阿聯(lián)酋農(nóng)場凈化井水項目技術(shù)方案
阿聯(lián)酋農(nóng)場凈化井水項目技術(shù)方案
項目建設(shè)背景和意義
本項目井水不能直接在農(nóng)場使用，需要進行凈化處理，然后用于中小型農(nóng)場使用，主要污染物為鹽份（TDS）和懸浮物SS。
設(shè)計原則
（1）嚴格貫徹執(zhí)行國家相關(guān)政策、法規(guī)、規(guī)范及標準結(jié)合國際國內(nèi)污水處理技術(shù)水平，根據(jù)進水水質(zhì)和出水水質(zhì)要求，采用合理、成熟、先進、效率高、運行穩(wěn)定可靠的污水再生處理工藝，降低工程造價及處理成本。
（2）綜合考慮原水的水質(zhì)、水量特征，選用針對性較強、工藝技術(shù)先進、穩(wěn)定經(jīng)濟安全的處理工藝，做到處理系統(tǒng)簡潔、處理效果好，出水穩(wěn)定達標。
（3）采用低耗、高效、易操作、便管理的技術(shù)和設(shè)備，******限度地節(jié)約運行費用，減輕勞動強度。
（4）長期運行的穩(wěn)定性。在工藝選擇和工程設(shè)計時充分考慮氣候、季節(jié)變化對水質(zhì)水量的影響，充分考慮水質(zhì)隨時間延長的變化，采取可靠的保證措施，使處理站能長期、穩(wěn)定運行。
（5）合理的高程布置，緊湊的平面布局，明快的設(shè)計功能區(qū)劃。實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計，減少對周邊環(huán)境的影響，減少占地面積，節(jié)約項目投資。
（6）高效的管理。對主要的工藝環(huán)節(jié)采取自動控制和中央控制，降低管理工作量和運行控制的復(fù)雜程度，盡可能的減少由于人為操作對系統(tǒng)造成的影響，力求管理方便、安全可靠、經(jīng)濟實用。避免二次污染。結(jié)合工程的實際情況，妥善進行固廢處理。
設(shè)計范圍
（1）從管路進入集裝箱開始到淡化水產(chǎn)出為止；
（2）工藝流程、工藝設(shè)備選型、工藝設(shè)備的結(jié)構(gòu)布置及電氣控制等設(shè)計工作。
設(shè)計水源及規(guī)模
設(shè)計規(guī)模，共設(shè)計1套，產(chǎn)水1噸/小時。
設(shè)計進、出水水質(zhì)
設(shè)計進水水質(zhì)
設(shè)計進水TDS：14000mg/L
設(shè)計出水水質(zhì)
設(shè)計產(chǎn)水： (參考中國城市綠化灌溉用水標準.:TDS小于等于1000mg/L)
| 序號 | 項目 | 數(shù)值 | 單位 |
| 1 | PH | 6-9 | / |
| 2 | 色度 | ≤30 | / |
| 3 | 嗅味 | 無不快感 | / |
| 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/升 |
工藝選擇
工藝選擇依據(jù)
根據(jù)不同的進水水質(zhì)、水量和回用的水質(zhì)、水量要求而設(shè)計，工藝的篩選主要依據(jù)以下污染因子的去除而執(zhí)行。
Ø 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)，它們在條件適宜時可以沉淀。進水中懸浮物的濃度不僅僅只涉及到出水的SS指標，而且對BOD5、COD等指標有影響，因此控制出水的SS指標是最基本的，也是最重要的環(huán)節(jié)。
Ø 去除臭味
惡臭是大氣、水、廢棄物等物質(zhì)中的異味通過空氣介質(zhì)，作用于人的嗅覺而被感知的一種嗅覺污染。判斷惡臭對人們的影響，主要以給人們帶來不舒服感覺的影響為依據(jù)。
再生水因其使用途徑，對水質(zhì)臭味的要求尤為嚴格，含有臭味的再生水不僅影響環(huán)境，還破壞了景觀效果。
Ø 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-)有著相對穩(wěn)定的比例關(guān)系，因此平時只測[Cl-]濃度就能反應(yīng)出TDS含量。
Ø 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)值大小對后續(xù)膜系統(tǒng)有直接影響。
Ø 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性差、自凈能力差、污染物含量高且不斷積累等特點，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)計要針對不同的原水水質(zhì)特點和出水要求，設(shè)計出最經(jīng)濟有效的工藝，從而保證出水滿足企業(yè)工業(yè)用水的標準。
蒸餾法除鹽技術(shù)
蒸餾法除鹽技術(shù)是利用水沸點較低易蒸發(fā)，鹽沸點較高不蒸發(fā)的特性將水鹽分離，得到高純度除鹽水的技術(shù)。目前已開發(fā)出單級閃蒸（SSF）、多級閃蒸（MSF）、多效閃蒸（MED）等。蒸餾法對原水水質(zhì)要求不高，運行操作簡單，除鹽同時具有消毒作用，因而在用水量較小的醫(yī)藥衛(wèi)生行業(yè)和實驗室、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，達到去除水中鹽的目的。離子交換過程可看作是固相的離子交換樹脂與液相中電解質(zhì)之間的化學(xué)置換反應(yīng)，其過程通常可分為5個連續(xù)階段，
（1）交換離子從溶液中擴散到樹脂顆粒表面；
（2）交換離子在樹脂顆粒內(nèi)部擴散；
（3）交換離子與結(jié)合在樹脂活性基團的可交換離子發(fā)生反應(yīng)；
（4）被交換下來的離子在樹脂顆粒內(nèi)部擴散；
（5）被交換下來的離子在溶液中擴散；
離子交換反應(yīng)速度很快，當離子交換樹脂達到吸附飽和時，采用強酸或強堿與被吸附的離子進行交換，實現(xiàn)離子交換樹脂的再生。
離子交換法處理有以下特點：
優(yōu)點：
◇預(yù)處理要求簡單、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)域運行成本較低。
缺點：
◇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；
◇細菌易在床層中繁殖，且離子交換樹脂會長期向純水中滲溶有機物；
◇在含鹽量高的區(qū)域，運行成本高。
電滲析法除鹽技術(shù)
電滲析法是利用電能來進行膜分離的方法，電滲析過程就是滲析過程和電化學(xué)過程相結(jié)合的基本工程，電滲析法是在直流電場作用下，以電位差為推動力，利用陰、陽離子交換膜對水溶液中陰、陽離子的選擇透過性，把電解質(zhì)從水溶液中分離出來。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)是從動植物細胞膜的滲透現(xiàn)象中得到啟發(fā)而發(fā)展起來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75%。
當原水含鹽量高時，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，延長樹脂使用壽命，而且更環(huán)保。
反滲透法處理有以下特點：
優(yōu)點：
◇反滲透技術(shù)是當今較先進、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)具有工藝簡單、操作方便、易于自動控制、無污染、運行成本低等優(yōu)點，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；
◇原水含鹽量較高時對運行成本影響不大；
缺點：
◇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，通過陽、陰離子的選擇透過作用以級離子交換樹脂對水中離子的交換作用，在電場的作用下實現(xiàn)水中離子的定向遷移，從而達到水的深度凈化除鹽，并通過水電解產(chǎn)生的氫離子和氫氧根離子對裝填樹脂進行連續(xù)再生，因此EDI制水過程不需酸、堿再生即可連續(xù)制取高品質(zhì)超純水。該技術(shù)先進、結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡便的優(yōu)點，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，考慮到實際操作和經(jīng)濟效益，接下來主要對反滲透和離子交換以及EDI技術(shù)做個簡單比較。
Ø 反滲透與其它水處理方法相比具有無相態(tài)變化、常溫操作、設(shè)備簡單、效益高、占地少、操作方便、能量消耗少、適應(yīng)范圍廣、自動化程度高和出水質(zhì)量好等優(yōu)點。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《生活飲用水衛(wèi)生標準》。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96 %以上,淡化水水質(zhì)達到國家生活飲用水標準。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物理過程，所以比離子交換法環(huán)保。同時處理過程簡單，易操作，自動程度化高，系統(tǒng)便于管理和維護。
反滲透的預(yù)處理要求比離子交換法嚴格，主要目的是解決如下問題：
（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）防止有機物的污堵；
（4）防止氧化性物質(zhì)對膜的氧化破壞；
（5）保證進水水溫，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濾器，以防止顆粒進入高壓泵及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，離子交換水處理技術(shù)一直被認為是穩(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，如電廠鍋爐補給水等。離子交換工藝過程比較煩瑣，陽床、陰床和混床再生時要多次倒換閥門，而且一般每天或間隔一天就需再生，所以操作難度大，隨著自動化程度提高各控制點可通過PLC位機操作，有效解決了操作繁瑣的難題。但其酸堿耗量大，再生廢水多，另外由于樹脂對非極性的大分子沒有去除能力，所以制水過程中可能會出現(xiàn)細菌殖生。當原水含鹽量高時，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：1）連續(xù)運行產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定品質(zhì)更佳；2）運行成本低；3）占地面積小；4）操作維護簡單，無需接觸酸堿；5）使用安全及環(huán)境良好；
缺點：1）前期投資量大；2）系統(tǒng)維護工作量小，但要求高；
綜上所述，選擇反滲透工藝作為一級除鹽處理。
工藝流程
綜合上述除鹽水作為農(nóng)場灌溉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)濟效益以及出水接收方對水質(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）