苦咸地下水淡化設(shè)備在西北干旱地區(qū)公路工程施工中的應(yīng)用

（中交第二航務(wù)工程局有限公司第六工程分公司，湖北 武漢 430014）

近年來，苦咸水淡化設(shè)備應(yīng)用于多種領(lǐng)域。咸水淡化可以解決水資源缺乏問題，具有節(jié)能環(huán)保、成本較低等諸多優(yōu)點。本文根據(jù)當(dāng)?shù)刈匀毁Y源情況，從方案選定、工藝流程、成本對比等方面介紹了淡化設(shè)備在國道216線馬依喀臘至克孜勒克日什公路（以下簡稱“國道216線項目”）施工中的應(yīng)用。

一、工程概況

國道216線項目地處新疆維吾爾自治區(qū)北部的富蘊(yùn)縣境內(nèi)，位于亞歐大陸的中心，準(zhǔn)噶爾盆地。項目主線全長25km，且均為整體式路基，路基寬度為26m。全線共設(shè)大橋1380m/8座，中橋220m/3座，通涵31道，U型回轉(zhuǎn)車道1處。其中路基挖方108.8萬m3，填方125.7萬m3；級配砂礫31.8萬t，水泥穩(wěn)定砂礫58.8萬t，瀝青混凝土17.6萬t，混凝土7.5萬m3，施工總用水量約12萬m3。

根據(jù)施工計劃安排，項目用水高峰期為2017年7月至10月，平均每天300t，以及2018年6月至9月，平均每天450t。

二、 供水方案確定

國道216線項目處在卡拉麥里山自然保護(hù)區(qū)，附近無可用水資源。最近地表水為烏倫古河河水，離項目部40km，水質(zhì)可以滿足施工需求。經(jīng)當(dāng)?shù)厮块T檢測，地下水為苦咸水，不能直接用于工程項目。項目部只有兩種選擇：一是采用烏倫古河河水，靠汽車運(yùn)輸至施工現(xiàn)場；二是采用地下水，利用苦咸水淡化設(shè)備進(jìn)行淡化后用于工程施工。經(jīng)過測算，采用汽車運(yùn)輸生產(chǎn)生活用水，預(yù)計費(fèi)用為300萬元；經(jīng)咨詢，如果采用井水淡化方案，總費(fèi)用在140萬元以內(nèi)。從節(jié)約成本考慮，最終決定采用地下水淡化作為項目施工與生活用水。

三、 供水方案及凈化工藝

（一）場地布置

綜合考慮項目部地理位置及用水情況，確保項目5天的用水量，項目部準(zhǔn)備了3000m3儲水池儲存原水，1000m3儲水池儲存淡水（現(xiàn)場施工兩天的用水量），500m3儲水池儲存濃水（主要用于項目便道灑水）?？傮w布置如圖1所示。

圖1.供水場地總體平面

（二）設(shè)備選型

綜合考慮井水出水量和設(shè)備的生產(chǎn)能力，在確保滿足現(xiàn)場施工需求的情況下，選用400t/d生產(chǎn)能力的凈化設(shè)備。在用水高峰期，若水供應(yīng)不及時，可以采用河水汽運(yùn)的方式補(bǔ)給（社會資源供水）。

（三）凈化原理

設(shè)備的凈化原理為反滲透：通過一定的壓力作用, 苦咸水中的水分子通過反滲透膜，水中雜質(zhì)如無機(jī)鹽、重金屬離子、有機(jī)物、膠體、細(xì)菌和病毒等無法通過，從而使可以透過的純水和無法透過的濃縮水嚴(yán)格區(qū)分開來。

此種凈化原理與其他水處理方法相比，具有無相態(tài)變化、常溫操作、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單及易于安裝、效益較高、占地較少、操作方便、能量消耗較少、適應(yīng)范圍廣、自動化程度高和凈化出水質(zhì)量好等優(yōu)點。

（四）工藝流程

凈化設(shè)備主要包括預(yù)處理系統(tǒng)、反滲透裝置、清洗系統(tǒng)等。工藝流程如圖2所示。

圖2.凈化工藝流程圖

1、預(yù)處理系統(tǒng)

預(yù)處理系統(tǒng)由不銹鋼袋式過濾器和精密過濾器兩部分組成：

（1）袋式過濾器內(nèi)部是由金屬網(wǎng)格支撐的濾袋，液體經(jīng)濾袋過濾后，雜質(zhì)被攔截在濾袋中，所以更換濾袋后可以繼續(xù)使用，操作方便，主要攔截粗顆粒；

（2）精密過濾器主要部件為聚丙烯濾芯，而聚丙烯濾芯是一種以超細(xì)聚丙烯纖維濾材作為過濾介質(zhì)的固定孔徑深層過濾芯，濾材符合FDA相關(guān)要求。過濾精度范圍為0.1um到60um之間，具有低壓差、高流通量、使用壽命較長等特性。

2、反滲透系統(tǒng)

反滲透系統(tǒng)主要由平行的四組反滲透壓力容器（內(nèi)含RO反濾組件）組成，4組壓力容器并聯(lián)使用，同時作業(yè)，進(jìn)水口采用不銹鋼臥式多級離心高壓泵，在高壓水泵的壓力下，水分子透過反濾膜進(jìn)入到壓力小的一側(cè)，從凈水口流出，濃咸水則從高壓側(cè)出口排出。

3、清洗系統(tǒng)

清洗系統(tǒng)與反滲透高壓泵出口通過三通閥連接，清洗筒與清水管道通過三通連接的方式，在清洗高壓泵作用下，清洗用水通過精密過濾系統(tǒng)，然后進(jìn)入反滲透系統(tǒng)，從而清洗反滲透膜，達(dá)到延長反滲透膜使用壽命的目的，保護(hù)反滲透膜原件不受損傷。

（五）凈化效果

外委實驗結(jié)果表明，水質(zhì)凈化前，地下水不能直接應(yīng)用于工程施工，凈化后可以滿足工程施工要求，凈化效果良好。

四、結(jié)果分析

經(jīng)過兩年的運(yùn)行，設(shè)備狀態(tài)良好，滿足現(xiàn)場施工需求。經(jīng)過實際統(tǒng)計，項目總成本包含打井、修建臨時蓄水池、凈化等費(fèi)用，以及設(shè)備維修保養(yǎng)和人工費(fèi)用等。

分析費(fèi)用數(shù)據(jù)得到，凈化后成本為9.42元/m3，費(fèi)用相對較高。主要是一次性投入成本比例較大，打井及場地修建費(fèi)用較高。但本項目和汽車運(yùn)輸?shù)啾?，可?jié)約成本173萬元。

目前設(shè)備已平穩(wěn)使用了兩年，效果良好。但在凈化設(shè)備前期使用過程中，也存在一些問題。開始的時候，凈化效果較好，廢水比例較小，但使用一段時間后，廢水比例明顯偏大，凈化效果也降低。對此，項目成員不斷地探索與實踐，定人定崗，按時更換濾芯和保養(yǎng)清洗RO反濾膜，特別是及時更換預(yù)處理濾芯，以免增加膜的負(fù)擔(dān)，降低反滲透處理效率及膜的使用壽命。水淡化后產(chǎn)生的大量濃咸水也需要妥善處理，該項目的濃咸水主要用來噴灑便道降塵。

五、結(jié)語

苦咸地下水在西北地區(qū)含量豐富，對于西北干旱缺水、無地表水或地表水較遠(yuǎn)地區(qū)，反滲透苦咸水淡化是提供優(yōu)質(zhì)淡水的有效方法，可以應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)及生活用水；在偏遠(yuǎn)地區(qū)，反滲透淡化苦咸地下水的成本相比遠(yuǎn)運(yùn)淡水大大降低，對于無淡水資源的偏遠(yuǎn)地區(qū)工程項目是完全適用的；在設(shè)備運(yùn)行中，必須有專業(yè)工人定期保養(yǎng)維護(hù)，有利于降低成本。