摘要：對處理農業排水的納濾系統工藝參數進行了評價，并對納濾系統的系統投資及運行成本做了 經濟 分析 。探討了納濾技術處理農業排水并回用的技術經濟可行性。

關鍵詞：農業排水 回收利用 膜處理

 景泰川電力提灌區,位于甘肅中部景泰縣,灌區從黃河提水進行灌溉.一期灌區設計提水流量為10M3秒,設計灌溉面積為30萬畝[1].灌區上水前,地下水位都深.但上水后,由于種種原因,使地下水位迅速上升,改變了灌區的地下水平衡狀態,逐漸發生了鹽漬化,鹽漬化荒地逐年增加, 影響 了灌區效益的發揮,也影響了農業的 發展 .在一期灌區的農業耕作區建立排水系統量很有必要的,這不但防止土壤鹽漬化,而且利用規劃設計合理的排水系統起到收集農業排水的功能.對農業排水的回收處理包括技術環境方面的許多因素.廢水的最小化及排水的回收再利用可減少從黃河的提水量,還可防止因土壤鹽漬化而丟失大片的耕地面積.為了設計這樣一個滿足上述要求的農業排水處理工程需要對許多的設計參數進行仔細的優化 計算 ,努力以最小的成本實現農業排水的回收再利用.

1.農業排水回收利用現狀

 美國從71年開始在加利福尼亞Firebaugh進行農業排水回收利用試驗 研究 [2].試驗所用技術為反滲透,所用膜為手工澆鑄醋酸纖維(CA)管式膜組體.通過試驗對這種技術的可行性得到了證實.由于當時膜價高,及CA膜所需的高運行壓力,使系統制水成本很高,無法推廣 應用 .從1983至1987年,美國在加利福尼亞Los Baros又進行農業排水處理技術的第二階段試驗研究[3].這次采用技術仍為反滲透,選用了80年代最為先進的復合膜.這個地區農業排水中含有幾種無機有毒物質,如硒酸鹽和硼酸鹽.這個試驗系統,因為環境保護政策的需要,于1987年最終關閉了.雖然這套系統只運行了較短的時間,但反滲透系統的總體性能還是說明了用膜法水處理技術進行農業排水回收利用的潛在可行性.到了九十年代,對農業排水回收利用 問題 的研究又得到了重視.主要是由于新一代苦咸水淡化膜的出現.這種膜稱為納濾膜(NF),操作壓相當低,約為0.5~0.7Mpa,膜通量大,相當高的脫鹽率[4].與反滲透膜相比,它具有較好的經濟性,在過去幾年中,美國在實驗室中已作了許多工作,首先是對納濾膜在農業排水回收利用中的性能進行評價.當農業排水的含鹽量為10000mg/l,運行壓力為1.4Mpa時,測得的納濾膜通量為18GPD,脫鹽率可達90%[4].這些數據說明,納濾的處理費用與80年代的反滲透處理費用相比明顯較低.其次,是對納濾處理農業排水時的膜結垢污染進行了一系列的試驗研究,并提出了合理的預處理措施.

 截止 目前 的工作努力,已可指導進行符合農業排水條件的納濾處理系統的設計.通過對納濾系統的經濟評價,可以預言,納濾將是經濟有效的農業排水回收處理 方法 .

2.農業排水回收處理方法

2.1 反滲透技術

 反滲透是一種壓力膜過程,工藝是指在濃溶液側施加一個大于滲透壓的壓力,濃溶液中的水滲透過半透膜向清水側移動,使水從濃溶液中分離出來.反滲透用于水處理能夠從水中脫除98%以上的膠體,微生物,微粒,有機物及一些溶解性鹽類 [5].反滲透的能耗與脫鹽量有關.反滲透系統的運行壓力現已降到1Mpa左右.反滲透水處理系統一般由預處理,脫鹽裝置及反處理三部分組成.

2.2 納濾技術

 納濾是一種新型的壓力驅動過程.它的分離范圍介于反滲透和超濾之間.納濾膜的發展較反滲透晚了近二十年,但在水處理方面已逐漸取代反滲透而成為未來發展的主流.納濾用于水處理,能夠有效地脫除有機物,細菌,病毒,硬度,降低水中含鹽量.納濾在0.5~0.7Mpa的操作壓力時,可脫除85~95%的硬度和70%以上的一價離子[4].納濾系統一般由預處理,納濾裝置及后處理三部分組成.納濾技術在飲用水凈化處理,污廢水排放處理,各種水溶液的濃縮與精濾等領域的優越性已逐漸為人們所認識,隨著膜成本的下降及工程經驗的積累,預計納濾技術在今后會有很大發展.

3.工藝評價

 景泰川電力提灌區蘆陽排水試驗站的水質分析資料詳見表1.根據此水質資料,模擬計算以估計農業排水回收處理系統的工藝參數,這里選擇的處理方法為納濾技術.預處理工藝中包括快速綜合凈水器、砂濾器及精濾器.納濾脫鹽裝置采用二級脫鹽工藝,并使部分濃水反循環利用并將部分經過預處理的原水與納濾出水進行摻合,提高系統水利用率,降低運行成本.納濾膜采用美國海德能公司生產的高性能芳香族聚酰胺納濾膜。此膜通量大,可在超低壓下操作,從而實現節能,降低投資和操作費用的目的.為了控制膜污染結垢,需要在納濾進水中加入阻垢劑.

4.納濾處理農業排水系統評價

4.1水質評價

 表1表示原水水質,納濾處理后水質及農業灌溉用水水質標準.經納濾處理后的水質指標已滿足農業灌溉用水水質標準.處理后的水含鹽量為1080mg/l

4.2 工藝參數評價

 表2列出了納濾處理工藝的所所有工藝參數.由表2可見,在農業排水處理系統產水量30M3/h的情況下,整個系統的水利用率為85%.當納濾的運行壓力為0.5~0.7Mpa時,系統脫鹽率70%以上.系統運行中,需要填加一定量的混凝劑及阻垢劑.

4.3費用評價

 表3列出納濾農業排水回收處理系統的投資,運行成本等各項費用.從表中可見,系統的綜合運行成本為1.23元/M3.與高揚程提灌區的政策性單方水價0.15元/M3要高，但是干旱缺水地區這樣的價格還是很有吸引力的。

表1 各類水質指標

表2 系統工藝參數

表3 系統投資及運行成本

5.結論

 (1)在納濾農業排水回收處理系統中,適當填加阻垢劑時, 并采用部分濃水反循環及摻合一部分原水,有利于提高系統水利用率,降低系統運行成本.可成功地將系統水利用率提高到85%左右.

 (2) 在高揚程提灌區,建設豎向排水井,不但可減少排水工程投資,又可為排水的處理利用創造基礎條件.從豎井中抽出的水,濁度低,可減少膜系統的預處理工藝,從而減少排水回收處理系統的投資,降低處理水成本.

 (3)? 納濾農業排水處理系統的單方水成本為1.23元/M3,這樣的價格在干旱缺水地區還是有吸引力的。當種植的作物價值較高時,就具有一定的可行性.

 (4)納濾技術處理農業排水并回用,在技術上是安全可靠的。隨著水資源矛盾的日益突生和膜技術的不斷進步以及膜處理成本的不斷下降,農業排水納濾處理成本還會進一步的降低.隨著 工業 的發展,水資源的污染日益嚴重,缺水現象會越來越嚴重,農業排水回收利用問題將會受到人們的關注,農業排水的處理也將會提到儀事日程。

 (5)對農業排水進行處理回用,不但可防止土壤鹽漬化,又可使農業排水資源化。應該說,它是一種水資源再生的希望方法。從環境保護方面講,對農業排水進行回收處理再利用具有非常重要的環境意義.

 (6) 對農業排水的處理回用進行研究,對保護寶貴的水資源并以合理的方法進行再循環而供人們更好地使用,回起到重要的作用.

參考 文獻

 [1]姚志春.大系統 理論 在水資源綜合調度中的 應用 研究 .甘肅水利水電,1990.(3):30~35.

[2]希利I,舒瓦樂. 水的再凈與利用.北京: 中國 建筑出板社,1985.

[3]貝拉G.利普泰克.環境工程師用冊(上,下冊).北京:中國建筑 工業 出板社,1987.

[4]高從鍇 .膜分離技術與水資源再利用[m].2003北京水務論壇論文.2003.9.

 [5]張烽,徐平.反滲透、納濾膜及其在廢水處理中的應用[M].膜 科學 與技術，1003，23(4)：234-236.

[6]馬耀光,馬柏林.廢水的農業資源化利用.北京:化學工業出版社,2002.45~78

[7]姚志春.污水凈化再利用.甘肅水利水電1999.(3):56~60.

[8]雷樂成等,污水回用新技術及工程設計.北京:化學工程出版社.2002: 453~461

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