隨著我國"雙碳"目標的深入推進和環保標準的日益嚴格，火電廠作為工業用水大戶面臨嚴峻的水資源約束。循環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。傳統處理方式如沖灰、除渣等簡單回用已無法滿足環保要求，開發高效經濟的全資源化回用技術成為行業迫切需求。本文將系統介紹當前火電廠循環水排污水全資源化回用的新技術進展，分析其技術原理、應用案例及未來發展趨勢。

技術原理與工藝創新

多級軟化-膜集成技術

循環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，為后續膜處理創造有利條件。

電化學軟化作為新興技術，通過電解產生OH?原位軟化，避免藥劑投加。陽極產生的H?可中和堿度，陰極區形成的CaCO?和Mg(OH)?沉淀通過微氣泡上浮分離。實驗室數據顯示，電流密度10mA/cm2時，30分鐘內硬度去除率超過90%，能耗約2.5kWh/m3，較化學軟化節約藥劑成本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，將循環水排污水從180m3/h濃縮至30m3/h，產水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，系統回收率達95%，濃水直接進入蒸發結晶單元制取工業鹽。

蒸發結晶-鹽分資源化

機械蒸汽再壓縮（MVR）蒸發技術通過壓縮機將二次蒸汽升溫回用，熱效率較傳統多效蒸發提高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工藝節能60%。結晶鹽純度達99.2%，其中NaCl符合GB/T5462工業鹽標準，Na?SO?滿足GB/T6009一類品要求。

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

工程應用案例分析

"軟化-膜濃縮-蒸發結晶"全流程項目

國電漢川電廠采用"高密度沉淀-超濾-反滲透-蒸發結晶"組合工藝處理循環水排污水（設計規模240m3/h）。系統首先通過Ca(OH)?+Na?CO?軟化去除硬度，再經超濾（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，年產NaCl、Na?SO?等工業鹽1.2萬噸。項目投資1.8億元，噸水運行成本約25元，較外購工業水年節約費用1600萬元。

"電化學-分質結晶"創新示范

華電鄒縣電廠建成國內首個"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；納濾系統通過截留二價離子（SO?2?等）實現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%。系統整體鹽分回收率超90%，產品附加值較混合鹽提高3倍。

區域水資源協同利用模式

河北電科院開發的"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，年節約鹽耗8000噸。

技術經濟性與環境效益

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（蒸發結晶占50%）

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

資源化收益

工業鹽：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：濃水煙道蒸發可折算CO?減排量0.1-0.2kg/m3

環境效益

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

未來發展趨勢

低碳工藝創新

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

智能優化控制

基于數字孿生的智能加藥系統通過在線硬度監測動態調節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。

高值化鹽產品開發

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品價值；3）光伏/余熱集成實現低碳運行。未來應重點開發低能耗軟化膜材料、高選擇性分離膜、結晶過程強化等技術，推動火電廠水系統向"零排放-資源化-碳中和"方向升級。建議企業根據水質特性選擇"分質處理、梯級利用"策略，優先采用區域協同處理模式，實現環境效益與經濟效益的雙贏。