粤海水务：研制创新设备 保障饮水安全

文/赵焱 郭卫鹏 武睿

[导语]

地处我国西北的新疆喀什地区属于水质型缺水地区，常年面临安全饮用水缺乏问题。广东粤海水务股份有限公司（以下简称“粤海水务”）是粤海控股集团下属的一家大型综合水务运营商，其与广东省对口支援新疆工作前方指挥部联合开展的科技援疆项目——“面向无机盐污染的地下水深度处理技术与应用示范”，为新疆喀什地区的人民提供了安全、高质的饮用水，取得了良好的社会效益。

根据权威部门检测，新疆喀什地区是一个水质型缺水地区，其地下水硬度高、碱性大、矿化度高、口感苦涩，属于苦咸水，常规给水处理工艺难以除去水中硬度及总溶解性固体，长期饮用会导致人体胃肠功能紊乱、免疫力下降，影响人们身体健康。虽然在“十一五”之后，喀什地区居民的饮用水已经实现了以集中式供水为主的供水方式，但目前水厂多仅采用常规的沉淀和过滤工艺，而该工艺只能去除浊度与肉眼可见物，对喀什地区水源水中严重超标的金属与非金属盐类、重金属离子的去除效果极其有限。

项目建设落地 保障饮水安全

喀什地区饮用水在总硬度、溶解性总固体、硫酸盐、氯化物四项指标上总体超标超过了30%，且大多分散供水未采取任何消毒措施，其四项理化指标加微生物指标超标率更是超过了40%。为真正解决喀什地区的安全饮水问题，粤海水务与广东省对口支援新疆工作前方指挥部、广东省科学技术厅协同组织实施广东省科技援疆项目——“面向无机盐污染的地下水深度处理技术与应用示范”（以下简称“项目”），通过技术手段为喀什地区的人民提供安全的饮用水。该项目于2017年在粤海水务和喀什广东科学技术研究院同步立项。

作为项目建设方，粤海水务科研实力雄厚，拥有国家级博士后科研工作站、广东省工程技术研究中心、企业科技特派员工作站等国家级和省级科研平台，与清华大学、哈尔滨工业大学、华南理工大学等国内知名高校均有合作，参与了“饮用水深度处理技术应用”等20多项国家级和省市级项目研究，形成了一系列知识产权成果。

项目针对喀什地区典型水源的膜法深度处理工艺运行优化和膜污染调控研究，积累大量的膜法深度处理系统运行的技术资料，并开发了膜法深度处理净水工艺和设备，以安全供水为研究目标，改善现有工艺无法满足饮用水标准的安全风险状况，构建系统的节能运行技术参数体系，可以有效地降低膜污染与实现水质达标，从而改善和解决喀什地区的饮用水安全问题。

攻克技术难题 研制创新设备

粤海水务联合哈尔滨工业大学成立专项攻关技术团队，迅速开展实地调研、采样检测和分析试验。根据检测的地下水水质指标，该团队陆续开展了数十次不同工艺的组合试验研究，针对喀什地区苦咸水水质特点，最终确定了“超滤-纳滤”组合净水工艺，并根据工艺研制出了系列规模化的优质饮用水设备（如图1和图2）。

“超滤-纳滤”（UF-NF）组合工艺利用超滤工艺两方面的作用，一是其提供自身的净水作用，对水中的颗粒物、胶体以及微生物等污染物进行剔除，有效保障水体的生物安全性以及浊度、色嗅等感观指标的达标；另一方面能够使纳滤进水的淤泥密度指数（SDI）稳定在3以下，有效为纳滤系统提供安全的进水。而纳滤是高压高分筛性的物化截留工艺，对大部分污染物有极强的截留效果，尤其是硬度、总溶解性固体、有机物以及铁锰等指标。

图1 优质饮用水设备工艺流程

采用超滤工艺进行前处理可以有效去除水中悬浮物、胶体、细菌等污染物，不仅能有效地去除有机物蛋白质、钙离子、镁离子、碳酸盐、硫酸盐和硝酸盐等有害物质，同时保留钠离子、钾离子和其他等对人体有益的元素，改善和提升水质使出水全面优于国家《饮用水净水水质标准》（CJ94－2005）。其中，水的硬度和硫酸盐、碳酸盐、钙镁离子等污染物去除率达到90%以上；水中钠、钾等一价离子去除率达40%～60%；设备水的回收率可达80%以上。

图2 优质饮用水设备3D效果图

运用如上创新工艺研制出的设备，具有以下优点：一是出水水质优。设备采用双膜过滤技术，在去除水中有害物质的同时还可保留对人体有益元素，出水质量远优于国家标准。二是运行成本低。设备超滤膜通过低通量设计来控制膜污染，延长反冲洗周期，更可减少甚至避免化学清洗，纳滤膜通过串联与浓水回流的运行方式，大大减少浓水排放，提高回收率。三是组装快捷，运输方便。设备采用工业化设计，模块化组装模式，零部件均标准化设计，灵活连接，制作组装快捷，设备整体结构紧凑，占地面积小，空间利用率高，运输方便。四是安全可靠，无人值守。设备采用可编程逻辑控制器（PLC）、触摸屏控制，全自动运行，大大简化日常维护操作，同时可通过移动端APP，实现设备运行工况远程监视、无人值守，安全性能高。

项目成效渐显 提高了人民生活水平

对使用项目净水设备的进出水水质进行取样检测，并送到具有中国计量认证（CMA）资质的新疆腾龙环境监测有限公司进行检测，主要水质指标检测结果如表1所示。

表1 项目净水设备进出水水质主要指标对比

可以看出，总硬度、总溶解性固体和硫酸盐去除率高达95%以上，出水水质远优于国家《饮用水净水水质标准》（CJ94－2005）。

可替代桶装水直接饮用。当地容积19L的桶装水售价约8元/桶，桶装水的使用成本为421.1元/t，而项目净水设备的主要成本有电耗、阻垢剂和材料耗材等，总的制水成本为1.2元/t，因此，采用项目净水设备后，每吨饮用水可节省成本419.9元。托克扎克镇中心小学、广东省援疆前方工作指挥部和草湖镇粤兵幼儿园3个示范点的优质饮用水设备运行至今，总共产水量约9000吨左右，使用该设备累计节约水费共计378万元。

项目的成功建设有效提高了喀什人民的生活水平，优质饮用水设备的应用有效避免了饮用苦咸水给人体带来的高血压、心血管、肠胃消化系统及泌尿系统等疾病，具有一定的社会、经济与民生保障效益。

【项目示范应用】

托克扎克镇中心小学示范项目

疏附县托克扎克镇中心小学始建于1971年，是新疆爱国主义教育基地，现有双语教学班12个。项目净水设备于2018年5月底正式通水运行，远期可满足学校约1200名师生的饮用水需求。

项目应用后，通水运行切实解决了当地最基础、最紧迫的民生需求，解决了困扰学校多年饮用苦咸水的难题，保障了饮水安全，受到学校师生的一致好评。托克扎克镇中心小学校长阿尔·祖古丽表示，非常感谢粤海水务能够为学校建造净水设备，让孩子们不再饮用苦咸水，为孩子们的健康成长保驾护航。

同时作为“六一”国际儿童节的献礼，新疆卫视于2018年6月1日晚7点30分在新疆新闻联播节目中对该项目进行了报道。

安装在疏附县托克扎克镇中心小学的项目净水设备

广东省援疆前方工作指挥部示范项目

广东省援疆前方工作指挥部（以下简称“广东前指”）是广东省对口援助喀什地区工作人员的办公和生活所在地，前指工作人员众多、用水量大，据实地测量统计，每日平均用水量在50m3左右。广东前指采用地下水，出水偶尔含有泥沙，硬度、硫酸盐、钙镁离子等超标。

项目净水设备于2018年10月底正式通水运行，最大出水量可达80m3/d，满足了前指人员的用水需求。

安装在广东省援疆前方工作指挥部的项目净水设备

草湖镇粤兵幼儿园示范项目

草湖镇幼儿园位于新疆喀什草湖镇中心东部，建成于2019年3月，总占地面积37.4亩，可容纳600～700人。项目优质饮用水设备的投入使用，大大提高和改善了在校师生的生活条件，保证了幼儿园广大师生的健康、安全饮水，为孩子们的健康成长提供保障。

安装在草湖镇粤兵幼儿园的项目净水设备