海水淡化水設備的使用與效益評價

姚立　謝連仲　楊淺

摘要：本文主要介紹了唐山市曹妃甸港區煤碼頭施工現場在無淡水、無電的情況下，通過技術經濟論證，使用了一臺20t/h的淡化水設備，并闡述了該設備的使用性能、工作狀況，經濟效益等方面的問題。

關鍵詞：工程設備原理設備性能經濟效益

中圖分類號：P747 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（c）-0104-02

1設備安裝及運行情況

根據施工現場的實際情況和條件，按廠家提供的基礎圖紙進行基礎施工和廠房建設，為設備的及時安裝提供了保障。3月初，天津國?？萍及l展有限公司的技術工作人員開始進行設備安裝，經過14天作業，該套設備于24日正式投入使用。通過唐?？h衛生防疫站的檢測，300m深的地下水通過該設備淡化后，成品水各種檢測指標能滿足國家生活的飲用水標準。理論效率為20t/h，實際效率能達到20t/h，但如果原水比較渾濁會降低效率，約能達到18t/h。（附：原地下水檢驗報告、淡化后水質檢驗報告）（如表1表2）

2設備組成

2.1 深井（潛水泵）

在淡化水設備操作間附近或其他合理的位置鉆探一口300m深度的井鉆探完畢后必須正規化驗地下水水質（標準：飲用水、工程用水），根據水質化驗報告設計、選用、配置淡化水設備。深井中（約100m處）配置一臺潛水泵（功率13kW、流量50t/h、揚程120m）。

2.2 原水池（沉淀池）

原水池能初步沉淀、減少水中泥沙、雜質含量的作用。原水池設計容量可以為100～150m3。原水池可以采用磚混或鋼筋混凝土結構，從中間砌一道隔墻把原水池分成兩格，隔墻比水池外墻低20cm，能起到原水從第一個小水池漫流到第二個小水池，形成兩級沉淀作用。原水池基建可以采用半掩埋地下或在地面上，水池頂可以采用彩鋼瓦密封或露天形式，根據施工現場的地質、氣候條件決定。

2.3 暴氣裝置

把鼓風機（2.2kW）產生的空氣通過PVC管路直接通入原水池中（第二個小水池的水池底部、可設多處排氣孔）來增加原水中的溶解氧，將原水中Fe2+氧化為Fe3+并形成Fe（OH）3沉淀，從而達到初步淡化水體的目的。

（1）自吸增壓泵：把曝氣完成后的原水通過自吸增壓泵增壓來滿足原水后續循環、淡化的壓力需求。型號：ZH80-50-200 流量：35m3/h功率：11kW

（2）絮凝劑裝置：在自吸增壓泵出水管路上，向加壓后的原水投入絮凝劑（聚合氯化鋁），使水中膠體脫穩，快速形成沉降，從而達到淡化水體的目的。該裝置由加藥泵和加藥箱（桶）組成，加藥泵選用美國米頓羅隔膜式計量泵。計量泵型號：P036-398TI 功率：22W；壓力：0.7MPa加藥箱材質：高密度聚乙烯容積：100L。

（3）錳砂過濾器：除去水中的鐵離子，保證進入反滲透系統的鐵含量達標的進水要求。錳砂過濾器采用1500×2000×10mm過濾罐，內裝錳砂濾料（礫石、錳砂），正常出流量：30m3/h。型號：LQML-20 材質：A3 設計壓力：0.6MPa

（4）多介質過濾器：保證進入RO（反滲透）系統的水SDI（淤泥濃度指數）<5，濁度<1 NTU，采用1500×2000×10mm過濾罐，內裝多介質濾料（礫石、石英砂、無煙煤、磁鐵礦），正常出流量：30m3/h。型號：LQDL-20材質：A3 設計壓力：0.6MPa

（5）阻垢劑裝置：如果反滲透膜的濃水側（進水）各類離子濃度很高，易形成多種沉淀物，會污染RO（反滲透）膜。在多介質過濾器出水管路（精密過濾器前）上，向水中加入阻垢劑（美國進口PTP-0100反滲透專用），阻止RO（反滲透）膜結垢，提高反滲透裝置工作效率。該裝置由加藥泵和加藥箱（桶）組成，加藥泵選用美國米頓羅隔膜式計量泵。計量泵型號：P036-398TI；功率：22W；壓力：0.7MPa；加藥箱材質：高密度聚乙烯； 容積：100L。

（6）精密過濾器：經過預處理的原料水在經高壓泵進入反滲透膜之前，要先進入精密過濾器過濾，過濾精度為5mm，使得大于5mm的碎料不至于進入反滲透膜，從而起到對反滲透膜的保護作用。精密過濾器采用Φ600×1000×5mm立式圓筒型式過濾罐，內裝35支濾芯（聚乙烯噴熔），正常出流量：35m3/h，型號：LXB-08；材質：304不銹鋼；設計壓差：0.05MPa。

（7）高壓泵：高壓泵是反滲透裝置的動力源，采用丹麥（材質SUS304）多級立式離心泵，高壓泵進出口設置壓力開關，當進口壓力低于限定值（0.05MPa）或出口壓力高于限定值（2.1MPa）時，通過PLC控制系統自動保護運行。型號：CR45-9-2；流量：35m3/h；功率：30kW。

（8）反滲透裝置：反滲透裝置是溶解固型物的濃縮排放和淡水的利用過程，其心臟部分為反滲透膜組件。反滲透主體設備采用美國海德能公司生產的CPA-LD抗污染超低壓芳香聚酰胺復合膜，該組件由三層薄膜復合，表面層為芳香聚酰胺材質，厚度為200埃，并由一層微孔聚砜層支撐，可承受高壓力，對錳砂張力及化學侵蝕具有較好抵抗性，對NaCl、CaCl2、MgCl2具有較高的脫鹽率。

反滲透裝置由CPA3-LD膜原件28根組成，采用與其配套的玻璃材質反滲透專用壓力管，分別裝于7根220×6000mm壓力管中，膜組件呈4-3排列。反滲透裝置能去除水中的無機物和200分子量以上的有機物，設計產水量20t/h、溫度21℃、壓力1.5MPa，單根膜的脫鹽率為99.6%，水回收率為70%。

（9）加氯裝置：如果淡化產品水的主要用于生活用水，為保證用水點水中微生物及細菌含量符合國家標準，需定量向水中投加液態氯，以抑制產品水中的細菌滋生。該裝置由加藥泵和加藥箱（桶）組成，加藥泵選用美國米頓羅隔膜式計量泵。計量泵型號：P036-398TI；功率：22W；壓力：0.7MPa；加藥箱材質：高密度聚乙烯；容積：100L。

（10）成品水水箱及輸出水泵：成品水水箱主要用于淡化水的臨時儲存，可以使用10～20立方的聚乙烯塑料桶。輸出水泵是為淡化水用水點供應水的動力泵，一般情況下與淡化水設備的產水量相匹配即可。型號：GZ50-32-160；流量：20m3/h；功率：11kW。

（11）化學清洗裝置：清洗裝置由清洗水箱、清洗水泵和清洗過濾器組成。反滲透膜運行一段時間后會受到水中各物質的污染，清洗裝置可根據不同污染情況配制相應的化學清洗劑對膜元件進行化學清洗，通過清洗可延長膜的使用壽命，保證出水質量。

水箱：型號PT-2000L；尺寸：1300×1650mm；容積：2m3；水泵：型號50-32-200；流量30m3/h；功率：5.5kW；清洗過濾器：型號：LXB-04；材質：SUS304；尺寸：500×1000×5mm。

3設備經濟分析

3.1 購置安裝淡化水設備需投入的成本

（1）20t/h設備成本為約58萬元。

（2）廠房建筑費用約為5萬元。

（3）100m3地下水蓄水池（原水池）建筑費用約為8萬元。

（4）深水井及深水泵費用約為20萬元。

（5）淡化水的蓄水池與從外地拉水一樣需要配置，費用暫不考慮。

（6）蓄水池的水往外部供水需安裝高壓泵，這與從外地拉水一樣需要配置，費用暫不考慮。合計需額外增加的成本費用約為：91萬元。

3.2 島外運水需投入的成本

（1）該工程的計劃用水量統計。

本工程混凝土總量約34.9萬m3，按150kg/m3計算，需要約5.24萬m3水。水泥穩定混凝土拌合量約為42.8萬m3，按130kg/m3計算，需要5.56萬m3水。水洗振動篩用水量約1.35萬噸：（18t/d×30d/月×15月=1.35萬噸）。

拌合站清洗攪拌罐及沖洗罐車用水量約為0.69萬噸：（15.3t/d×30天/月×15月=0.69萬噸）。

拌合站清洗站體、地面、調和外加劑等輔助用水量約為0.45萬噸：（10t/d×30天/月×15月=0.45萬噸）。

道路除塵用水量約為2.7萬噸：（60t/d×30天/月×15月=2.7萬噸）。

日常生活用水量約為0.2萬噸：（0.11t/d×110人×15月=0.2萬噸）。

水穩、砼養護用水量約為10.5萬噸：（50t/d×30天/月×7月=10.5萬噸）。

合計用水量約為：5.24+5.56+1.35+0.69 +0.45+2.7+0.2+10.5=26.89萬噸。

（2）成本費用：26.89萬噸×30元/噸=806.7萬元。

（3）運行成本。

（4）電費：設備總功率約為60kW，每天按24h運轉，使用15個月，柴油發電電價按2元/kW計算。60kW×24h×30日/月×15月×2元/kW=129.6萬元。

（5）淡化藥費：月費用約5000元/月，15個月費用共為：7.5萬元。

（6）經濟分析：投入的全部成本約為220.6萬元，但從島外取水的成本約806.7萬元，實際節約成本586.1萬元。

4效果評價

（1）苦咸地下水淡化后，經唐海縣衛生防疫站對水樣的檢測，滿足國家飲用水標準，更滿足《港口工程》攪拌水泥鋼筋混凝土用水的規范要求。

（2）試驗室用淡化水攪拌的混凝土做常規混凝土試塊，其強度等參數滿足配合比試驗要求。（附：混凝土配合比通知單、混凝土強度評定表）

（3）生活用水一年來，未發現中毒、瀉肚等不正常事件。

（4）日產水量能達到400t，滿足高峰期2000m3混凝土攪拌用水和其他輔助用水。

（5）設備性能穩定、故障率低、連續運轉能力強，滿足了煤碼頭工程34.9萬m3混凝土攪拌用水和其他用水。

5結語

隨著港口基礎建設的快速發展，建設工期要求越來越短，有些工程在沒有滿足“三通一平”的條件下就立即開始基礎建設，這樣就給施工造成很大的實際困難，缺水、缺電時有存在，為解決缺水給施工帶來的實際問題，把海水、地下苦咸水淡化來滿足生產、生活需要就可以解決了。

參考文獻

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