水零排放技术涉及多种处理工艺，不同工艺之间可能存在技术壁垒，导致某些污染物无法完全去除。此外，废水零排放技术在处理具有高盐分高浓度难降解有机物和重金属等废水时面临较大的技术挑战。

5.2 政策挑战

在废水零排放技术的推广过程中，政策支持起着至关重要的作用。但目前国内在废水零排放技术方面的政策体系尚不完善，且部分地区的政策执行力度不够，导致废水零排放技术的推广受阻。因此，完善政策体系并加强政策执行力度是当务之急。

5.3 人才挑战

废水零排放技术的推广和应用需要具备专业知识和技能的人才。但国内在该领域的人才培养和技能培训方面不足，导致燃气电厂在推广和应用零排放技术过程中面临人才短缺的问题。而废水处理技术的不断发展和更新，又使人才培养和技能培训的难度加大。因此，培养具备专业素质和实际操作能力的人才是另一挑战。

6 废水零排放技术在燃气电厂中的解决策略与建议

6.1 强化技术研发与创新

加大研发投入，鼓励企业、高校和研究机构联合开展废水零排放技术研究，以提高处理效果、降低设备成本和扩大技术应用范围。此外，加强国际技术交流与合作，引进国外先进废水处理技术，并结合国内实际情况进行改进和创新。

6.2 完善政策支持体系

政府部门应制定一系列政策措施，如财政补贴、税收优惠、技术推广和人才培训等，以支持燃气电厂采用废水零排放技术。同时，加强政策执行力度，确保废水零排放技术在燃气电厂的广泛应用。

6.3 加强人才培养与技能提升

制定相应的人才培养计划，加强废水处理技术人员的培训和教育。此外，鼓励企业与高校、职业院校等开展合作，实施产学研一体化人才培养模式，培养具备专业素质和实际操作能力的废水处理技术人才。

7 结束语

在未来的能源产业发展中，废水零排放技术将发挥更关键的作用，促进燃气电厂实现可持续发展。为推动废水零排放技术在燃气电厂中的应用，社会各方需共同努力，采取有力措施，为我国能源与环境保护事业作出积极贡献。