隨著我國(guó)"雙碳"目標(biāo)的深入推進(jìn)和環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，火電廠作為工業(yè)用水大戶面臨嚴(yán)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(diǎn)。傳統(tǒng)處理方式如沖灰、除渣等簡(jiǎn)單回用已無法滿足環(huán)保要求，開發(fā)高效經(jīng)濟(jì)的全資源化回用技術(shù)成為行業(yè)迫切需求。本文將系統(tǒng)介紹當(dāng)前火電廠循環(huán)水排污水全資源化回用的新技術(shù)進(jìn)展，分析其技術(shù)原理、應(yīng)用案例及未來發(fā)展趨勢(shì)。

技術(shù)原理與工藝創(chuàng)新

多級(jí)軟化-膜集成技術(shù)

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(jí)化學(xué)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(jí)投加Ca(OH)?（350-450mg/L）去除鎂硬度，二級(jí)投加Na?CO?（150-450mg/L）去除鈣硬度，配合管式微濾實(shí)現(xiàn)污泥高效分離。華北某電廠應(yīng)用表明，該工藝對(duì)Ca2?、Mg2?去除率分別達(dá)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(xué)軟化作為新興技術(shù)，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(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)顯示，電流密度10mA/cm2時(shí)，30分鐘內(nèi)硬度去除率超過90%，能耗約2.5kWh/m3，較化學(xué)軟化節(jié)約藥劑成本40%。

高效膜濃縮技術(shù)

高效反滲透（HERO）技術(shù)通過調(diào)節(jié)pH至9.5-10.5將硅轉(zhuǎn)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(bǔ)給水標(biāo)準(zhǔn)。

電滲析（ED）技術(shù)利用離子交換膜的選擇透過性，在直流電場(chǎng)作用下實(shí)現(xiàn)鹽分濃縮。與反滲透相比，ED對(duì)高鹽廢水（TDS>20000mg/L）適應(yīng)性更強(qiáng)，且不易結(jié)垢。某2×300MW機(jī)組采用"ED-結(jié)晶"組合工藝，將含鹽量從25000mg/L濃縮至150000mg/L，系統(tǒng)回收率達(dá)95%，濃水直接進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶單元制取工業(yè)鹽。

蒸發(fā)結(jié)晶-鹽分資源化

機(jī)械蒸汽再壓縮（MVR）蒸發(fā)技術(shù)通過壓縮機(jī)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(xiàng)目顯示，處理30m3/h高鹽濃水時(shí)，MVR噸水蒸汽消耗僅50kg，較MED工藝節(jié)能60%。結(jié)晶鹽純度達(dá)99.2%，其中NaCl符合GB/T5462工業(yè)鹽標(biāo)準(zhǔn)，Na?SO?滿足GB/T6009一類品要求。

煙道霧化蒸發(fā)技術(shù)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(yīng)用顯示，8m3/h濃水蒸發(fā)可降低排煙溫度15-20℃，同時(shí)減少除塵器噴水量，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)"零能耗"運(yùn)行。關(guān)鍵創(chuàng)新在于多級(jí)旋流霧化噴嘴設(shè)計(jì)，使液滴粒徑控制在50-80μm，蒸發(fā)效率達(dá)99.5%。

工程應(yīng)用案例分析

"軟化-膜濃縮-蒸發(fā)結(jié)晶"全流程項(xiàng)目

國(guó)電漢川電廠采用"高密度沉淀-超濾-反滲透-蒸發(fā)結(jié)晶"組合工藝處理循環(huán)水排污水（設(shè)計(jì)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(jìn)入MVR結(jié)晶系統(tǒng)，年產(chǎn)NaCl、Na?SO?等工業(yè)鹽1.2萬噸。項(xiàng)目投資1.8億元，噸水運(yùn)行成本約25元，較外購(gòu)工業(yè)水年節(jié)約費(fèi)用1600萬元。

"電化學(xué)-分質(zhì)結(jié)晶"創(chuàng)新示范

華電鄒縣電廠建成國(guó)內(nèi)首個(gè)"電化學(xué)軟化-納濾分鹽-冷凍結(jié)晶"示范工程。電化學(xué)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(jià)離子（SO?2?等）實(shí)現(xiàn)NaCl與Na?SO?分離；冷凍結(jié)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(shù)在17家電廠推廣應(yīng)用。該技術(shù)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(jī)物促進(jìn)反硝化脫氮，同時(shí)降低膜系統(tǒng)結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)。典型案例顯示，某2×300MW機(jī)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(shù)經(jīng)濟(jì)性與環(huán)境效益

成本分析

典型工藝噸水處理成本構(gòu)成：

化學(xué)軟化-膜濃縮工藝：15-20元（藥劑占60%）

電化學(xué)-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(jié)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(gòu)工業(yè)水價(jià)格通常6-10元/噸，且受水資源費(fèi)上調(diào)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(quán)：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(shì)

低碳工藝創(chuàng)新

光伏驅(qū)動(dòng)水處理系統(tǒng)可降低電耗30%，某示范項(xiàng)目將反滲透與5MW光伏電站耦合，實(shí)現(xiàn)50%能源自給。微生物電化學(xué)系統(tǒng)利用產(chǎn)電菌降解有機(jī)物同時(shí)產(chǎn)電，實(shí)驗(yàn)室規(guī)模已實(shí)現(xiàn)處理COD 2000mg/L廢水時(shí)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(cè)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)Ca(OH)?投加量，某電廠應(yīng)用后藥劑消耗降低18%。AI預(yù)測(cè)性維護(hù)可提前72小時(shí)預(yù)警膜污染，使化學(xué)清洗周期從3個(gè)月延長(zhǎng)至6個(gè)月。

高值化鹽產(chǎn)品開發(fā)

電解制氯技術(shù)將NaCl轉(zhuǎn)化為次氯酸鈉（價(jià)值2000-2500元/噸），較直接銷售鹽產(chǎn)品增值3倍。鹽湖提鋰技術(shù)從富鋰濃水中提取碳酸鋰，正在開展中試驗(yàn)證。

結(jié)論

火電廠循環(huán)水排污水全資源化回用技術(shù)已形成"預(yù)處理減量-膜法濃縮-蒸發(fā)結(jié)晶"的成熟路線，關(guān)鍵突破在于：1）電化學(xué)/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(shù)提升產(chǎn)品價(jià)值；3）光伏/余熱集成實(shí)現(xiàn)低碳運(yùn)行。未來應(yīng)重點(diǎn)開發(fā)低能耗軟化膜材料、高選擇性分離膜、結(jié)晶過程強(qiáng)化等技術(shù)，推動(dòng)火電廠水系統(tǒng)向"零排放-資源化-碳中和"方向升級(jí)。建議企業(yè)根據(jù)水質(zhì)特性選擇"分質(zhì)處理、梯級(jí)利用"策略，優(yōu)先采用區(qū)域協(xié)同處理模式，實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益的雙贏。