反渗透技术对南疆咸水淡化处理的适应性

南疆地区常年降雨极少，蒸发量大，水资源短缺 严重。在淡水缺乏的同时，丰富的咸水资源并未被 有效利用，反而对灌区水体造成严重污染。咸水再 利用作为缓解水资源紧张、减轻水体污染有效途径， 被众多学者所采用。其中，反渗透技术在咸水资源 化利用工程中已有许多成功案例[6]。南疆咸水再利 用方式多是以直接或咸、淡混合灌溉耕地，而反渗透 技术对南疆特质咸水淡化的适应性鲜有报道。基 于此，以南疆反渗透淡化技术实际工程为依托，以地 下咸水与农田排水作为淡化原水，分析反渗透技术 适应性，为南疆咸水再利用模式及运行参数确立提供参考。

1 实验部分
1.1 实验区概况
实验基于新疆建设兵团某团反渗透技术淡化工 程（40°27'99''N，081°31'13''E），该工程工艺流程为： 咸水→调蓄水池→高密度沉淀池→V 型滤池→中间 水池→多介质过滤器→反渗透装置→淡水池，运行 2 套反渗透淡化装置，计划处理量 10×103 m3 /d，年处 理 3.5×106 m3 咸水。

1.2 实验设计
采用南疆特质咸水（地下咸水、农田排水）为反 渗透淡化工程原水，设置了未加药地下咸水淡化 （T1）、未加药农田排水淡化（T2）、加药（杀菌剂、 絮凝剂、混凝剂、还原剂和阻垢剂）后地下咸水淡化 （T3）、加药后农田排水淡化（T4）4 个处理，分析 2 种南疆特质咸水利用反渗透技术加药前、后淡化效 果；记录淡化工程运行支出及收益，核算反渗透淡化 厂经济效益。

1.3 分析方法
以淡化工程吸水口排碱沟（40°30'64''N，081°29' 82''E）农田排水与淡化工程周边浅层地下水作为原 水。用 500 mL 采样瓶装取工艺原水、V 型滤池出 水、多介质过滤器出水、反渗透装置出水与浓缩水，4 ℃保存，测定浊度前振摇水样并恢复至室温，过滤泥 沙等杂质并测定其余指标。 分析项目包括各水样矿化度、浊度、碱度、硬度、 pH、COD 及 Na+ 、K+ 、Ca2+、SO4 2-、Cl- 含量。用称量法 （SL 97－1994）测定水样矿化度，用重铬酸盐法（GB 11914－89）测定 COD[9-10]；用上海昕瑞浊度仪测定水样浊度， 用 上海昕瑞pH 仪测定水样 pH，用火焰光度计测定 Na+ 、K+ 含量，用EDTA滴定法测定 Ca2+ 含量及硬度，用全自动化学分析仪（Smartchem 200）测定 SO4 2-、Cl- 含量及碱度。

2 结果与讨论
2.1 未加药地下咸水淡化效果 淡化厂正式运行阶段，以地下咸水作为淡化工 程原水，无药品投加。原水经高密度沉淀池、V 型滤 池后，浊度降至 0.65 NTU，水中悬浮物去除率 19.75%， COD 降至 0.75 mg/L，去除率 13.79%。经多介质过 滤器后，浊度下降至 0.31NTU，悬浮物去除率 52.31%， COD 降至 0.47 mg/L，去除率 37.33%，其它各项指 标均无明显变化。反渗透装置运行压力 2 MPa，单个 装置产水量 162 m3 /h，产水率 75%，以多介质过滤器 出水作为反渗透装置原水进行淡化处理，原水、产水 水质。

2.2 未加药农田排水淡化效果
以农田排水作为淡化工程原水，无药品投加。原 水经高密度沉淀池、V 型滤池后，浊度降至 3.37 NTU， 水中悬浮物去除率 35.05%，COD 降至 1.20 mg/L，去 除率 9.91%。经多介质过滤器后，浊度下降至 2.78 NTU，悬浮物去除率 17.51%，COD 降至 1.09 mg/L， 去除率 9.17%，其它各项指标均无明显变化。多介质 过滤器出水将作为反渗透装置原水，此时水样浊度 为 2.78 NTU，不能满足反渗透装置进水浊度要求 （＜1 NTU）。反渗透装置运行压力 2 MPa，单个装 置产水量 162 m3 /h，产水率 75%。

2.3 加药后地下咸水淡化效果
以地下咸水作为淡化工程原水，并加入杀菌剂、 絮凝剂、混凝剂、还原剂和阻垢剂，质量浓度分别为 1、1、10、3、5 mg/L。原水经过高密度沉淀池、V 型滤 池后，浊度降至 0.53 NTU，水中悬浮物去除率 26.39%， 其它各项指标均无明显变化；经过多介质过 滤器后，浊度下降至 0.24 NTU，悬浮物去除 率 54.72%，其它各项指标均无明显变化。反 渗透装置运行压力 1.9 MPa，单个装置产水 量 154.8 m3 /h，产水率 75%。以多介质过滤 器出水作为反渗透装置原水进行淡化处理。

2.4 加药后农田排水淡化效果 以农田排水作为淡化工程原水，并加入杀菌剂、 絮凝剂、混凝剂、还原剂和阻垢剂，质量浓度分别为 1、1、10、3、5 mg/L。原水经高密度沉淀池、V 型滤池 后，浊度降至 3.13 NTU，水中悬浮物去除率 40.49%， COD 降至 0.69 mg/L，去除率 43.90%，其它各项指标 均无明显变化；经过多介质过滤器后，浊度下降至 1.68 NTU，悬浮物去除率 46.33%，COD 降至 0.23 mg/L，去除率 66.67%，其它各指标均 无明显变化；多介质过滤器出水将作为反 渗透装置原水，而此时水样浊度为 1.68 NTU，不满足反渗透装置进水浊度要求。

2.5 处理成本核算
淡化工程 4 月开始调试，5 月中旬正式运行，9 月 中旬因原水水温不达标而被迫停止运行。5－9 月运 行期间，需水期每套反渗透装置均能达到计划产水 量目标，需水空白期每日仅运行保养。全年共产水 112×103 m3 ，勾兑水 67×103 m3 ，合计 179×103 m3 。 全年总耗电 210 MW·h，合计 75 600 元，折合 0.42 元 /m3 ；化学药剂花费合计 10 350 元，折合 0.0575 元 /m3 ；水厂工作人员 3 名，全年工资支出 14.4 万元，折合 0.8 元 /m3 ；设备折旧 3 014 元 /d，土建折旧 1 310 元 /d，全年有效工作时长 12.45 d（9 月前设备 正常运行，按需产水 112×103 m3 。按产水 10×103 m3 /d，计工作 11.2 天。9 月中旬至 10 月中旬每 2 天 进行保养 1 次，每次 2 h，计 1.25 d），折合 0.299 元 / m3 ；2017 年反渗透淡化厂产水单价 1.58 元 /m3 。

3 结 论
反渗透技术对南疆特质咸水有良好淡化效果。 未添加药剂时，地下咸水浊度较低，适宜于淡化工 程；若以农田排水为原水时，需加入混凝剂、絮凝剂。 基于南疆特质咸水呈弱碱性且 Ca2+、Mg2+、SO4 2- 等离子含量较高，工艺中应确保盐酸、石灰的投加。 反渗透淡化工程产水单价 1.58 元 /m3 ，高于当 地农业用水价格。可通过增加产水总量、加长膜更换 周期、浓缩水晒盐等方法提高经济效益。