苦咸地下水淡化設備在西北干旱地區(qū)公路工程施工中的應用

（中交第二航務工程局有限公司第六工程分公司，湖北 武漢 430014）

近年來，苦咸水淡化設備應用于多種領域。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。本文根據當地自然資源情況，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)北部的富蘊縣境內，位于亞歐大陸的中心，準噶爾盆地。項目主線全長25km，且均為整體式路基，路基寬度為26m。全線共設大橋1380m/8座，中橋220m/3座，通涵31道，U型回轉車道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，水質可以滿足施工需求。經當地水利部門檢測，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，靠汽車運輸至施工現場；二是采用地下水，利用苦咸水淡化設備進行淡化后用于工程施工。經過測算，采用汽車運輸生產生活用水，預計費用為300萬元；經咨詢，如果采用井水淡化方案，總費用在140萬元以內。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，項目部準備了3000m3儲水池儲存原水，1000m3儲水池儲存淡水（現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）。總體布置如圖1所示。

圖1.供水場地總體平面

（二）設備選型

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

（三）凈化原理

設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，水中雜質如無機鹽、重金屬離子、有機物、膠體、細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、設備結構簡單及易于安裝、效益較高、占地較少、操作方便、能量消耗較少、適應范圍廣、自動化程度高和凈化出水質量好等優(yōu)點。

（四）工藝流程

凈化設備主要包括預處理系統(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、預處理系統(tǒng)

預處理系統(tǒng)由不銹鋼袋式過濾器和精密過濾器兩部分組成：

（1）袋式過濾器內部是由金屬網格支撐的濾袋，液體經濾袋過濾后，雜質被攔截在濾袋中，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聚丙烯纖維濾材作為過濾介質的固定孔徑深層過濾芯，濾材符合FDA相關要求。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（內含RO反濾組件）組成，4組壓力容器并聯使用，同時作業(yè)，進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入到壓力小的一側，從凈水口流出，濃咸水則從高壓側出口排出。

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)，然后進入反滲透系統(tǒng)，從而清洗反滲透膜，達到延長反滲透膜使用壽命的目的，保護反滲透膜原件不受損傷。

（五）凈化效果

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

四、結果分析

經過兩年的運行，設備狀態(tài)良好，滿足現場施工需求。經過實際統(tǒng)計，項目總成本包含打井、修建臨時蓄水池、凈化等費用，以及設備維修保養(yǎng)和人工費用等。

分析費用數據得到，凈化后成本為9.42元/m3，費用相對較高。主要是一次性投入成本比例較大，打井及場地修建費用較高。但本項目和汽車運輸淡水相比，可節(jié)約成本173萬元。

目前設備已平穩(wěn)使用了兩年，效果良好。但在凈化設備前期使用過程中，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，特別是及時更換預處理濾芯，以免增加膜的負擔，降低反滲透處理效率及膜的使用壽命。水淡化后產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地區(qū)，反滲透苦咸水淡化是提供優(yōu)質淡水的有效方法，可以應用于工農業(yè)及生活用水；在偏遠地區(qū)，反滲透淡化苦咸地下水的成本相比遠運淡水大大降低，對于無淡水資源的偏遠地區(qū)工程項目是完全適用的；在設備運行中，必須有專業(yè)工人定期保養(yǎng)維護，有利于降低成本。