论文部分内容阅读
摘要：地处沿海地区城市，随着海水已上朔，水源随着季节受到咸潮的袭击，形成不同程度的苦咸水。在河口城镇开发利用苦咸水，可增加城市供水的战略水源，又加强了供水保障。氯化物超标较严重，按常规工艺无法利用海水资源。分析原水水质后，通过建设避咸池、采用生物预处理+混凝沉淀+超滤+反渗透的工艺流程，解决咸潮供水时存在的问题。
关键词：苦咸水利用、生物预处理、超滤、反渗透、经济分析
近几年，海水、苦咸水等含盐量的水转化为生产、生活用水的淡化技术得到空前迅猛的发展，膜质量大幅提高，价格大幅下降，使得海水淡化更有可能性，海水（苦咸水）淡化工程可以解决长远供水水源不足的问题，同时也能满足国家对水资源要求越来越高的要求，对解决城市的整体水资源不足问题，具有较好的战略意义。
从方案设计的结论上看，海水（苦咸水）淡化工程在经济和技术方面与长距离调水工程相比，已显一定优势，特别其出水水质，更是可稳定达到世界水质标准要求。
有鉴于此，提出开展苦咸水淡化项目，在适合的规模下做一个示范的项目，为以后苦咸水利用提供有益的借鉴。（本方案目前暂未实施）
1 方案论证
1.1 水源水质
根据长期水质监测点的水质和水量情况见表1，从表中可看出，除溶解氧、BOD5和NH3达Ⅲ类水外，其余指标达Ⅱ类水以下，水质较好。
根据对该河段氯化物的监测情况，氯化物指标在50~18000mg/L，且每个月的最低潮水位时，氯化物超标不严重；其中，平水年份氯化物指标为50~2000mg/L，枯水年份氯化物指标为50~6000mg/L。
1.2 工程规模
为解决供水量不足的问题，并能起到对以后大量开发苦咸水利用具有示范意义，经讨论研究确定本次规模为：10万m3/d（15000ppmNacl）。
1.3 工艺确定
苦咸水水源的水质分析表明，氨氮及COD指标超过地表水Ⅲ类标准，为去除氨氮并降低有机污染物对后续膜处理的污染，需采用生物预处理工艺。
采用混凝沉淀+双膜（UF+RO）工艺进行苦咸水淡化。RO采用能量回水装置，能量回水率达90%以上；盐度：6000mg/l时回水率为80%；盐度15000 mg/l時回水率为45%
通过在海边滩涂地建蓄水池以在退潮时取含盐较低的苦咸水，以减少反渗透膜的使用。
工艺流程见下图。
1.4设计参数
超滤（UF）
超滤膜型号：LH3-1060V
设计通量：60~120L/ m2/h/根
超滤膜面积：40 m2/根
效率95%
每个模块：40根，总共80套
反渗透系统（RO）
若来水为1000ppm（以NaCl计算）时：
加压泵压力：8.08公斤
进水流量：6250m3/天（总进水量12.5万吨/天）
进水温度：25℃
回收率：80％
薄膜数：216支
薄膜直径：8英寸
压力容器36条
每条容器膜数：6条
产品水品质：40 ppm TDS
浓水品质：3400 ppm
消耗功率：71KW（反渗透系统总功率1420KW）
平均能耗：0.34kw/m3
可以看出，该组系统可以产水量为5000吨/天，可溶性固形物为40ppm，可以实现分质供水，20套并行放置可以生产10万吨/天的淡水。
若来水为6000ppm（以NaCl计算）时：
加压泵压力：19.4公斤
进水流量：7143m3/天（总进水量14.3万吨/天）
进水温度：25℃
回收率：80％
薄膜数：216支
薄膜直径：8英寸
压力容器36条
每条容器膜数：6条
产品水品质：238 ppm TDS
浓水品质：17400 ppm
消耗功率：184KW（反渗透系统总功率3680KW）
平均能耗：0.88kw/m3
可以看出，该组系统可以产水量为5000吨/天，可溶性固形物为238ppm，可以实现分质供水，20套并行放置可以生产10万吨/天的淡水。
来水为15000ppm（以NaCL计算）时：
加压泵压力：25.4公斤
进水流量：11110 m3/d（总进水量22.2万吨/天）
进水温度：25℃
回收率：45%
薄膜数：216支
薄膜直径：8英寸
压力容器：36条
每条容器膜数：6条
产品水品质：394ppmTDS
浓水品质：25300ppm
消耗功率：377KW（反渗透系统总功率7540KW）
平均能耗：1.81kw/ m3
产水量为5000m3/d，可溶性固形物为394ppm，可以实现分质供水，20套并行放置可以生产10万m3/d的淡水。
1.5 运行方式
为了能取上较淡的海水，将会在海边滩涂地建蓄水池，并通过海边的取水井进行取水。
为保证系统的长期运行并降低运行成本，苦咸水处理系统分两种运行方式：咸潮上溯时，启动RO系统，形成生物预处理+混凝沉淀+UF+RO的运行方式；非咸潮期，关闭RO系统，利用超越管UF出水直接进入清水吃，其运行方式为生物预处理+混凝沉淀+UF。
2 经济分析
2.1 工程投资估算
工程总估算投资为：16433.18万元
其中：第一部分费用为12894.42万元
第二部分费用为1298.18万元
第三部分费用为1419.26万元
工程静态投资为15611.87万元
2.2 售水价格及成本估算
售水价格为：2元/吨
目前我国自来水厂收费已形成完整的体系，本工程利润及水价的确定是根据财务评价原则，主要是解决自来水厂的成本费用，应上缴国家的财政税收，在规定的期限内还清国内贷款，满足自来水行业财务基准收益率。根据现有资料及数据，本项目预测综合水价为2元/m3。
总成本费用估算
经计算，正常生产年年生产总成本为5415.76万元，单方自来水生产总成本为1.48元m3，年经营成本为总成本扣除固定资产折旧，递延资产及摊销和利息支出以后的全部费用，为4553.97万元，单位自来水生产经营成本为1.25元m3。
3 结论
（1）随着膜技术的发展，膜的造价和运行成本大幅降低，使得利用海水（苦咸水）淡化的工程具有较强的技术和经济的可行性。而且越来越经济和可靠。
（2）生物预处理＋UF＋RO工艺处理海水（苦咸水）是依据珠江口水源特性确定的，是较为可靠、稳定、安全和经济的技术，其处理过程除少量混凝剂和少量消毒剂外，不投加其它药剂，水质更安全，其出厂水水质优于国家新颁布的饮用水水质标准，达欧盟水质标准和《饮用净水水质标准》。
（3）海水（苦咸水）淡化工程售水价仅2元/m3，与原东深调水并处理达到新水质标准的成本相比已有优势，与水厂（调水和深度处理）将实行的水价2.2 m3/元相比，有明显的优势。特别其出水水质更安全和稳定，水量更加丰富。
注：文章中涉及的公式和图表请用PDF格式打开
关键词：苦咸水利用、生物预处理、超滤、反渗透、经济分析
近几年，海水、苦咸水等含盐量的水转化为生产、生活用水的淡化技术得到空前迅猛的发展，膜质量大幅提高，价格大幅下降，使得海水淡化更有可能性，海水（苦咸水）淡化工程可以解决长远供水水源不足的问题，同时也能满足国家对水资源要求越来越高的要求，对解决城市的整体水资源不足问题，具有较好的战略意义。
从方案设计的结论上看，海水（苦咸水）淡化工程在经济和技术方面与长距离调水工程相比，已显一定优势，特别其出水水质，更是可稳定达到世界水质标准要求。
有鉴于此，提出开展苦咸水淡化项目，在适合的规模下做一个示范的项目，为以后苦咸水利用提供有益的借鉴。（本方案目前暂未实施）
1 方案论证
1.1 水源水质
根据长期水质监测点的水质和水量情况见表1，从表中可看出，除溶解氧、BOD5和NH3达Ⅲ类水外，其余指标达Ⅱ类水以下，水质较好。
根据对该河段氯化物的监测情况，氯化物指标在50~18000mg/L，且每个月的最低潮水位时，氯化物超标不严重；其中，平水年份氯化物指标为50~2000mg/L，枯水年份氯化物指标为50~6000mg/L。
1.2 工程规模
为解决供水量不足的问题，并能起到对以后大量开发苦咸水利用具有示范意义，经讨论研究确定本次规模为：10万m3/d（15000ppmNacl）。
1.3 工艺确定
苦咸水水源的水质分析表明，氨氮及COD指标超过地表水Ⅲ类标准，为去除氨氮并降低有机污染物对后续膜处理的污染，需采用生物预处理工艺。
采用混凝沉淀+双膜（UF+RO）工艺进行苦咸水淡化。RO采用能量回水装置，能量回水率达90%以上；盐度：6000mg/l时回水率为80%；盐度15000 mg/l時回水率为45%
通过在海边滩涂地建蓄水池以在退潮时取含盐较低的苦咸水，以减少反渗透膜的使用。
工艺流程见下图。
1.4设计参数
超滤（UF）
超滤膜型号：LH3-1060V
设计通量：60~120L/ m2/h/根
超滤膜面积：40 m2/根
效率95%
每个模块：40根，总共80套
反渗透系统（RO）
若来水为1000ppm（以NaCl计算）时：
加压泵压力：8.08公斤
进水流量：6250m3/天（总进水量12.5万吨/天）
进水温度：25℃
回收率：80％
薄膜数：216支
薄膜直径：8英寸
压力容器36条
每条容器膜数：6条
产品水品质：40 ppm TDS
浓水品质：3400 ppm
消耗功率：71KW（反渗透系统总功率1420KW）
平均能耗：0.34kw/m3
可以看出，该组系统可以产水量为5000吨/天，可溶性固形物为40ppm，可以实现分质供水，20套并行放置可以生产10万吨/天的淡水。
若来水为6000ppm（以NaCl计算）时：
加压泵压力：19.4公斤
进水流量：7143m3/天（总进水量14.3万吨/天）
进水温度：25℃
回收率：80％
薄膜数：216支
薄膜直径：8英寸
压力容器36条
每条容器膜数：6条
产品水品质：238 ppm TDS
浓水品质：17400 ppm
消耗功率：184KW（反渗透系统总功率3680KW）
平均能耗：0.88kw/m3
可以看出，该组系统可以产水量为5000吨/天，可溶性固形物为238ppm，可以实现分质供水，20套并行放置可以生产10万吨/天的淡水。
来水为15000ppm（以NaCL计算）时：
加压泵压力：25.4公斤
进水流量：11110 m3/d（总进水量22.2万吨/天）
进水温度：25℃
回收率：45%
薄膜数：216支
薄膜直径：8英寸
压力容器：36条
每条容器膜数：6条
产品水品质：394ppmTDS
浓水品质：25300ppm
消耗功率：377KW（反渗透系统总功率7540KW）
平均能耗：1.81kw/ m3
产水量为5000m3/d，可溶性固形物为394ppm，可以实现分质供水，20套并行放置可以生产10万m3/d的淡水。
1.5 运行方式
为了能取上较淡的海水，将会在海边滩涂地建蓄水池，并通过海边的取水井进行取水。
为保证系统的长期运行并降低运行成本，苦咸水处理系统分两种运行方式：咸潮上溯时，启动RO系统，形成生物预处理+混凝沉淀+UF+RO的运行方式；非咸潮期，关闭RO系统，利用超越管UF出水直接进入清水吃，其运行方式为生物预处理+混凝沉淀+UF。
2 经济分析
2.1 工程投资估算
工程总估算投资为：16433.18万元
其中：第一部分费用为12894.42万元
第二部分费用为1298.18万元
第三部分费用为1419.26万元
工程静态投资为15611.87万元
2.2 售水价格及成本估算
售水价格为：2元/吨
目前我国自来水厂收费已形成完整的体系，本工程利润及水价的确定是根据财务评价原则，主要是解决自来水厂的成本费用，应上缴国家的财政税收，在规定的期限内还清国内贷款，满足自来水行业财务基准收益率。根据现有资料及数据，本项目预测综合水价为2元/m3。
总成本费用估算
经计算，正常生产年年生产总成本为5415.76万元，单方自来水生产总成本为1.48元m3，年经营成本为总成本扣除固定资产折旧，递延资产及摊销和利息支出以后的全部费用，为4553.97万元，单位自来水生产经营成本为1.25元m3。
3 结论
（1）随着膜技术的发展，膜的造价和运行成本大幅降低，使得利用海水（苦咸水）淡化的工程具有较强的技术和经济的可行性。而且越来越经济和可靠。
（2）生物预处理＋UF＋RO工艺处理海水（苦咸水）是依据珠江口水源特性确定的，是较为可靠、稳定、安全和经济的技术，其处理过程除少量混凝剂和少量消毒剂外，不投加其它药剂，水质更安全，其出厂水水质优于国家新颁布的饮用水水质标准，达欧盟水质标准和《饮用净水水质标准》。
（3）海水（苦咸水）淡化工程售水价仅2元/m3，与原东深调水并处理达到新水质标准的成本相比已有优势，与水厂（调水和深度处理）将实行的水价2.2 m3/元相比，有明显的优势。特别其出水水质更安全和稳定，水量更加丰富。
注：文章中涉及的公式和图表请用PDF格式打开