卡塔爾中小型農(nóng)場(chǎng)凈化井水和置換水項(xiàng)目
卡塔爾中小型農(nóng)場(chǎng)凈化井水和置換水項(xiàng)目
設(shè)計(jì)水源及規(guī)模
設(shè)計(jì)規(guī)模，共設(shè)計(jì)1套，產(chǎn)水3噸/小時(shí)。
設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)
設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)
設(shè)計(jì)進(jìn)水TDS：8000mg/L
設(shè)計(jì)出水水質(zhì)
設(shè)計(jì)產(chǎn)水：(參考中國(guó)城市綠化灌溉用水標(biāo)準(zhǔn).:小于等于1000mg/L)
| 序號(hào) | 項(xiàng)目 | 數(shù)值 | 單位 |
| 1 | PH | 6-9 | / |
| 2 | 色度 | ≤30 | / |
| 3 | 嗅味 | 無(wú)不快感 | / |
| 4 | 濁度 | ≤10 | NTU |
| 5 | 溶解性固體TDS | ≤1000 | mg/L |
| 6 | 五日生化需氧量（B0D5） | ≤20 | mg/L |
| 7 | 氨氮 | ≤20 | mg/L |
| 8 | 陰離子表面活性劑 | ≤1 | mg/L |
| 9 | 鐵，錳 | / | mg/L |
| 10 | 溶解氧 | ≥1 | mg/L |
| 11 | 總余氯 | 接觸30分鐘≥1.0,管網(wǎng)末端≥0.2 | mg/L |
| 12 | 總大腸菌群 | ≤3 | 個(gè)/升 |
工藝選擇依據(jù)
根據(jù)不同的進(jìn)水水質(zhì)、水量和回用的水質(zhì)、水量要求而設(shè)計(jì)的，工藝的篩選主要依據(jù)以下污染因子的去除而執(zhí)行。
去除懸浮固體
懸浮固體是水中不溶解的非膠態(tài)的固體物質(zhì)，它們?cè)跅l件適宜時(shí)可以沉淀。進(jìn)水中懸浮物的濃度不僅僅只涉及到出水的SS指標(biāo)，而且對(duì)BOD5、COD等指標(biāo)有影響，因此控制出水的SS指標(biāo)是最基本的，也是最重要的環(huán)節(jié)。
去除臭味
惡臭是大氣、水、廢棄物等物質(zhì)中的異味通過(guò)空氣介質(zhì)，作用于人的嗅覺(jué)而被感知的一種嗅覺(jué)污染。判斷惡臭對(duì)人們的影響，主要以給人們帶來(lái)不舒服感覺(jué)的影響為依據(jù)。
再生水因其使用途徑，對(duì)水質(zhì)臭味的要求尤為嚴(yán)格，含有臭味的再生水不僅影響環(huán)境，還破壞了景觀效果。
去除溶解性固體 (TDS)
溶解性固體又稱總含鹽量，代表水中溶解物雜質(zhì)的含量，一般TDS值越大，水中雜質(zhì)含量越大，從而反應(yīng)出溶液導(dǎo)電性好，電導(dǎo)率高。其與氯離子(Cl-)有著相對(duì)穩(wěn)定的比例關(guān)系，因此平時(shí)只測(cè)[Cl-]濃度就能反應(yīng)出TDS含量。
去除硬度和堿度
硬度（H）指水中Ca2+、Mg2+的含量，其數(shù)值大小、組成直接影響結(jié)垢程度、性質(zhì)和成份。堿度（A）指水中OH-，HCO3-及CO32-的含量，其數(shù)值大小對(duì)后續(xù)膜系統(tǒng)有直接影響。
去除色度
色度是反映水質(zhì)好壞的直接參數(shù)，再生水景觀水體一般具有流動(dòng)性差、自凈能力差、污染物含量高且不斷積累等特點(diǎn)，這些性質(zhì)易使水體產(chǎn)生色度積累，使水體失去觀賞功能。
除鹽水處理工藝介紹
目前除鹽水處理工藝主要有蒸餾法、離子交換法及膜分離法等。方案設(shè)計(jì)要針對(duì)不同的原水水質(zhì)特點(diǎn)和出水要求，設(shè)計(jì)出最經(jīng)濟(jì)有效的工藝，從而保證出水滿足企業(yè)工業(yè)用水的標(biāo)準(zhǔn)。
蒸餾法除鹽技術(shù)
蒸餾法除鹽技術(shù)是利用水沸點(diǎn)較低易蒸發(fā)，鹽沸點(diǎn)較高不蒸發(fā)的特性將水鹽分離，得到高純度除鹽水的技術(shù)。目前已開(kāi)發(fā)出單級(jí)閃蒸（SSF）、多級(jí)閃蒸（MSF）、多效閃蒸（MED）等。蒸餾法對(duì)原水水質(zhì)要求不高，運(yùn)行操作簡(jiǎn)單，除鹽同時(shí)具有消毒作用，因而在用水量較小的醫(yī)藥衛(wèi)生行業(yè)和實(shí)驗(yàn)室、及海水淡化業(yè)中仍然采用。由于蒸餾法制備除鹽水存在設(shè)備腐蝕、結(jié)垢、能耗高等技術(shù)問(wèn)題，在工業(yè)制水領(lǐng)域應(yīng)用很少。隨著膜技術(shù)的發(fā)展，蒸餾與膜相結(jié)合的膜蒸餾分離技術(shù)逐漸成熟，目前在海水淡化和苦咸水除鹽中有應(yīng)用。
離子交換法除鹽技術(shù)
離子交換除鹽是利用離子交換樹(shù)脂上可交換的氫離子和氫氧根離子，與水中溶解鹽發(fā)生離子交換，達(dá)到去除水中鹽的目的。離子交換過(guò)程可看作是固相的離子交換樹(shù)脂與液相中電解質(zhì)之間的化學(xué)置換反應(yīng)，其過(guò)程通常可分為5個(gè)連續(xù)階段：
（1）交換離子從溶液中擴(kuò)散到樹(shù)脂顆粒表面；
（2）交換離子在樹(shù)脂顆粒內(nèi)部擴(kuò)散；
（3）交換離子與結(jié)合在樹(shù)脂活性基團(tuán)的可交換離子發(fā)生反應(yīng)；
（4）被交換下來(lái)的離子在樹(shù)脂顆粒內(nèi)部擴(kuò)散；
（5）被交換下來(lái)的離子在溶液中擴(kuò)散；
離子交換反應(yīng)速度很快，當(dāng)離子交換樹(shù)脂達(dá)到吸附飽和時(shí)，采用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿與被吸附的離子進(jìn)行交換，實(shí)現(xiàn)離子交換樹(shù)脂的再生。
離子交換法處理有以下特點(diǎn)：
優(yōu)點(diǎn)：
◇預(yù)處理要求簡(jiǎn)單、工藝成熟，出水水質(zhì)穩(wěn)定、設(shè)備初期投入低；
◇由于制水原理類同于用酸堿置換水中離子，所以在原水低含鹽量的應(yīng)用區(qū)域運(yùn)行成本較低。
缺點(diǎn)：
◇由于離子交換床閥門眾多，操作復(fù)雜煩瑣；
◇離子交換法自動(dòng)化操作難度大，投資高；
◇需要酸堿再生，再生廢水必須經(jīng)處理合格后排放，存在環(huán)境污染隱患；
◇細(xì)菌易在床層中繁殖，且離子交換樹(shù)脂會(huì)長(zhǎng)期向純水中滲溶有機(jī)物；
◇在含鹽量高的區(qū)域，運(yùn)行成本高。
電滲析法除鹽技術(shù)
電滲析法是利用電能來(lái)進(jìn)行膜分離的方法，電滲析過(guò)程就是滲析過(guò)程和電化學(xué)過(guò)程相結(jié)合的基本工程，電滲析法是在直流電場(chǎng)作用下，以電位差為推動(dòng)力，利用陰、陽(yáng)離子交換膜對(duì)水溶液中陰、陽(yáng)離子的選擇透過(guò)性，把電解質(zhì)從水溶液中分離出來(lái)。但由于電滲析法容易出現(xiàn)極化現(xiàn)象，使電流效率降低，pH降低，除鹽率和產(chǎn)率降低。
反滲透（RO）除鹽技術(shù)
反滲透技術(shù)是從動(dòng)植物細(xì)胞膜的滲透現(xiàn)象中得到啟發(fā)而發(fā)展起來(lái)的一門新的處理技術(shù)。反滲透膜一次除鹽率＞95%，產(chǎn)水率可達(dá)75%。
當(dāng)原水含鹽量高時(shí)，反滲透的制水成本低于離子交換技術(shù)，因此一般將反滲透膜技術(shù)與離子交換技術(shù)組合，將反滲透作為離子交換器的預(yù)處理，不僅能保證出水穩(wěn)定，延長(zhǎng)樹(shù)脂使用壽命，而且更環(huán)保。
反滲透法處理有以下特點(diǎn)：
優(yōu)點(diǎn)：
◇反滲透技術(shù)是當(dāng)今較先進(jìn)、穩(wěn)定、有效的除鹽技術(shù)；
◇與傳統(tǒng)的水處理技術(shù)相比，膜技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單、操作方便、易于自動(dòng)控制、無(wú)污染、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，特別是幾種膜技術(shù)的配合使用，再輔之經(jīng)其他水處理工藝，如石英砂、活性炭吸附、脫氣、離子交換、UV殺菌等；
◇原水含鹽量較高時(shí)對(duì)運(yùn)行成本影響不大；
缺點(diǎn)：
◇預(yù)處理要求較高、初期投資較大
連續(xù)電除鹽（EDI）技術(shù)
所謂的EDI技術(shù)是將電滲析技術(shù)和離子交換技術(shù)融為一體，通過(guò)陽(yáng)、陰離子的選擇透過(guò)作用以級(jí)離子交換樹(shù)脂對(duì)水中離子的交換作用，在電場(chǎng)的作用下實(shí)現(xiàn)水中離子的定向遷移，從而達(dá)到水的深度凈化除鹽，并通過(guò)水電解產(chǎn)生的氫離子和氫氧根離子對(duì)裝填樹(shù)脂進(jìn)行連續(xù)再生，因此EDI制水過(guò)程不需酸、堿再生即可連續(xù)制取高品質(zhì)超純水。該技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，是水處理技術(shù)的綠色革命。
除鹽處理工藝比較
結(jié)合以上各處理工藝特點(diǎn)，考慮到實(shí)際操作和經(jīng)濟(jì)效益，接下來(lái)主要對(duì)反滲透和離子交換以及EDI技術(shù)做個(gè)簡(jiǎn)單比較。
Ø 反滲透與其它水處理方法相比具有無(wú)相態(tài)變化、常溫操作、設(shè)備簡(jiǎn)單、效益高、占地少、操作方便、能量消耗少、適應(yīng)范圍廣、自動(dòng)化程度高和出水質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。反滲透法脫鹽率及產(chǎn)水純凈程度都比電滲析法高,出水水質(zhì)優(yōu)于我國(guó)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》。有資料表明,反滲透法淡化苦咸水的能耗---電耗、水耗均低于電滲析法,而且反滲透法設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、運(yùn)行效果穩(wěn)定可靠、符合“清潔生產(chǎn)”要求。系統(tǒng)的脫鹽率達(dá)96 %以上,淡化水水質(zhì)達(dá)到國(guó)家生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)。反滲透裝置高度集成化,可望成為定型的成套設(shè)備。其缺點(diǎn)是需要高壓設(shè)備，原水利用率只有75-80%，膜要定期清洗。反滲透法制取除鹽水是一個(gè)物理過(guò)程，所以比離子交換法環(huán)保。同時(shí)處理過(guò)程簡(jiǎn)單，易操作，自動(dòng)程度化高，系統(tǒng)便于管理和維護(hù)。
反滲透的預(yù)處理要求比離子交換法嚴(yán)格，主要目的是解決如下問(wèn)題：
（1）防止反滲透膜面結(jié)垢（包括CaCO3、CaSO4、SiO2、鐵、鋁等在膜面沉積）；
（2）防止膠體物質(zhì)及懸浮固體微粒污堵；
（3）防止有機(jī)物的污堵；
（4）防止氧化性物質(zhì)對(duì)膜的氧化破壞；
（5）保證進(jìn)水水溫，保持反滲透裝置產(chǎn)水量穩(wěn)定。
在反滲透裝置前配置保安過(guò)濾器，以防止顆粒進(jìn)入高壓泵及RO膜組件，損傷高壓泵部件和劃傷反滲透膜表面.保安過(guò)濾器濾芯采用外層精度為10μm，內(nèi)層精度為3-5μm；這樣不僅提高了過(guò)濾精度，還提高了濾芯使用壽命。也可采用超濾（UF）作為預(yù)處理
Ø 多年來(lái)，離子交換水處理技術(shù)一直被認(rèn)為是穩(wěn)定可靠的高純水生產(chǎn)技術(shù)，該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于許多工業(yè)領(lǐng)域，如電廠鍋爐補(bǔ)給水等。離子交換工藝過(guò)程比較煩瑣，陽(yáng)床、陰床和混床再生時(shí)要多次倒換閥門，而且一般每天或間隔一天就需再生，所以操作難度大，隨著自動(dòng)化程度提高各控制點(diǎn)可通過(guò)PLC位機(jī)操作，有效解決了操作繁瑣的難題。但其酸堿耗量大，再生廢水多，另外由于樹(shù)脂對(duì)非極性的大分子沒(méi)有去除能力，所以制水過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)細(xì)菌殖生。當(dāng)原水含鹽量高時(shí)，反滲透的制水成本低于離子交換技術(shù)，因此一般將反滲透膜技術(shù)與離子交換技術(shù)組合。
Ø 全膜法除鹽工藝即“超濾(UF)+反滲透（RO）+連續(xù)電除鹽（EDI）”，該工藝用超濾（UF）替代傳統(tǒng)的多介質(zhì)過(guò)濾器，用RO膜系統(tǒng)作為主要除鹽裝置，用EDI技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)混床精除鹽裝置。該工藝與傳統(tǒng)除鹽工藝相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：
1）連續(xù)運(yùn)行產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定品質(zhì)更佳；
2）運(yùn)行成本低；
3）占地面積小；
4）操作維護(hù)簡(jiǎn)單，無(wú)需接觸酸堿；
5）使用安全及環(huán)境良好；
缺點(diǎn)：
1）前期投資量大；
2）系統(tǒng)維護(hù)工作量小，但要求高；
綜上所述，選擇反滲透工藝作為一級(jí)除鹽處理。
工藝流程
綜合上述除鹽水作為生活用水需去除的污染因子以及不同除鹽處理工藝比較，考慮到占地面積和經(jīng)濟(jì)效益以及出水接收方對(duì)水質(zhì)的要求，本方案工藝組合確定為：
預(yù)處理（多介質(zhì)+超濾）+反滲透（RO）