摘要：對(duì)處理農(nóng)業(yè)排水的納濾系統(tǒng)工藝參數(shù)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并對(duì)納濾系統(tǒng)的系統(tǒng)投資及運(yùn)行成本做了 經(jīng)濟(jì) 分析 。探討了納濾技術(shù)處理農(nóng)業(yè)排水并回用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)排水 回收利用 膜處理

景泰川電力提灌區(qū),位于甘肅中部景泰縣,灌區(qū)從黃河提水進(jìn)行灌溉.一期灌區(qū)設(shè)計(jì)提水流量為10M3秒,設(shè)計(jì)灌溉面積為30萬(wàn)畝[1].灌區(qū)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(qū)的地下水平衡狀態(tài),逐漸發(fā)生了鹽漬化,鹽漬化荒地逐年增加, 影響 了灌區(qū)效益的發(fā)揮,也影響了農(nóng)業(yè)的 發(fā)展 .在一期灌區(qū)的農(nóng)業(yè)耕作區(qū)建立排水系統(tǒng)量很有必要的,這不但防止土壤鹽漬化,而且利用規(guī)劃設(shè)計(jì)合理的排水系統(tǒng)起到收集農(nóng)業(yè)排水的功能.對(duì)農(nóng)業(yè)排水的回收處理包括技術(shù)環(huán)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?gòu)狞S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(shè)計(jì)這樣一個(gè)滿(mǎn)足上述要求的農(nóng)業(yè)排水處理工程需要對(duì)許多的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行仔細(xì)的優(yōu)化 計(jì)算 ,努力以最小的成本實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)排水的回收再利用.

1.農(nóng)業(yè)排水回收利用現(xiàn)狀

美國(guó)從71年開(kāi)始在加利福尼亞Firebaugh進(jìn)行農(nóng)業(yè)排水回收利用試驗(yàn) 研究 [2].試驗(yàn)所用技術(shù)為反滲透,所用膜為手工澆鑄醋酸纖維(CA)管式膜組體.通過(guò)試驗(yàn)對(duì)這種技術(shù)的可行性得到了證實(shí).由于當(dāng)時(shí)膜價(jià)高,及CA膜所需的高運(yùn)行壓力,使系統(tǒng)制水成本很高,無(wú)法推廣 應(yīng)用 .從1983至1987年,美國(guó)在加利福尼亞Los Baros又進(jìn)行農(nóng)業(yè)排水處理技術(shù)的第二階段試驗(yàn)研究[3].這次采用技術(shù)仍為反滲透,選用了80年代最為先進(jìn)的復(fù)合膜.這個(gè)地區(qū)農(nóng)業(yè)排水中含有幾種無(wú)機(jī)有毒物質(zhì),如硒酸鹽和硼酸鹽.這個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng),因?yàn)榄h(huán)境保護(hù)政策的需要,于1987年最終關(guān)閉了.雖然這套系統(tǒng)只運(yùn)行了較短的時(shí)間,但反滲透系統(tǒng)的總體性能還是說(shuō)明了用膜法水處理技術(shù)進(jìn)行農(nóng)業(yè)排水回收利用的潛在可行性.到了九十年代,對(duì)農(nóng)業(yè)排水回收利用 問(wèn)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(xiàn).這種膜稱(chēng)為納濾膜(NF),操作壓相當(dāng)?shù)?約為0.5~0.7Mpa,膜通量大,相當(dāng)高的脫鹽率[4].與反滲透膜相比,它具有較好的經(jīng)濟(jì)性,在過(guò)去幾年中,美國(guó)在實(shí)驗(yàn)室中已作了許多工作,首先是對(duì)納濾膜在農(nóng)業(yè)排水回收利用中的性能進(jìn)行評(píng)價(jià).當(dāng)農(nóng)業(yè)排水的含鹽量為10000mg/l,運(yùn)行壓力為1.4Mpa時(shí),測(cè)得的納濾膜通量為18GPD,脫鹽率可達(dá)90%[4].這些數(shù)據(jù)說(shuō)明,納濾的處理費(fèi)用與80年代的反滲透處理費(fèi)用相比明顯較低.其次,是對(duì)納濾處理農(nóng)業(yè)排水時(shí)的膜結(jié)垢污染進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)研究,并提出了合理的預(yù)處理措施.

截止 目前 的工作努力,已可指導(dǎo)進(jìn)行符合農(nóng)業(yè)排水條件的納濾處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì).通過(guò)對(duì)納濾系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià),可以預(yù)言,納濾將是經(jīng)濟(jì)有效的農(nóng)業(yè)排水回收處理 方法 .

2.農(nóng)業(yè)排水回收處理方法

2.1 反滲透技術(shù)

反滲透是一種壓力膜過(guò)程,工藝是指在濃溶液側(cè)施加一個(gè)大于滲透壓的壓力,濃溶液中的水滲透過(guò)半透膜向清水側(cè)移動(dòng),使水從濃溶液中分離出來(lái).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(jī)物及一些溶解性鹽類(lèi) [5].反滲透的能耗與脫鹽量有關(guān).反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行壓力現(xiàn)已降到1Mpa左右.反滲透水處理系統(tǒng)一般由預(yù)處理,脫鹽裝置及反處理三部分組成.

2.2 納濾技術(shù)

納濾是一種新型的壓力驅(qū)動(dòng)過(guò)程.它的分離范圍介于反滲透和超濾之間.納濾膜的發(fā)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(lái)發(fā)展的主流.納濾用于水處理,能夠有效地脫除有機(jī)物,細(xì)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(shí),可脫除85~95%的硬度和70%以上的一價(jià)離子[4].納濾系統(tǒng)一般由預(yù)處理,納濾裝置及后處理三部分組成.納濾技術(shù)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(lǐng)域的優(yōu)越性已逐漸為人們所認(rèn)識(shí),隨著膜成本的下降及工程經(jīng)驗(yàn)的積累,預(yù)計(jì)納濾技術(shù)在今后會(huì)有很大發(fā)展.

3.工藝評(píng)價(jià)

景泰川電力提灌區(qū)蘆陽(yáng)排水試驗(yàn)站的水質(zhì)分析資料詳見(jiàn)表1.根據(jù)此水質(zhì)資料,模擬計(jì)算以估計(jì)農(nóng)業(yè)排水回收處理系統(tǒng)的工藝參數(shù),這里選擇的處理方法為納濾技術(shù).預(yù)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(jí)脫鹽工藝,并使部分濃水反循環(huán)利用并將部分經(jīng)過(guò)預(yù)處理的原水與納濾出水進(jìn)行摻合,提高系統(tǒng)水利用率,降低運(yùn)行成本.納濾膜采用美國(guó)海德能公司生產(chǎn)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(shí)現(xiàn)節(jié)能,降低投資和操作費(fèi)用的目的.為了控制膜污染結(jié)垢,需要在納濾進(jìn)水中加入阻垢劑.

4.納濾處理農(nóng)業(yè)排水系統(tǒng)評(píng)價(jià)

4.1水質(zhì)評(píng)價(jià)

表1表示原水水質(zhì),納濾處理后水質(zhì)及農(nóng)業(yè)灌溉用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn).經(jīng)納濾處理后的水質(zhì)指標(biāo)已滿(mǎn)足農(nóng)業(yè)灌溉用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn).處理后的水含鹽量為1080mg/l

4.2 工藝參數(shù)評(píng)價(jià)

表2列出了納濾處理工藝的所所有工藝參數(shù).由表2可見(jiàn),在農(nóng)業(yè)排水處理系統(tǒng)產(chǎn)水量30M3/h的情況下,整個(gè)系統(tǒng)的水利用率為85%.當(dāng)納濾的運(yùn)行壓力為0.5~0.7Mpa時(shí),系統(tǒng)脫鹽率70%以上.系統(tǒng)運(yùn)行中,需要填加一定量的混凝劑及阻垢劑.

4.3費(fèi)用評(píng)價(jià)

表3列出納濾農(nóng)業(yè)排水回收處理系統(tǒng)的投資,運(yùn)行成本等各項(xiàng)費(fèi)用.從表中可見(jiàn),系統(tǒng)的綜合運(yùn)行成本為1.23元/M3.與高揚(yáng)程提灌區(qū)的政策性單方水價(jià)0.15元/M3要高，但是干旱缺水地區(qū)這樣的價(jià)格還是很有吸引力的。

表1 各類(lèi)水質(zhì)指標(biāo)

表2 系統(tǒng)工藝參數(shù)

表3 系統(tǒng)投資及運(yùn)行成本

5.結(jié)論

(1)在納濾農(nóng)業(yè)排水回收處理系統(tǒng)中,適當(dāng)填加阻垢劑時(shí), 并采用部分濃水反循環(huán)及摻合一部分原水,有利于提高系統(tǒng)水利用率,降低系統(tǒng)運(yùn)行成本.可成功地將系統(tǒng)水利用率提高到85%左右.

(2) 在高揚(yáng)程提灌區(qū),建設(shè)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(chuàng)造基礎(chǔ)條件.從豎井中抽出的水,濁度低,可減少膜系統(tǒng)的預(yù)處理工藝,從而減少排水回收處理系統(tǒng)的投資,降低處理水成本.

(3)? 納濾農(nóng)業(yè)排水處理系統(tǒng)的單方水成本為1.23元/M3,這樣的價(jià)格在干旱缺水地區(qū)還是有吸引力的。當(dāng)種植的作物價(jià)值較高時(shí),就具有一定的可行性.

(4)納濾技術(shù)處理農(nóng)業(yè)排水并回用,在技術(shù)上是安全可靠的。隨著水資源矛盾的日益突生和膜技術(shù)的不斷進(jìn)步以及膜處理成本的不斷下降,農(nóng)業(yè)排水納濾處理成本還會(huì)進(jìn)一步的降低.隨著 工業(yè) 的發(fā)展,水資源的污染日益嚴(yán)重,缺水現(xiàn)象會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重,農(nóng)業(yè)排水回收利用問(wèn)題將會(huì)受到人們的關(guān)注,農(nóng)業(yè)排水的處理也將會(huì)提到儀事日程。

(5)對(duì)農(nóng)業(yè)排水進(jìn)行處理回用,不但可防止土壤鹽漬化,又可使農(nóng)業(yè)排水資源化。應(yīng)該說(shuō),它是一種水資源再生的希望方法。從環(huán)境保護(hù)方面講,對(duì)農(nóng)業(yè)排水進(jìn)行回收處理再利用具有非常重要的環(huán)境意義.

(6) 對(duì)農(nóng)業(yè)排水的處理回用進(jìn)行研究,對(duì)保護(hù)寶貴的水資源并以合理的方法進(jìn)行再循環(huán)而供人們更好地使用,回起到重要的作用.

參考 文獻(xiàn)

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