苦咸地下水淡化设备在西北干旱地区公路工程施工中的应用

（中交第二航务工程局有限公司第六工程分公司，湖北 武汉 430014）

近年来，苦咸水淡化设备应用于多种领域。咸水淡化可以解决水资源缺乏问题，具有节能环保、成本较低等诸多优点。本文根据当地自然资源情况，从方案选定、工艺流程、成本对比等方面介绍了淡化设备在国道216线马依喀腊至克孜勒克日什公路（以下简称“国道216线项目”）施工中的应用。

一、工程概况

国道216线项目地处新疆维吾尔自治区北部的富蕴县境内，位于亚欧大陆的中心，准噶尔盆地。项目主线全长25km，且均为整体式路基，路基宽度为26m。全线共设大桥1380m/8座，中桥220m/3座，通涵31道，U型回转车道1处。其中路基挖方108.8万m3，填方125.7万m3；级配砂砾31.8万t，水泥稳定砂砾58.8万t，沥青混凝土17.6万t，混凝土7.5万m3，施工总用水量约12万m3。

根据施工计划安排，项目用水高峰期为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、 供水方案确定

国道216线项目处在卡拉麦里山自然保护区，附近无可用水资源。最近地表水为乌伦古河河水，离项目部40km，水质可以满足施工需求。经当地水利部门检测，地下水为苦咸水，不能直接用于工程项目。项目部只有两种选择：一是采用乌伦古河河水，靠汽车运输至施工现场；二是采用地下水，利用苦咸水淡化设备进行淡化后用于工程施工。经过测算，采用汽车运输生产生活用水，预计费用为300万元；经咨询，如果采用井水淡化方案，总费用在140万元以内。从节约成本考虑，最终决定采用地下水淡化作为项目施工与生活用水。

三、 供水方案及净化工艺

（一）场地布置

综合考虑项目部地理位置及用水情况，确保项目5天的用水量，项目部准备了3000m3储水池储存原水，1000m3储水池储存淡水（现场施工两天的用水量），500m3储水池储存浓水（主要用于项目便道洒水）。总体布置如图1所示。

图1.供水场地总体平面

（二）设备选型

综合考虑井水出水量和设备的生产能力，在确保满足现场施工需求的情况下，选用400t/d生产能力的净化设备。在用水高峰期，若水供应不及时，可以采用河水汽运的方式补给（社会资源供水）。

（三）净化原理

设备的净化原理为反渗透：通过一定的压力作用, 苦咸水中的水分子通过反渗透膜，水中杂质如无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌和病毒等无法通过，从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分开来。

此种净化原理与其他水处理方法相比，具有无相态变化、常温操作、设备结构简单及易于安装、效益较高、占地较少、操作方便、能量消耗较少、适应范围广、自动化程度高和净化出水质量好等优点。

（四）工艺流程

净化设备主要包括预处理系统、反渗透装置、清洗系统等。工艺流程如图2所示。

图2.净化工艺流程图

1、预处理系统

预处理系统由不锈钢袋式过滤器和精密过滤器两部分组成：

（1）袋式过滤器内部是由金属网格支撑的滤袋，液体经滤袋过滤后，杂质被拦截在滤袋中，所以更换滤袋后可以继续使用，操作方便，主要拦截粗颗粒；

（2）精密过滤器主要部件为聚丙烯滤芯，而聚丙烯滤芯是一种以超细聚丙烯纤维滤材作为过滤介质的固定孔径深层过滤芯，滤材符合FDA相关要求。过滤精度范围为0.1um到60um之间，具有低压差、高流通量、使用寿命较长等特性。

2、反渗透系统

反渗透系统主要由平行的四组反渗透压力容器（内含RO反滤组件）组成，4组压力容器并联使用，同时作业，进水口采用不锈钢卧式多级离心高压泵，在高压水泵的压力下，水分子透过反滤膜进入到压力小的一侧，从净水口流出，浓咸水则从高压侧出口排出。

3、清洗系统

清洗系统与反渗透高压泵出口通过三通阀连接，清洗筒与清水管道通过三通连接的方式，在清洗高压泵作用下，清洗用水通过精密过滤系统，然后进入反渗透系统，从而清洗反渗透膜，达到延长反渗透膜使用寿命的目的，保护反渗透膜原件不受损伤。

（五）净化效果

外委实验结果表明，水质净化前，地下水不能直接应用于工程施工，净化后可以满足工程施工要求，净化效果良好。

四、结果分析

经过两年的运行，设备状态良好，满足现场施工需求。经过实际统计，项目总成本包含打井、修建临时蓄水池、净化等费用，以及设备维修保养和人工费用等。

分析费用数据得到，净化后成本为9.42元/m3，费用相对较高。主要是一次性投入成本比例较大，打井及场地修建费用较高。但本项目和汽车运输淡水相比，可节约成本173万元。

目前设备已平稳使用了两年，效果良好。但在净化设备前期使用过程中，也存在一些问题。开始的时候，净化效果较好，废水比例较小，但使用一段时间后，废水比例明显偏大，净化效果也降低。对此，项目成员不断地探索与实践，定人定岗，按时更换滤芯和保养清洗RO反滤膜，特别是及时更换预处理滤芯，以免增加膜的负担，降低反渗透处理效率及膜的使用寿命。水淡化后产生的大量浓咸水也需要妥善处理，该项目的浓咸水主要用来喷洒便道降尘。

五、结语

苦咸地下水在西北地区含量丰富，对于西北干旱缺水、无地表水或地表水较远地区，反渗透苦咸水淡化是提供优质淡水的有效方法，可以应用于工农业及生活用水；在偏远地区，反渗透淡化苦咸地下水的成本相比远运淡水大大降低，对于无淡水资源的偏远地区工程项目是完全适用的；在设备运行中，必须有专业工人定期保养维护，有利于降低成本。