膜法处理回用农业排水的可行性研究 柯华的女儿_中华水网
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膜法处理回用农业排水的可行性研究

来 源:中华水网   发布时间:2011-03-15 移动版

景泰川电力提灌区,位于甘肃中部景泰县,灌区从黄河提水进行灌溉.一期灌区设计提水流量为10M3秒,设计灌溉面积为30万亩[1].灌区上水前,地下水位都深.但上水后,由于种种原因,使地下水位迅速上升,改变了灌区的地下水平衡状态,逐渐发生了盐渍化,盐渍化荒地逐年增加,影响了灌区效益的发挥,也影响了农业的发展.在一期灌区的农业耕作区建立排水系统量很有必要的,这不但防止土壤盐渍化,而且利用规划设计合理的排水系统起到收集农业排水的功能.对农业排水的回收处理包括技术环境方面的许多因素.的最小化及排水的回收再利用可减少从黄河的提水量,还可防止因土壤盐渍化而丢失大片的耕地面积.为了设计这样一个满足上述要求的农业排水处理工程需要对许多的设计参数进行仔细的优化计算,努力以最小的成本实现农业排水的回收再利用.

1.农业排水回收利用现状

    美国从71年开始在加利福尼亚Firebaugh进行农业排水回收利用试验研究 [2].试验所用技术为反渗透,所用膜为手工浇铸醋酸纤维(CA)管式膜组体.通过试验对这种技术的可行性得到了证实.由于当时膜价高,及CA膜所需的高运行压力,使系统制水成本很高,无法推广应用.从1983至1987年,美国在加利福尼亚Los Baros又进行农业排水处理技术的第二阶段试验研究[3].这次采用技术仍为反渗透,选用了80年代最为先进的复合膜.这个地区农业排水中含有几种无机有毒物质,如硒酸盐和硼酸盐.这个试验系统,因为环境保护政策的需要,于1987年最终关闭了.虽然这套系统只运行了较短的时间,但反渗透系统的总体性能还是说明了用膜法水处理技术进行农业排水回收利用的潜在可行性.到了九十年代,对农业排水回收利用问题的研究又得到了重视.主要是由于新一代苦咸水淡化膜的出现.这种膜称为纳滤膜(NF),操作压相当低,约为0.5~0.7Mpa,膜通量大,相当高的脱盐率[4].与相比,它具有较好的经济性,在过去几年中,美国在实验室中已作了许多工作,首先是对纳滤膜在农业排水回收利用中的性能进行评价.当农业排水的含盐量为10000mg/l,运行压力为1.4Mpa时,测得的纳滤膜通量为18GPD,脱盐率可达90%[4].这些数据说明,纳滤的处理费用与80年代的反渗透处理费用相比明显较低.其次,是对纳滤处理农业排水时的膜结垢污染进行了一系列的试验研究,并提出了合理的预处理措施.

    截止目前的工作努力,已可指导进行符合农业排水条件的纳滤处理系统的设计.通过对纳滤系统的经济评价,可以预言,纳滤将是经济有效的农业排水回收处理方法.

2.农业排水回收处理方法

2.1 反渗透技术

    反渗透是一种压力膜过程,工艺是指在浓溶液侧施加一个大于渗透压的压力,浓溶液中的水渗透过半透膜向清水侧移动,使水从浓溶液中分离出来.反渗透用于水处理能够从水中脱除98%以上的胶体,微生物,微粒,有机物及一些溶解性盐类 [5].反渗透的能耗与脱盐量有关.反渗透系统的运行压力现已降到1Mpa左右.反渗透水处理系统一般由预处理,脱盐装置及反处理三部分组成.

2.2 纳滤技术

    纳滤是一种新型的压力驱动过程.它的分离范围介于反渗透和之间.纳滤膜的发展较反渗透晚了近二十年,但在水处理方面已逐渐取代反渗透而成为未来发展的主流.纳滤用于水处理,能够有效地脱除有机物,细菌,病毒,硬度,降低水中含盐量.纳滤在0.5~0.7Mpa的操作压力时,可脱除85~95%的硬度和70%以上的一价离子[4].纳滤系统一般由预处理,纳滤装置及后处理三部分组成.纳滤技术在饮用水净化处理,污排放处理,各种水溶液的浓缩与精滤等领域的优越性已逐渐为人们所认识,随着膜成本的下降及工程经验的积累,预计纳滤技术在今后会有很大发展.

3.工艺评价

    景泰川电力提灌区芦阳排水试验站的水质分析资料详见表1.根据此水质资料,模拟计算以估计农业排水回收处理系统的工艺参数,这里选择的处理方法为纳滤技术.预处理工艺中包括快速综合净水器、砂滤器及精滤器.纳滤脱盐装置采用二级脱盐工艺,并使部分浓水反循环利用并将部分经过预处理的原水与纳滤出水进行掺合,提高系统水利用率,降低运行成本.纳滤膜采用美国海德能公司生产的高性能芳香族聚酰胺纳滤膜。此膜通量大,可在超低压下操作,从而实现节能,降低投资和操作费用的目的.为了控制膜污染结垢,需要在纳滤进水中加入阻垢剂.

4.纳滤处理农业排水系统评价

4.1水质评价

    表1表示原水水质,纳滤处理后水质及农业灌溉用水水质标准.经纳滤处理后的水质指标已满足农业灌溉用水水质标准.处理后的水含盐量为1080mg/l

4.2    工艺参数评价

    表2列出了纳滤处理工艺的所所有工艺参数.由表2可见,在农业排水处理系统产水量30M3/h的情况下,整个系统的水利用率为85%.当纳滤的运行压力为0.5~0.7Mpa时,系统脱盐率70%以上.系统运行中,需要填加一定量的混凝剂及阻垢剂. 转载请注明出处: http://www.chndk.com/view-8003-1.html

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