隨著我國"雙碳"目標的深入推進和環(huán)保標準的日益嚴格，火電廠作為工業(yè)用水大戶面臨嚴峻的水資源約束。循環(huán)水排污水占火電廠總排水量的70%以上，具有水量大、含鹽量高（通常10000-30000mg/L）、硬度高等特點。傳統(tǒng)處理方式如沖灰、除渣等簡單回用已無法滿足環(huán)保要求，開發(fā)高效經(jīng)濟的全資源化回用技術成為行業(yè)迫切需求。本文將系統(tǒng)介紹當前火電廠循環(huán)水排污水全資源化回用的新技術進展，分析其技術原理、應用案例及未來發(fā)展趨勢。

技術原理與工藝創(chuàng)新

多級軟化-膜集成技術

循環(huán)水排污水的高硬度特性（Ca2?通常200-400mg/L，Mg2?50-150mg/L）是制約資源化回用的主要瓶頸。新型兩級化學軟化-管式微濾工藝通過優(yōu)化藥劑組合顯著提升軟化效率：一級投加Ca(OH)?（350-450mg/L）去除鎂硬度，二級投加Na?CO?（150-450mg/L）去除鈣硬度，配合管式微濾實現(xiàn)污泥高效分離。華北某電廠應用表明，該工藝對Ca2?、Mg2?去除率分別達86.5%和92.5%，出水硬度降至0.5mmol/L以下，為后續(xù)膜處理創(chuàng)造有利條件。

電化學軟化作為新興技術，通過電解產(chǎn)生OH?原位軟化，避免藥劑投加。陽極產(chǎn)生的H?可中和堿度，陰極區(qū)形成的CaCO?和Mg(OH)?沉淀通過微氣泡上浮分離。實驗室數(shù)據(jù)顯示，電流密度10mA/cm2時，30分鐘內(nèi)硬度去除率超過90%，能耗約2.5kWh/m3，較化學軟化節(jié)約藥劑成本40%。

高效膜濃縮技術

高效反滲透（HERO）技術通過調節(jié)pH至9.5-10.5將硅轉化為易去除的硅酸鹽，配合專用阻垢劑可使回收率提升至85%以上。華能沁北電廠采用"超濾-HERO"組合工藝，將循環(huán)水排污水從180m3/h濃縮至30m3/h，產(chǎn)水TDS<500mg/L，滿足鍋爐補給水標準。

電滲析（ED）技術利用離子交換膜的選擇透過性，在直流電場作用下實現(xiàn)鹽分濃縮。與反滲透相比，ED對高鹽廢水（TDS>20000mg/L）適應性更強，且不易結垢。某2×300MW機組采用"ED-結晶"組合工藝，將含鹽量從25000mg/L濃縮至150000mg/L，系統(tǒng)回收率達95%，濃水直接進入蒸發(fā)結晶單元制取工業(yè)鹽。

蒸發(fā)結晶-鹽分資源化

機械蒸汽再壓縮（MVR）蒸發(fā)技術通過壓縮機將二次蒸汽升溫回用，熱效率較傳統(tǒng)多效蒸發(fā)提高3-5倍。中冶南方某項目顯示，處理30m3/h高鹽濃水時，MVR噸水蒸汽消耗僅50kg，較MED工藝節(jié)能60%。結晶鹽純度達99.2%，其中NaCl符合GB/T5462工業(yè)鹽標準，Na?SO?滿足GB/T6009一類品要求。

煙道霧化蒸發(fā)技術將末端濃水霧化噴入300-400℃的煙道，利用煙氣余熱蒸發(fā)水分，鹽分被除塵器捕集。河北某電廠應用顯示，8m3/h濃水蒸發(fā)可降低排煙溫度15-20℃，同時減少除塵器噴水量，系統(tǒng)實現(xiàn)"零能耗"運行。關鍵創(chuàng)新在于多級旋流霧化噴嘴設計，使液滴粒徑控制在50-80μm，蒸發(fā)效率達99.5%。

工程應用案例分析

"軟化-膜濃縮-蒸發(fā)結晶"全流程項目

國電漢川電廠采用"高密度沉淀-超濾-反滲透-蒸發(fā)結晶"組合工藝處理循環(huán)水排污水（設計規(guī)模240m3/h）。系統(tǒng)首先通過Ca(OH)?+Na?CO?軟化去除硬度，再經(jīng)超濾（孔徑0.03μm）保障SDI<3，反滲透單元采用寬流道抗污染膜，回收率控制在75%。最終15m3/h濃水進入MVR結晶系統(tǒng)，年產(chǎn)NaCl、Na?SO?等工業(yè)鹽1.2萬噸。項目投資1.8億元，噸水運行成本約25元，較外購工業(yè)水年節(jié)約費用1600萬元。

"電化學-分質結晶"創(chuàng)新示范

華電鄒縣電廠建成國內(nèi)首個"電化學軟化-納濾分鹽-冷凍結晶"示范工程。電化學單元采用Ti/RuO?-IrO?陽極和SS316陰極，能耗2.8kWh/m3；納濾系統(tǒng)通過截留二價離子（SO?2?等）實現(xiàn)NaCl與Na?SO?分離；冷凍結晶單元在5℃下析出Na?SO?·10H?O，純度99.5%。系統(tǒng)整體鹽分回收率超90%，產(chǎn)品附加值較混合鹽提高3倍。

區(qū)域水資源協(xié)同利用模式

河北電科院開發(fā)的"火電廠-城市污水交互處理"技術在17家電廠推廣應用。該技術將循環(huán)水排污水（含鹽量約15000mg/L）與城市污水（COD 300-500mg/L）按1:3混合，利用有機物促進反硝化脫氮，同時降低膜系統(tǒng)結垢風險。典型案例顯示，某2×300MW機組年利用城市污水900萬噸，減排濃水60萬噸，反滲透濃水中提取的NaCl用于離子交換樹脂再生，年節(jié)約鹽耗8000噸。

技術經(jīng)濟性與環(huán)境效益

成本分析

典型工藝噸水處理成本構成：

化學軟化-膜濃縮工藝：15-20元（藥劑占60%）

電化學-膜集成工藝：18-25元（電耗占70%）

全流程零排放工藝：25-35元（蒸發(fā)結晶占50%）

相比之下，傳統(tǒng)沖灰處置成本僅2-3元/噸，但無法滿足環(huán)保要求；外購工業(yè)水價格通常6-10元/噸，且受水資源費上調影響持續(xù)上漲。

資源化收益

工業(yè)鹽：NaCl（600-800元/噸）、Na?SO?（1200-1500元/噸）

回用水：替代新鮮水（3-5元/噸）和除鹽水（15-20元/噸）

碳排放權：濃水煙道蒸發(fā)可折算CO?減排量0.1-0.2kg/m3

環(huán)境效益

水資源消耗降低30-50%

廢水排放量減少90%以上

鹽類資源化率>85%，避免雜鹽危廢處置難題

未來發(fā)展趨勢

低碳工藝創(chuàng)新

光伏驅動水處理系統(tǒng)可降低電耗30%，某示范項目將反滲透與5MW光伏電站耦合，實現(xiàn)50%能源自給。微生物電化學系統(tǒng)利用產(chǎn)電菌降解有機物同時產(chǎn)電，實驗室規(guī)模已實現(xiàn)處理COD 2000mg/L廢水時同步發(fā)電0.8kWh/m3。

智能優(yōu)化控制

基于數(shù)字孿生的智能加藥系統(tǒng)通過在線硬度監(jiān)測動態(tài)調節(jié)Ca(OH)?投加量，某電廠應用后藥劑消耗降低18%。AI預測性維護可提前72小時預警膜污染，使化學清洗周期從3個月延長至6個月。

高值化鹽產(chǎn)品開發(fā)

電解制氯技術將NaCl轉化為次氯酸鈉（價值2000-2500元/噸），較直接銷售鹽產(chǎn)品增值3倍。鹽湖提鋰技術從富鋰濃水中提取碳酸鋰，正在開展中試驗證。

結論

火電廠循環(huán)水排污水全資源化回用技術已形成"預處理減量-膜法濃縮-蒸發(fā)結晶"的成熟路線，關鍵突破在于：1）電化學/催化氧化等綠色工藝降低處理成本；2）納濾/電滲析等分鹽技術提升產(chǎn)品價值；3）光伏/余熱集成實現(xiàn)低碳運行。未來應重點開發(fā)低能耗軟化膜材料、高選擇性分離膜、結晶過程強化等技術，推動火電廠水系統(tǒng)向"零排放-資源化-碳中和"方向升級。建議企業(yè)根據(jù)水質特性選擇"分質處理、梯級利用"策略，優(yōu)先采用區(qū)域協(xié)同處理模式，實現(xiàn)環(huán)境效益與經(jīng)濟效益的雙贏。