海水淡化水設(shè)備的使用與效益評(píng)價(jià)

姚立　謝連仲　楊淺

摘要：本文主要介紹了唐山市曹妃甸港區(qū)煤碼頭施工現(xiàn)場(chǎng)在無(wú)淡水、無(wú)電的情況下，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，使用了一臺(tái)20t/h的淡化水設(shè)備，并闡述了該設(shè)備的使用性能、工作狀況，經(jīng)濟(jì)效益等方面的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：工程設(shè)備原理設(shè)備性能經(jīng)濟(jì)效益

中圖分類號(hào)：P747 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）08（c）-0104-02

1設(shè)備安裝及運(yùn)行情況

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況和條件，按廠家提供的基礎(chǔ)圖紙進(jìn)行基礎(chǔ)施工和廠房建設(shè)，為設(shè)備的及時(shí)安裝提供了保障。3月初，天津國(guó)?？萍及l(fā)展有限公司的技術(shù)工作人員開(kāi)始進(jìn)行設(shè)備安裝，經(jīng)過(guò)14天作業(yè)，該套設(shè)備于24日正式投入使用。通過(guò)唐?？h衛(wèi)生防疫站的檢測(cè)，300m深的地下水通過(guò)該設(shè)備淡化后，成品水各種檢測(cè)指標(biāo)能滿足國(guó)家生活的飲用水標(biāo)準(zhǔn)。理論效率為20t/h，實(shí)際效率能達(dá)到20t/h，但如果原水比較渾濁會(huì)降低效率，約能達(dá)到18t/h。（附：原地下水檢驗(yàn)報(bào)告、淡化后水質(zhì)檢驗(yàn)報(bào)告）（如表1表2）

2設(shè)備組成

2.1 深井（潛水泵）

在淡化水設(shè)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(guī)化驗(yàn)地下水水質(zhì)（標(biāo)準(zhǔn)：飲用水、工程用水），根據(jù)水質(zhì)化驗(yàn)報(bào)告設(shè)計(jì)、選用、配置淡化水設(shè)備。深井中（約100m處）配置一臺(tái)潛水泵（功率13kW、流量50t/h、揚(yáng)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(zhì)含量的作用。原水池設(shè)計(jì)容量可以為100～150m3。原水池可以采用磚混或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，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(gè)小水池漫流到第二個(gè)小水池，形成兩級(jí)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(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)、氣候條件決定。

2.3 暴氣裝置

把鼓風(fēng)機(jī)（2.2kW）產(chǎn)生的空氣通過(guò)PVC管路直接通入原水池中（第二個(gè)小水池的水池底部、可設(shè)多處排氣孔）來(lái)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(dá)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(guò)自吸增壓泵增壓來(lái)滿足原水后續(xù)循環(huán)、淡化的壓力需求。型號(hào)：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(wěn)，快速形成沉降，從而達(dá)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(guó)米頓羅隔膜式計(jì)量泵。計(jì)量泵型號(hào)：P036-398TI 功率：22W；壓力：0.7MPa加藥箱材質(zhì)：高密度聚乙烯容積：100L。

（3）錳砂過(guò)濾器：除去水中的鐵離子，保證進(jìn)入反滲透系統(tǒng)的鐵含量達(dá)標(biāo)的進(jìn)水要求。錳砂過(guò)濾器采用1500×2000×10mm過(guò)濾罐，內(nèi)裝錳砂濾料（礫石、錳砂），正常出流量：30m3/h。型號(hào)：LQML-20 材質(zhì)：A3 設(shè)計(jì)壓力：0.6MPa

（4）多介質(zhì)過(guò)濾器：保證進(jìn)入RO（反滲透）系統(tǒng)的水SDI（淤泥濃度指數(shù)）<5，濁度<1 NTU，采用1500×2000×10mm過(guò)濾罐，內(nèi)裝多介質(zhì)濾料（礫石、石英砂、無(wú)煙煤、磁鐵礦），正常出流量：30m3/h。型號(hào)：LQDL-20材質(zhì)：A3 設(shè)計(jì)壓力：0.6MPa

（5）阻垢劑裝置：如果反滲透膜的濃水側(cè)（進(jìn)水）各類離子濃度很高，易形成多種沉淀物，會(huì)污染RO（反滲透）膜。在多介質(zhì)過(guò)濾器出水管路（精密過(guò)濾器前）上，向水中加入阻垢劑（美國(guó)進(jìn)口PTP-0100反滲透專用），阻止RO（反滲透）膜結(jié)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(guó)米頓羅隔膜式計(jì)量泵。計(jì)量泵型號(hào)：P036-398TI；功率：22W；壓力：0.7MPa；加藥箱材質(zhì)：高密度聚乙烯； 容積：100L。

（6）精密過(guò)濾器：經(jīng)過(guò)預(yù)處理的原料水在經(jīng)高壓泵進(jìn)入反滲透膜之前，要先進(jìn)入精密過(guò)濾器過(guò)濾，過(guò)濾精度為5mm，使得大于5mm的碎料不至于進(jìn)入反滲透膜，從而起到對(duì)反滲透膜的保護(hù)作用。精密過(guò)濾器采用Φ600×1000×5mm立式圓筒型式過(guò)濾罐，內(nèi)裝35支濾芯（聚乙烯噴熔），正常出流量：35m3/h，型號(hào)：LXB-08；材質(zhì)：304不銹鋼；設(shè)計(jì)壓差：0.05MPa。

（7）高壓泵：高壓泵是反滲透裝置的動(dòng)力源，采用丹麥（材質(zhì)SUS304）多級(jí)立式離心泵，高壓泵進(jìn)出口設(shè)置壓力開(kāi)關(guān)，當(dāng)進(jìn)口壓力低于限定值（0.05MPa）或出口壓力高于限定值（2.1MPa）時(shí)，通過(guò)PLC控制系統(tǒng)自動(dòng)保護(hù)運(yùn)行。型號(hào)：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(guò)程，其心臟部分為反滲透膜組件。反滲透主體設(shè)備采用美國(guó)海德能公司生產(chǎn)的CPA-LD抗污染超低壓芳香聚酰胺復(fù)合膜，該組件由三層薄膜復(fù)合，表面層為芳香聚酰胺材質(zhì)，厚度為200埃，并由一層微孔聚砜層支撐，可承受高壓力，對(duì)錳砂張力及化學(xué)侵蝕具有較好抵抗性，對(duì)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(zhì)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(wú)機(jī)物和200分子量以上的有機(jī)物，設(shè)計(jì)產(chǎn)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(chǎn)品水的主要用于生活用水，為保證用水點(diǎn)水中微生物及細(xì)菌含量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，需定量向水中投加液態(tài)氯，以抑制產(chǎn)品水中的細(xì)菌滋生。該裝置由加藥泵和加藥箱（桶）組成，加藥泵選用美國(guó)米頓羅隔膜式計(jì)量泵。計(jì)量泵型號(hào)：P036-398TI；功率：22W；壓力：0.7MPa；加藥箱材質(zhì)：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(shí)儲(chǔ)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(diǎn)供應(yīng)水的動(dòng)力泵，一般情況下與淡化水設(shè)備的產(chǎn)水量相匹配即可。型號(hào)：GZ50-32-160；流量：20m3/h；功率：11kW。

（11）化學(xué)清洗裝置：清洗裝置由清洗水箱、清洗水泵和清洗過(guò)濾器組成。反滲透膜運(yùn)行一段時(shí)間后會(huì)受到水中各物質(zhì)的污染，清洗裝置可根據(jù)不同污染情況配制相應(yīng)的化學(xué)清洗劑對(duì)膜元件進(jìn)行化學(xué)清洗，通過(guò)清洗可延長(zhǎng)膜的使用壽命，保證出水質(zhì)量。

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

3設(shè)備經(jīng)濟(jì)分析

3.1 購(gòu)置安裝淡化水設(shè)備需投入的成本

（1）20t/h設(shè)備成本為約58萬(wàn)元。

（2）廠房建筑費(fèi)用約為5萬(wàn)元。

（3）100m3地下水蓄水池（原水池）建筑費(fèi)用約為8萬(wàn)元。

（4）深水井及深水泵費(fèi)用約為20萬(wàn)元。

（5）淡化水的蓄水池與從外地拉水一樣需要配置，費(fèi)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(fèi)用暫不考慮。合計(jì)需額外增加的成本費(fèi)用約為：91萬(wàn)元。

3.2 島外運(yùn)水需投入的成本

（1）該工程的計(jì)劃用水量統(tǒng)計(jì)。

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

拌合站清洗攪拌罐及沖洗罐車用水量約為0.69萬(wàn)噸：（15.3t/d×30天/月×15月=0.69萬(wàn)噸）。

拌合站清洗站體、地面、調(diào)和外加劑等輔助用水量約為0.45萬(wàn)噸：（10t/d×30天/月×15月=0.45萬(wàn)噸）。

道路除塵用水量約為2.7萬(wàn)噸：（60t/d×30天/月×15月=2.7萬(wàn)噸）。

日常生活用水量約為0.2萬(wàn)噸：（0.11t/d×110人×15月=0.2萬(wàn)噸）。

水穩(wěn)、砼養(yǎng)護(hù)用水量約為10.5萬(wàn)噸：（50t/d×30天/月×7月=10.5萬(wàn)噸）。

合計(jì)用水量約為：5.24+5.56+1.35+0.69 +0.45+2.7+0.2+10.5=26.89萬(wàn)噸。

（2）成本費(fèi)用：26.89萬(wàn)噸×30元/噸=806.7萬(wàn)元。

（3）運(yùn)行成本。

（4）電費(fèi)：設(shè)備總功率約為60kW，每天按24h運(yùn)轉(zhuǎn)，使用15個(gè)月，柴油發(fā)電電價(jià)按2元/kW計(jì)算。60kW×24h×30日/月×15月×2元/kW=129.6萬(wàn)元。

（5）淡化藥費(fèi)：月費(fèi)用約5000元/月，15個(gè)月費(fèi)用共為：7.5萬(wàn)元。

（6）經(jīng)濟(jì)分析：投入的全部成本約為220.6萬(wàn)元，但從島外取水的成本約806.7萬(wàn)元，實(shí)際節(jié)約成本586.1萬(wàn)元。

4效果評(píng)價(jià)

（1）苦咸地下水淡化后，經(jīng)唐?？h衛(wèi)生防疫站對(duì)水樣的檢測(cè)，滿足國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)，更滿足《港口工程》攪拌水泥鋼筋混凝土用水的規(guī)范要求。

（2）試驗(yàn)室用淡化水?dāng)嚢璧幕炷磷龀Ｒ?guī)混凝土試塊，其強(qiáng)度等參數(shù)滿足配合比試驗(yàn)要求。（附：混凝土配合比通知單、混凝土強(qiáng)度評(píng)定表）

（3）生活用水一年來(lái)，未發(fā)現(xiàn)中毒、瀉肚等不正常事件。

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

（5）設(shè)備性能穩(wěn)定、故障率低、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)能力強(qiáng)，滿足了煤碼頭工程34.9萬(wàn)m3混凝土攪拌用水和其他用水。

5結(jié)語(yǔ)

隨著港口基礎(chǔ)建設(shè)的快速發(fā)展，建設(shè)工期要求越來(lái)越短，有些工程在沒(méi)有滿足“三通一平”的條件下就立即開(kāi)始基礎(chǔ)建設(shè)，這樣就給施工造成很大的實(shí)際困難，缺水、缺電時(shí)有存在，為解決缺水給施工帶來(lái)的實(shí)際問(wèn)題，把海水、地下苦咸水淡化來(lái)滿足生產(chǎn)、生活需要就可以解決了。

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