跳动城乡网西弗吉尼亚大学研究人员的模拟表明，他们使用两种工业废水相互净化有可能大幅削减发电厂的总用水量。
西弗吉尼亚大学本杰明·斯塔特勒工程与矿产资源学院的研究人员模拟了使用“冷却塔排污”和“采出水”相互处理的各种场景。冷却塔排污是火力发电厂产生的废水，而水是石油和天然气水力压裂开采产生的废水。
共处理过程产生有价值的副产品以及足够清洁的水，可以在发电厂冷却操作中重复使用。该研究结果发表在《海水淡化》杂志上。
主要作者、宾夕法尼亚州费尔昌斯市化学工程博士生亨特·巴伯(HunterBarber)表示，在美国，没有其他行业比热力发电消耗更多的水。
“我们的共处理工艺减少了对软化废水的化学品的需求，”巴伯说。“处理后的水还具有很高的回用潜力——处理后的水可以在共处理后直接回用，占原始排污水量的99%至100%，而无需优化或探索不同的设计。”
目前，发电厂从地表水或地下水源抽取淡水，进行循环以产生蒸汽和电力，然后进行最低程度的处理并将其排放回地表水或地下水。
“我们的方法是寻求结束这个循环，”巴伯说。“我们不是排放水，而是对其进行处理，我们不是从淡水中抽取水，而是将处理过的水回收利用。”
他们正在减少用采出水处理发电厂冷却排污所需的净化化学品的用量，采出水是石油和天然气行业按体积计算最大的废水副产品。目前处理水力压裂产生的水的一种方法是将其直接注入地球。
巴伯说：“尤其是在西南部，而且在马塞勒斯页岩和阿巴拉契亚地区，都有深入地下的石油和天然气井。”“一旦你从井中抽出所有石油和天然气，它就只是地球上的一个开放空腔。你污染了采出水，需要付出很大的努力来处理，或者你可以将其注入回油藏。然而，注入它涉及到活动风险和重金属渗入地下的污染风险。”
合著者Lian-ShinLin是沃兹沃斯土木与环境工程系教授兼系主任，他领导了共处理工艺的开发。他指出，产出水比海水含盐量高。“处理或处置这些水既困难又昂贵。能源生产商的业务专注于生产页岩气和石油——他们不想关心水。这对他们来说是一种责任，”林说。
“这种共处理方案提供了一种管理采出水并从中回收资源的方法。对于能源行业来说，这基本上意味着他们的采出水问题可以消失。”
林的实验室使用摩根敦附近的页岩气井的采出水和朗维尤发电厂的冷却塔排污水。由于林使用的实验样本相对于发电厂所需的水量来说很小，化学工程副教授费尔南多·利马表示，他们认为需要进行技术经济、环境和工艺系统分析，以“扩大共处理规模”。尽可能多地提出概念，以便它可以集成到发电厂或其他废水处理解决方案中，并在运营成本、资本成本和能源公用事业方面进行优化。”
通过过程建模，研究人员能够考虑发电厂设计和拓扑的变化，并在实验室尝试之前评估不同类型的废水处理过程。对不同处理工艺的模拟使他们能够优化共处理的经济性和技术方面。
“将过程建模和实验结合起来的合作研究对于废水处理的未来至关重要，因为在建模和优化这些共处理过程方面还没有做很多详细的工作，这些过程涉及非常具体的水化学物质，不容易捕获，”利马说。
巴伯表示，他相信他们的模型为寻求实施废水协同处理的发电厂展示了很多优势。
“发电厂可能已经拥有专门的人员和设备来处理其冷却排污。通过变得独立，他们不再需要从水源中取水。当他们关闭循环时，他们不再需要处理潜在的负面经济问题根据美国环保署的规定，排放不够清洁的水会产生后果，”巴伯说。
“相反，他们可以利用废物来制造有益且具有成本效益的东西。在提高我们许多用水需求的可持续性方面，我认为许多此类设施即将实现排污再利用。”
