苦咸水淡化铺设农村饮水之路

苦咸水淡化铺设农村饮水之路

摘 要 黄骅市地处渤海湾边，属淤积式平原地区，特殊的地理位置，使黄骅自古以来受到盐碱、苦咸、高氟的困扰，多年来，百姓饮用的都是苦咸水、高氟水。同时黄骅市还是一个严重缺水的地区，人均水资源占有量不足100m3，是河北省人均水资源占有量的20％，全国人均占有量的3％。浅层地下水是矿化度2g/L~5g/L的苦咸水，深层水又处于高氟区，含氟量大于2.0mg/L，且深层水由于多年的超量开采，已形成严重的地下漏斗，地下水位逐年下降，机井成井深度由以前的400m加深到600m以上，黄骅的饮水特别是农村饮水问题成了非常突出的焦点问题，制约了当地经济发展和农民生活水平的提高。

关键词 苦咸水；淡化；铺设；农村饮水

黄骅市地处渤海湾边，属淤积式平原地区，特殊的地理位置，使黄骅自古以来受到盐碱、苦咸、高氟的困扰，多年来，百姓饮用的都是苦咸水、高氟水。同时黄骅市还是一个严重缺水的地区，人均水资源占有量不足100m3，是河北省人均水资源占有量的20％，全国人均占有量的3％。浅层地下水是矿化度2g/L~5g/L的苦咸水，深层水又处于高氟区，含氟量大于2.00mg/L，且深层水由于多年的超量开采，已形成严重的地下漏斗，地下水位逐年下降，机井成井深度由以前的400m加深到600m以上，黄骅的饮水特别是农村饮水问题成了非常突出的焦点问题，制约了当地经济发展和农民生活水平的提高。

1 因地制宜，探索农村饮水之路

为解决黄骅农村饮水难，维护水资源可持续利用，黄骅市水务局在市委市政府的大力支持下，立足本地实际，大胆创新，经过多次调查论证，把解决农村饮水的目标锁定在浅层苦咸水上，据《黄骅市自然资源调查报告》，黄骅市苦咸水埋藏面积500km2，埋藏总量1.2亿m3，埋藏深度在5m~20m之间，易开发、补充快，如何把这部分水经过处理变成符合国家饮用水的达标水，成为研究的主题。路子选准后，黄骅市成立了科技攻关小组，组织技术人员查阅资料，调研论证，加强技术攻关。经过工艺对比，最后选择了电渗析水处理工艺来淡化苦咸水，电渗析法能克服蒸馏法的耗能大、完全去除水中有益离子的缺点，又弥补了反渗透法投资高、操作复杂、对原水水质要求较高的缺点，非常适合农村的推广使用。

电渗析工艺原理，就是利用阴阳离子膜选择透过性的水分离技术。将一张阳膜和阴膜与另一张阳膜和阴膜交替排列，在膜与膜之间放置具有一定水流通道的隔板，组成若干个相互独立的隔室，各个隔室通入待脱盐的原水，并在两端安置正负电极，通上直流电后阳离子向阴极移动穿过阳膜进入极水室。阴离子向阳极移动穿过阴膜进入极水室。这样一部分水由于离子增加成浓缩水，另一部分由于离子减少而成为淡水，从而实现水的咸淡分离。

在实际设计中，攻关小组对整个工艺流程进行不断的改进创新。采用三次沉淀，过滤预处理，解决了原水水质达不到设备运行要求的问题；通过对膜对数量

从第一级到第四级递减的排列方式，既保证了水质水量，又降低了工程造价；通过改变极板材质和结构，提高电场强度，延长了极板及膜对的使用寿命；通过定时倒换电场，解决了膜片结垢的问题。电渗析法脱盐率高，还能保留部分微量元素，净化后的淡水经河北省水环境检测中心检测，PH值、总硬度、氯化物、氟化物、矿化度等13项指标完全符合国家卫生饮用水标准，把电渗析苦咸水淡化技术应用到农村饮水中来，为广大北方缺水地区提供了一条新的解决农村饮水之路。

电渗析设备不但能淡化苦咸水，还可以对高氟水降氟，只需根据水质情况，调整极板和膜对数量即可，同样适用于高氟区。

2 苦咸水淡化站的推广优势

经过几年的推广使用，苦咸水淡化站取得了较高的效益，设备突出一个小型化，非常适合在农村推广。

一是投资低，一个1000人的村庄建设一处淡化站，加上厂房等基础建设投资在10万元左右，如果有闲置的厂房，可使工程造价控制在6万元以内，不会加重农民负担。

二是水价低，本市农村净化水售价为0.2~0.3元/标准桶（25L），按每人每天饮水5L计算，每年饮水费用仅20元左右，一般农户都能承受。

三是操作简单，根据我们推广的经验，电渗析设备安装完成后，只需对负责人进行1~2小时的培训，即可掌握操作规程及简单的故障排除，适合大面积推广。

四是电渗析设备对原水水质要求较低，黄骅市的浅层苦咸水，只需经过重力沉淀和机械过滤器过滤，使原水浊度小于3，就可以进行水处理，适用面广。

五是水质好，无污染，电渗析净化水设备没有固定的模式，而是根据不同的水质情况，单独设计膜对数量及模板数，使净化后的水既符合饮用水标准，又能保留部分微量元素，长期饮用不会对人体造成危害。电渗析净化水的过程是一个物理过程，没有化学变化，分离出的浓水集中排放，可作为水产养殖的水源，不会对环境造成污染。

3 淡化站工程的管理及效益分析

以黄骅市王大本苦咸水淡化站为例，该站建于2001年，是我市苦咸水淡化站研制成功后的第一批淡化站，设计净水能力2.0t/h，建站投资12万元，供水范围为本村及周边邻村，饮水人口在3 000人左右，经过近6年的运营，目前该站运转良好。管理者得到了一定的利润，百姓喝上安全的净化水，形成了双赢。

工程建成初期，产权归王大本村委会所有，由村委会管理，指定专人负责制水卖水，维护保养。村委会为本村每人每月发水票6张，算作定额，持水票可以

0.3元的价格购买25kg的净化水一桶，超出定额的买水价格为0.5元/桶，以此来提高村民的节水意识。

效益分析：

净化站每天售水15t，按每吨售价12元计算（合每桶0.3元），每天售水收入180元，除去检修维护，每年按350天计算，全年售水收入6.3万元。

年运营费：人工工资0.6万元

电费：1.02万元

设备折旧：1.2万元（按10年使用年限）

维护费：0.45万元

年运营费合计：3.27万元

经济效益分析：

经济分析期年限 n=10

投资年利率i=6.9%

工程年效益B=6.3

工程总投资K=12

工程年费用C=3.27

益本比R=×=1.78

从以上的分析可以看出，淡化站具有可行性的产业效益。在设备使用年限内可回收全部投资，并有一定的收益。这样设备在达到报废年限时，可以由村委会或经营者自行更新设备。从而避免了国家的反复投资，达到了以水养水的良性循环。

在国家推行小型水利工程管理体制改革的政策下。王大本苦咸水淡化站于2004年对外承包，承包者每年向村委会交纳一定数量的租金，即拥有该站的经营权，经营者需要按照村委会制定水价卖水，不可自行上调价格，以保障广大人民的利益。经营者负责制水、卖水、设备维护等，自主经营，自负盈亏，增强了管理人员的责任心，保证了该站的良性运行。

苦咸水淡化站的建设，具有较高的社会效益，可利用浅层苦咸水解决农村饮

水，缓解对深层地下水的过渡超采，维护了水资源可持续利用的原则。另外，苦咸水淡化站的水源是抽取浅层苦咸水，由于这部分水矿化度高，长期作为废水埋藏于地下，造成环境的恶化，开采利用这层苦咸水，可以滕出地下水库容，利用天然降雨给予补充，实现抽咸补淡的良性循环，从而改善土壤和水资源环境。

4 高标准农村饮水工程尝试

苦咸水淡化站的建设，在解决农村饮水安全的同时，水质达到了饮水安全的标准，使全面解决农村饮水安全成为可能。自2001年开始建站以来，仅黄骅市已建成净化水站106座，解决农村饮水安全人口10万余人。但农村供水管理滞后，水源浪费现象依然不容乐观，而且净化水采取的都是定点供水，需要自提或送水，均未入户。为此，2005年黄骅市在羊二庄镇小左庄村建设了一处双管线入户、分质供水，一户双表的高标准农村饮水工程试点。

小左庄村饮水安全工程包括机井1眼（600m），1.0t/h净化站一座，蓄水池2个，变频设备1套和双管线入户管网工程。机井保障村民的饮用水水源供应；净化站使村民的饮水水质达到国家安全饮水的标准；变频设备在减少能源消耗、保护管网的基础上，可实现自动供水，省去了管理人员；管网入户工程则采用双管线入户，分质供水，饮用水分开，一户双表，水表出户的标准。用水管网接机井水，饮水管网接净化水。整个工程总投资52.5万元，其中打井、变频投资30.5万元，净化站投资10.5万元，双管线入户工程投资11.5万元。

饮水工程建成后，饮、用水均实行计量收费，定额供应，阶梯水价，提高了农村饮水工程管理水平，经过一年多的运行，工程运转管理情况良好。新的管理模式增强了群众的节水意识，与以前饮用“大锅水”相比，节约了大量宝贵的水资源，为全面解决农村饮水安全提供了高标准模式，对建设社会主义新农村，建设节水型社会具有深远的意义。