阿聯酋農場凈化井水項目技術方案
阿聯酋農場凈化井水項目技術方案
項目建設背景和意義
本項目井水不能直接在農場使用，需要進行凈化處理，然后用于中小型農場使用，主要污染物為鹽份（TDS）和懸浮物SS。
設計原則
（1）嚴格貫徹執(zhí)行國家相關政策、法規(guī)、規(guī)范及標準結合國際國內污水處理技術水平，根據進水水質和出水水質要求，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、水量特征，選用針對性較強、工藝技術先進、穩(wěn)定經濟安全的處理工藝，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、便管理的技術和設備，******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計時充分考慮氣候、季節(jié)變化對水質水量的影響，充分考慮水質隨時間延長的變化，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，明快的設計功能區(qū)劃。實現優(yōu)化設計，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、經濟實用。避免二次污染。結合工程的實際情況，妥善進行固廢處理。
設計范圍
（1）從管路進入集裝箱開始到淡化水產出為止；
（2）工藝流程、工藝設備選型、工藝設備的結構布置及電氣控制等設計工作。
設計水源及規(guī)模
設計規(guī)模，共設計1套，產水1噸/小時。
設計進、出水水質
設計進水水質
設計進水TDS：14000mg/L
設計出水水質
設計產水： (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
根據不同的進水水質、水量和回用的水質、水量要求而設計，工藝的篩選主要依據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，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、廢棄物等物質中的異味通過空氣介質，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。
再生水因其使用途徑，對水質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的含量，一般TDS值越大，水中雜質含量越大，從而反應出溶液導電性好，電導率高。其與氯離子(Cl-)有著相對穩(wěn)定的比例關系，因此平時只測[Cl-]濃度就能反應出TDS含量。
Ø 去除硬度和堿度
硬度（H）指水中Ca2+、Mg2+的含量，其數值大小、組成直接影響結垢程度、性質和成份。堿度（A）指水中OH-，HCO3-及CO32-的含量，其數值大小對后續(xù)膜系統(tǒng)有直接影響。
Ø 去除色度
色度是反映水質好壞的直接參數，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，這些性質易使水體產生色度積累，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。方案設計要針對不同的原水水質特點和出水要求，設計出最經濟有效的工藝，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
蒸餾法除鹽技術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。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備腐蝕、結垢、能耗高等技術問題，在工業(yè)制水領域應用很少。隨著膜技術的發(fā)展，蒸餾與膜相結合的膜蒸餾分離技術逐漸成熟，目前在海水淡化和苦咸水除鹽中有應用。
離子交換法除鹽技術
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之間的化學置換反應，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部擴散；
（3）交換離子與結合在樹脂活性基團的可交換離子發(fā)生反應；
（4）被交換下來的離子在樹脂顆粒內部擴散；
（5）被交換下來的離子在溶液中擴散；
離子交換反應速度很快，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：
◇預處理要求簡單、工藝成熟，出水水質穩(wěn)定、設備初期投入低；
◇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
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過程相結合的基本工程，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，把電解質從水溶液中分離出來。但由于電滲析法容易出現極化現象，使電流效率降低，pH降低，除鹽率和產率降低。
反滲透（RO）除鹽技術
反滲透技術是從動植物細胞膜的滲透現象中得到啟發(fā)而發(fā)展起來的一門新的處理技術。反滲透膜一次除鹽率＞95%，產水率可達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，因此一般將反滲透膜技術與離子交換技術組合，將反滲透作為離子交換器的預處理，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：
◇反滲透技術是當今較先進、穩(wěn)定、有效的除鹽技術；
◇與傳統(tǒng)的水處理技術相比，膜技術具有工藝簡單、操作方便、易于自動控制、無污染、運行成本低等優(yōu)點，特別是幾種膜技術的配合使用，再輔之經其他水處理工藝，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：
◇預處理要求較高、初期投資較大
連續(xù)電除鹽（EDI）技術
所謂的EDI技術是將電滲析技術和離子交換技術融為一體，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)制取高品質超純水。該技術先進、結構緊湊、操作簡便的優(yōu)點，是水處理技術的綠色革命。
除鹽處理工藝比較
結合以上各處理工藝特點，考慮到實際操作和經濟效益，接下來主要對反滲透和離子交換以及EDI技術做個簡單比較。
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、設備簡單、效益高、占地少、操作方便、能量消耗少、適應范圍廣、自動化程度高和出水質量好等優(yōu)點。反滲透法脫鹽率及產水純凈程度都比電滲析法高,出水水質優(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,而且反滲透法設備結構緊湊、占地面積小、運行效果穩(wěn)定可靠、符合“清潔生產”要求。系統(tǒng)的脫鹽率達96 %以上,淡化水水質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備。其缺點是需要高壓設備，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）防止反滲透膜面結垢（包括CaCO3、CaSO4、SiO2、鐵、鋁等在膜面沉積）；
（2）防止膠體物質及懸浮固體微粒污堵；
（3）防止有機物的污堵；
（4）防止氧化性物質對膜的氧化破壞；
（5）保證進水水溫，保持反滲透裝置產水量穩(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）作為預處理
Ø 多年來，離子交換水處理技術一直被認為是穩(wěn)定可靠的高純水生產技術，該技術已廣泛應用于許多工業(yè)領域，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，因此一般將反滲透膜技術與離子交換技術組合。
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)的多介質過濾器，用RO膜系統(tǒng)作為主要除鹽裝置，用EDI技術代替?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)運行產水水質穩(wěn)定品質更佳；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濟效益以及出水接收方對水質的要求，本方案工藝組合確定為：
預處理（多介質+超濾）+反滲透（RO）