某牧场牧民饮水处理工程.docx
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某牧场牧民饮水处理工程
1.工程概况
1.1地理位置
某牧场大泉牧民定居点位于A市以西15km，距西山煤矿5km，西山公路途径大泉牧民定居点，交通十分便利。
1.2社会经济状况
某牧场大泉牧民定民点，现有牧民120户，700多人，大牧畜350头，小畜12000。
现有人工草场1700亩，天然草场19940亩，居住着100%的哈萨克牧民，是一个以牧业发展为主的草原站，2001年总收入126万元，人均收入1800元。
1.3工程建设情况
某牧场大泉牧民定居点人畜饮水工程建设，主要解决该牧民定居点的人畜饮水问题，改善大泉牧民定民点广大牧民的生活和生产条件，带动该地区的经济的发展，主要建筑物有水处理厂一座。
该地区由于无其它地表水源可引，地下水又受硫磺沟煤矿开采污染，工程水源只能选择80年代修建的坎儿井引水（距坎尔井出口约300m处）总干管长2.712km，支管总长2.193km，排泥井2座，排气井3座，闸阀井6座、50m3蓄水池一座，工程总投资91万元。
由于资金限制该工程分两期实施2003年完成了一期工程只施工，主要包括管道和管道附属建筑物投资约万元，运行效果良好，通过一期工程的建设虽然基本解决了供水到户的问题，但水源的水质依然在饮水标准的下限，未彻底解决饮水的安全问题。
2.存在的问题及工程建设的必要性
本工程水源为坎儿井水，根据市卫生防疫站第B3254号水质卫生检测结果，硫酸盐高达396毫克/升，只能达到农村三级饮用水标准，不满足农村安全饮水要求。
通过一期工程的建设虽然农牧民供水到户的问题已得到解决，但依然存在着饮水安全的问题。
该地区没有符合农村二级饮用水标准的水源且贫穷落后，由于资金的限制工程只完成了一期当地农牧民不得不饮用难以下咽，水质标准偏低的水（不符合农村安全饮水水质要求），硫酸盐指标超标，这种水长期饮用依会危害农牧民的身体健康，因此完善此工程，彻底解决农牧民的饮水问题，让农牧民吃上放心水，是非常必要的。
3.设计方案
3.1设计目的、方案及管理
3.1.1设计目的
根据市卫生防疫站第B3254号水质卫生检测结果，硫酸盐高达396毫克/升，只能达到农村三级饮用水标准，现已不满足农村安全饮水要求。
本次工程对该水质进行反渗透处理，达到农村二级水质要求。
3.1.2设计方案
在原有50m3蓄水池旁，修建40m2的设备车间及管理房，在设备车间安装精密过滤器，加药罐及反渗透备，将管道的水用离心泵泵至设备间，通过过滤器过滤后，经高压水泵二次加压至反渗透设备，通过反渗透设备滤除水中的细菌及硫酸盐后进入原有50m3蓄水池及原有输水管道。
3.1.3工程运行管理
考虑降低工程投资及运行管理费，本设计只对生活用水进行处理。
为不影响其他用水，采用分时段供水方式解决人畜供水矛盾。
3.2净水处理设计条件
3.2.1设计处理水量
某牧场大泉原工程规划人口837人，夏季最高日生活用水标准取60升/人-日，冬季最高日生活用水标准取30升/人-日。
3.2.2设计夏季处理水量的计算
Q1＝pq/1000
式中：
Q1－最高日生活用水量m3/d
P－设计年限内用水人口数
q－最高日生活用水标准，L／人-d
Q=pq/1000=837×60/1000=50.23m3/d
3.2.3设计冬季处理水量的计算
Q1＝pq/1000
式中：
Q1－最高日生活用水量m3/d
P－设计年限内用水人口数
q－最高日生活用水标准，L／人-d
Q=pq/1000=837×30/1000=25.11m3/d
夏季最高日用水量为50.23m3/d，处理设备每天工作5小时计，设计每小时处理水量为10m3/h，每天处理一次。
冬季最高日用水量为25.11m3/d，处理设备每天工作2.5小时计，设计每小时处理水量为10m3/h，每天处理一次。
3.2.4设计年处理水量
Q年=Q夏季×365/K日
K日—最高日用水量日变化系数。
依据《城市给水工程规划规范》
年供水量Q=50.23×365/1.4=13096m3/年
3.3设计进水水质的确定
根据A市卫生防疫站提供的某牧场饮用水水源的监测报告，确定进水水质如下:
（取整数）
浑浊度
溶解性固体
硫酸盐
PH
＜1NTU
891mg/l
396mg/l
8
从以上数据可以看出，水源中硫酸盐严重超标，这种水质对人的身体有害。
3.4出水水质排放标准：
该水经处理后水质达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749—85）处理后水质情况：
硫酸盐≤250mg/l,达到农村二级水质要求。
处理后水质情况表／（mg/L）
指标
项目
限值
项目
限值
感官性状
和一般化学
指标
色
≤15度
浑浊度
≤1度
臭和味
不得有异臭、异味
肉眼可见物
不得含有
PH
6.5-8.5
总硬度
450
铝
0.2
铁
0.3
锰
0.1
铜
1.0
锌
1.0
挥发酚类
0.002
洗涤剂
0.3
硫酸盐
250
氯化物
250
溶解性固体
1000
毒理学指标
砷
0.05
镉
0.005
铬（六价）
0.05
氰化物
1.0
氟化物
1.0
铅
0.01
汞
0.001
硝酸盐
20
四氯化碳
0.002
氯仿
0.06
细菌总数
100
总大肠菌群
不得检出／100ml
粪大肠菌群
不得检出／100ml
游离余氯
≥0.05
放射性指标
总α放射性
0.5Bq/L
总β放射性
1.0Bq/L
3.5净水处理工艺方案
3.5.1工艺流程
本设计采用过滤+反渗透相结合的处理工艺，净水处理工艺流程如下图所示：
超越管
泵用户
3.5.2工艺说明
源水经给水泵从源水池提升至精密过滤器，精密过滤器的作用是去处水中的悬浮物，保证后续工艺能够正常运行，经过过滤器的水通过高压泵进入反渗透设备，反渗透主要处理水中的硫酸盐，确保出水水质能够达到国家饮用水标准。
在该工艺中还设有加药箱和反洗箱，加药箱里投加的是阻垢剂，它的作用是保护设备不被腐蚀，延长设备使用年限。
反洗箱的回收向工艺投加的药剂，以便再次利用，作用是减少运行费用。
3.5.3饮水处理的工艺特点
✧该方案是根据某牧场的需求和现场情况而设计的。
✧净水处理系统具有较高的可靠性，出水水质可确保达到饮用水标准。
✧处理系统采用先进的科学工艺和自动化保险控制装置，可有效降低处理系统的日常维护和运行成本。
✧占地面积小，净水处理系统科学实用，实现了全自动控制，不需专人看护。
✧整个净水控制系统部分自控与手动可以相互转换。
3.6电气及自控设计
3.6.1电气设计
A）设计依据
本设计工艺根据设备运行的要求和净水处理工程常规处理要求。
B）设计范围
本工程电气设计包括净水处理系统低压配电系统及电气控制，以30KW电缆进入净水处理系统电源进线柜为界。
水处理站的所有设备均为低压负荷，用电电压为380／220V。
C）电气负荷
电气负荷的计算如下：
序号
设备名称
单台装机功率（KW）
数量
备用
工作时间（h/d）
计算每日耗电KW.h
1
给水泵
1.5
1
4
6
2
高压泵
11
1
4
44
合计：
12.5
50
D）供电电源
净水处理设备用电负荷属二类负荷。
供电电压为380V，因该工程附近无供电变压器，需架设1.5Km高压线安装15KW变压器一台。
E）电缆
根据构筑物及用电设备的分布情况，采用穿管或地埋辅设方式。
3.6.2自控系统及仪表设计
采用先进的自动化技术，对水处理过程进行实时监控和控制，能够保证出水水质，提高生产效率，降低能耗。
根据本工程的实际情况及工艺要求，对净水处理系统的主要工艺单元进行自动控制，对各种水泵的自动起、停进行自动化保险控制，从根本上提高了系统的可靠性和安全性。
3.6.3运行管理及成本分析
饮水处理厂主要经济指标
单位
数据
使用功率
KW
12.5
每度电电费
元／KW.hr
0.50
每日运行
hr
4.0
每日电费
元／日
30
每日产水总量
m3/d
50
单位水处理直接费用
元／m3
0.60
3.7处理系统的设备和构筑物清单
序号
名称
型号
单位
数量
技术性能描述
备注
1
给水泵
WS16
套
1
功率：
1.5KW
2
过滤器
φ300×1300
套
1
3
高压泵
CR-16
套
1
功率：
5.5KW
4
反渗透
DA863-RO-10
套
1
全自动控制
5
浮球控制器
套
2
成套设备
6
电磁阀
DN50
套
2
7
电控系统
套
1
8
计量泵
X100/030
套
1
0.04KW
美国进口
9
加药箱
φ500×800
套
1
10
反洗箱
φ1000×1000
套
1
3.8工程量
名称
型号
单位
数量
设备间
4200×4500
m2
40
开挖四类土
m2
120
垫层
m3
4.5
人工夯填
m3
30
人工回填
m3
85.5
管道
160UPVC
米
40
铸钢阀门
DN150
个
2
架设高压线
10KV
米
1500
变压器
10KVA
台
1
4.投资概算
4.1工程概况
某牧场大泉牧民定居点位于A市以西15km，距西山煤矿5km，西山公路途径大泉牧民定居点，交通十分便利。
某牧场大泉牧民定居点人畜饮水工程建成后，主要解决了该牧民定居点的人畜饮水问题，改善了大泉牧民定民点广大牧民的生活和生产条件，本次工程主要内容、修建40m2厂房、安装水处理设备一套、架设1.5km高压线。
4..2编制依据
本工程投资概算编制执行新疆维吾尔自治区水利厅新水基字（2001）第70号文《新疆水利水电工程概（估）预算费用构成及计算标准》“关于颁发《新疆水利水电基本建设工程概（估）预算编制标准补充规定》的通知”。
4.3定额依据
建筑工程执行原水电部（88）水电基字第19号文《水利水电建筑工程概算定额》、现浇砼部分采用原水电部（86）水电基字第81号文《水利水电建筑工程预算定额》、水建[1994]243号文《水利水电建筑工程补充预算定额》、《新疆中小型水利水电建筑工程预算定额》、全国统一安装定额预算定额。
施工机械台班费：
执行能源水规（1991）1272号文“关于颁发《水利水电施工机械台班费定额》的通知”、并根据新水基字（2001）70号文规定，一类费用乘1.5调整系数。
基础单价：
主（次）要材料按A地区材料预算价格及有关规定进行计算。
4.4工程总投资
工程总投资为：
51.42万元。
5.工程管理
5.1工作制度
为控制工程投资和不影响牲畜及其它用水的需要，制定以下管理运行制度。
水处理设备每天工作5小时，处理的净水将50m3蓄水池蓄满，次日早晨9：
00点至11：
00点打开蓄水池阀供应净水，牧民家中需要储存够一天使用的饮用水，11：
00点后关闭净水阀供应原水，以满足牲畜及其它用水。
5.2设备管理
工程建成后业主针对本工程的特点及管理人员的素质制定工作制度，定期进行专业培训，以便今后的运行管理。
在运行过程中如设备发生异常现象，应立即停水处理，并及时与厂家联系。
设备间要求最低温度不低于5℃，并保持设备的清洁。
5.3操作方法
1、首先打开供水给水泵。
2、打开浓水调节阀，将泵后截流阀调整到适中状态，待滤后压力表上升至30PSI以上时，启动主机电源开关。
3、待设备自动冲洗结束，逐渐开启泵后节流阀，调整浓水调节阀，使纯水和浓水比例达到额定指标。
设备的回收率应控制在规定范围之内，而后再调整泵后节流阀，使纯水产量达到额定指标。
浓水调节阀和泵后节流配合使用调整，满足以下条件：
a、系统压力不应该超过额定值，低压膜不应超过125PSI（12.5kg/cm2），普通膜不应超过225PSI（12.5kg/cm2）。
b、回收率应控制在规定的范围之内。
C、产水量按原水水温计算达到计算值为RO膜正常产水值，超过此值的产水值，说明RO膜在超负荷运行，长时间超负荷运行，会减少RO膜的使用期限。
在操作过程中应注意：
泵后调节阀的作用是调整高压泵共给RO系统的进水压力和流量。
它关闭调节阀的作用是RO系统的压力，从而达到调整纯水量之目的。
系统内压力愈高，产水量愈大（在滚顶限度之内调整）。
4、本设备具有原水低压保护功能。
当原水供水不足，压力下降到一定值时，压力开关会自动关闭RO系统，达到保护高压泵的目的。
当原水压力恢复后会自动启动恢复工作。
设备自动停机及自动恢复启动后，操作者应即使调整运行参数。
因为原水压力的改变会改变设备原有的运行状态。
5、无论任何时候，都不要将浓水调节阀安全关闭。
否则会使系统压力突然升高，造成设备的损坏或危及操作者的安全。
6、设备安装有浓水回收系统。
如操作者确认原水条件较好且原水供应紧张时，可适当开启回收阀，使一部分浓水进入泵前回收。
这时系统压力会因此而改变，应同时调整设备运行参数。
如果原水条件不好时，建议不要回收浓水，否则长期运行会造成膜永久性损坏。
7、TDS仪（或电导率仪）会显示原水和纯水的水质情况。
可手动切换，并且在按下红色按钮时才会显示。
8、建议用户建立设备运行记录。
9、设备第一次使用时，所制纯水应至少排放一个小时后再收集利用。
5.4关机
1、首先关闭原水增压泵，关闭原水供水阀门；
2、关闭主机电源开关；
3、检查各压力表是否归零；
4、擦干机器上的尤其是电器设备和元件上的水迹.
5.5故障排除、维护保养及设备
1、保安过滤器滤芯应经常清洗，视原水情况每10-15天清洗一次；
a.拧下外壳，取出滤芯；
b.用高压自来水冲洗滤芯外部；
c.将滤芯置于纯水中浸泡30分钟后用纯水冲洗干净；
d.重新安装即可；
e.如清洗后仍不到指标，则应更换，原则上要2-4月更换一次。
2、逆渗透膜：
若前处理适当，进入RO膜的水质符合要求，且按操作方法使用设备，则膜的寿命可达3-5年。
但随着水垢、细菌等污染物的形成，出水量逐渐降低；
a.若不是因为温度和压力的因素而引起的产量逐渐减少15％，则说明逆渗透膜需要进行化学清洗；
b.产水水质逐渐下降，超过有关标准时（排除水变化的因素），则说明逆渗透膜需要进行化学清洗；
3、故障排除：
逆渗透设备运行中，由于各种原因会偶然出现一些故障和问题，出现问题后应详细查看运行记录，分析故障因，并根据“系统常见故障及处理一览表”分析、判断、排除故障。
5.6反渗透膜的清洗、消毒及保存
目的：
保证反渗透系统的正常运行、延长反渗透膜元件使用寿命。
什么时候需要清洗及消毒、如何清洗消毒及用何种药品进行清洗消毒。
1、什么时间需要清洗反渗透系统
当标准化后的产水量比上次清洗后减少10-15％、当标准化后的产水水质比上次清洗后降低10-15％、当标准化后的产水水质比上次清洗后增加10-15％、在长期停用前、作为日常的维护。
2、需要清洗什么
碳酸钙垢、硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶垢、水和金属氧化垢（铁、锰、铜等）、硅垢、胶体沉淀物（无机）、胶体沉积物（无机、有机混合物）、有机沉淀物（自然产物）、有机沉淀物（人为产物）、生物滋生（细菌、真菌、霉菌等）。
3、如何选择清洗药剂
确定污染物、与膜制造厂商、工程公司或反渗透专用化学药剂供应商联系、选择通用型或专用型化学清洗药品。
4、选择和使用化学清洗药剂时的注意事项：
遵循制造厂商推荐的关于药剂品种、剂量、PH值、温度及接触时间的指导原则、在推荐温度清洗，一般在30-40℃清洗最好，需要考虑排放对环境的影响、不要将酸碱混合。
5、复合膜最常用的清洗配方
污染物
清洗溶液
碳酸钙、磷酸钙、金属氧化物（铁）
PH值4.0，2.0％柠檬酸溶液＋氨水，温度40℃，有时也可用PH2-3的盐碱水溶液清洗。
硫酸钙、混合胶体、小分子天然有机物、微生物
PH值10.0，2.0％三聚磷酸钠溶液，温度40℃，有时也可用PH小于10的Nacl水溶液清洗。
大分子天然有机物、微生物
PH值10.0，2.0％三聚磷酸钠溶液，0.25％十二烷基苯磺酸钠溶液，温度40℃。
6、醋酸膜最常见的清洗配方
污染物
清洗溶液
碳酸钙、磷酸钙、金属氧化物
PH值4.0，2.0％柠檬酸溶液，0.1％非离子清洗剂，温度35℃。
硫酸钙、混合胶体、小分子天然有机物
PH值7.5，2.0％三聚磷酸钠溶液，0.8％Na-EDTA溶液，0.1％非离子清洗剂，温度35℃。
大分子天然有机物
PH值7.5，0.5％过硼酸钠溶液，0.1％非离子清洗剂，温度35℃。
生物滋长
PH值7.5，2.0％三聚磷酸钠溶液，0.25％Na-DBS溶液，温度35℃。
7、反渗透系统化学清洗的一般方法
A.冲洗反渗透膜组件，排除运行中剩余浓水和给水通道中的污染物。
B.清理清洗装置：
如水箱、管路、新使用的保安过滤器等。
C.配置清洗溶液：
使用反渗透产品水（至少是软化水）、混合均匀、调节至所需PH值、调节至所需温度、对于正常污染情况。
每根40×40膜元件配置2.2加伦溶液、对于严重污染情况，可将溶液体积加倍。
D.在第一段引入清洗溶液：
反渗透进水入口处最大压力60PSI（减少已松脱的污染物被冲回膜表面的可能）、单只膜元件最大压力10-15PSI，以防止膜卷突出将置换出的水排入下水通道、将最初20％已污染、变色的化学清洗溶液排入下水道、将干净的化学清洗溶液再循环至清洗箱、将渗出的少量产品再循环至清洗箱、如果PH值变化超出0.5个单位，则需要重新调整PH值至指定范围。
E.低流量循环：
循环5-15分钟，每根4的压力容器流量为3gpm（11.0升／分钟）、每根8的压力容器流量为12gpm（45.5升／分钟）、尽量减少冲洗下来的污染物对进水通道的阻塞。
F.中等流量循环：
循环5-15分钟、每根4的压力容器流量为6gpm（22.7升／分钟）、每根8的压力容器流量为24gpm（90.9升／分钟）。
G.第一次大流量循环：
循环30-60分钟、每根4的压力容器流量8至10gpm（30.3-37.9升／分钟）、每根8的压力容器为35-40gpm（132.5-151.4升／分钟）。
H.浸泡（选择使用）：
轻度污染物可浸泡1-2小时、对于严重污染需浸泡过夜（为保持温度可能需要维持正常流量10％的循环流量）、浸泡有利于污染物的去除、应当在必须的情况下才进行浸泡，原则上应尽量减少化学试剂与膜的接触时间。
I.第二次高流量的循环（选择使用）：
循环15-60分钟、按需要浸泡及循环。
S.冲洗：
使用与清洗溶液PH值及温度相同且与系统容积相同量的反渗透产品水冲洗，并将出水排入下水道、然后使用未调节过的反渗透产品水反复冲洗、保证化学清洗液全部被排出。
J.使用第一种杀菌溶液（选择使用）：
按照标准配制杀菌液、采用中等流量在已清洗各段的反渗透装置中循环15-60分钟、浸泡1-2小时或按需要而定、用反渗透产品水冲洗。
U.利用第二种清洗液进行清洗（选择使用）：
先用低PH值溶液清洗，再用高PH值溶液清洗。
V.使用第二种杀菌溶液（选择使用）。
W.最终冲洗：
通常冲洗10-30分钟、使用通常的经过前处理的进水底压冲洗、直至浓水不在有气泡、直至电导与进水电导相同。
X.运行前清洗：
与正常运行操作条件相同，但是产品水排入下水通道直至产水水质达到所需标准。
8、反渗透设备故障及化学清洗一览表
故障
原因
处理方法
纯水量
浓水量
压力
减少
增多
增多
膜被污染
改进预处理、进行酸液清洗
减少
增多
增多
胶体污染
优化预处理、用碱液清洗膜
减少
增多
增多
结垢
调节纯水量，进行酸液清洗
增多
增多
减少
膜被磨损
检查所有过滤器
增多
增少
正常
有机污染
用碱液清洗膜
6.经济评价
6.1概述
某牧场大泉牧民定居点位于A市以西15km，本次工程是在原有50m3蓄水池旁，修建40m2的设备车间及管理房，在设备车间安装精密过滤器，加药罐及反渗透备。
主要解决该牧民定居点的人畜饮水工程的水源水质问题，使目前的饮用水质三级达到二级水质的标准。
本工程静态总投资为51.42万元。
6.2效益分析：
（1）社会效益：
在大泉牧民定居点该没有符合农村二级饮用水标准的水源，农牧民长期以来饮用的是硫酸盐指标严重超标的三级水质。
对当地农牧民的身体健康产生了严重的影响。
据当地的调查统计，该地区的居民人均寿命也较其它地区低。
此外由于水质问题给居民们也带来了一些疾病。
这些都严重影响着当地农牧民的生活水平和质量。
工程建成后将带来符合农村安全饮水水质要求的洁净水源。
对当地农牧民身体素质和生活水平的提高都具体良好的作用，同时也是提高少数民族生活水平的有效途径。
（2）经济效益：
饮水水源的改善，将在一定程度上减少农牧民的医疗开支。
按每户每年可节约50元医疗开支计算，共计可节约0.6万元。
6.3财务分析
6.3.1总成本费用
农村人畜引水工程的总成本费用包括折旧费、工资福利费、维护修理费、材料动力费、水资源费、药剂费及其他费用等。
固定资产形成率取95％。
（1）折旧费
折旧费费率取5％；
（2）工资福利费
工程管理人员为原管理人员，不再增设新的管理人员；
（3）维护修理费
年维修费率取3％；
（4）水资源费
本工程水源处理工程不涉及水资源费；
（5）材料、燃料动力费
本工程的材料、燃料动力费主要为用电，按每年实际用电量计算，取0.2％；
（6）其他费用
其他费用取工资福利费、维护修理费之和的5%。
6.3.2水价测算
水价测算表
序号
项目
单位
数量
1
年均供水量
万方
9.59
2
总成本费用
万元
5.01
2.1
年折旧费
万元
2.44
2.2
工资福利费
万元
0.00
2.3
维护修理费
万元
1.47
2.4
水资源费
万元
0.00
2.5
材料、燃料动力费
万元
0.98
2.6
其他费用
万元
0.12
3
经营成本
万元
2.56
4
单方水成本
万元
0.52
5
工程投资
万元
51.42
6
预测水价
元/立方米
0.68
注：
此水价为本次工程的新增水价。
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