沿海岛屿村镇饮用水净化技术研究与工程示范_邵卫云

2、自带膜丝断裂检测系统的海岛超滤膜净化技术与装置 针对海岛用水冲击负荷大,中空纤维膜膜丝易断裂的问题，
课题组研发出超滤膜水处理设备中空纤维膜膜丝断裂的检测技术 （图4），解决了膜丝断裂、破损等造成的杂质穿透而引起的水
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特别关注 水 科 技 发 展
The Special Focus
质污染问题，同时结合变频泵组解决了海岛驻 军用水冲击负荷造成的高能耗问题，成功研制 出ZJU-UF系列坑道井水/山塘水处理设备（已获 发明专利授权）（图5）。所研设备ZJU-UF-30 自2010年5月起在庙子湖岛海防营示范应用； ZJU-UF-20自2011年6月23日起在东极镇水厂 得到了推广应用，设备24小时运行，其水源水 库水浊度15-50NTU，在未使用任何药剂的情况 下，设备产水浊度0.1 NTU，20分钟自动反洗20 秒。
[2] 蓝俊，周志军，江增，赵海洋，徐 小青. 超滤和反渗透联用的海岛饮用水处理 示范装置.水处理技术. 2012, 38(4):126129,132.
（上接28页）
化2007第四次评估报告(AR4)》和2008年《气候变化与水》的专项技术报告中都 对污水处理过程中产生的CH4和N2O进行了评估；许多国家和国际组织对城市给水 排水系统发展面对气候变化的挑战开展了广泛研究，并分析研究城市给水排水系 统温室气体的排放规律和相关减排措施。
常通过海水淡化水来供给，同时，也会取用受 到深度污染的淡水。为解决散列小岛在旱季饮 用水问题，课题研发了海岛移动式净化技术及 其设备:船载式海水反渗透淡化设备与车载式应 急深度水处理设备。这些设备既可以在旱季应 急使用，还可以以供海岛居民出海作业时制取 生活用水，或固定在海岛上常规使用。与常规
图4 膜丝检测装置示意图（左）和膜丝断裂时检测到的气泡（右）
3、“低影响开发”（LID）理念。“低影响开发”(Low Impact Development), 是指基于模拟自然水文条件原理,采用源头控制综合措施，努力降低开发建设场地 径流水量、径流污染物负荷以及对受纳水体的影响，尽可能地维持或恢复某个开 发区域开发前的水文特征。LID 同时倡导应有效的在源头去除雨水中营养物质、病
小型海水淡化装置不同，本课题研发的船载式海水反渗透淡化装置引入了国内新研 发的小型能量回收装置，因此能耗远小于常规小型海水淡化装置；同时，该装置可 灵活连接三种预处理系统：外海船用时采用砂滤器加袋式过滤器，体积小巧；应急 使用时仅采用袋式过滤器作预处理，便于轻巧快捷安装；在近海海岛长期作为用 水处理设备时，可增加专门设计的一体化塑胶高效澄清池作前处理。
屋顶接水供水系统无处理设施等问题，课题组开发了以中空纤维 膜为核心的家用净水器、以太阳能供电为动力的家用屋顶接水收 集处理系统，成功解决了传统中空纤维膜家用水处理装置无法正 冲反洗及二次污染的问题，突破了家用净水器的正冲反洗与分质 供水技术（已获实用新型专利授权）（图2）、以及太阳能屋顶 接水供水系统的太阳能、蓄电池与常规电源的稳定切换技术（图 3），解决了散列海岛村镇夏季水电两缺的矛盾，保证了渔农民 的饮水安全。同时,提出了屋顶接水供水系统储水井优化设计理论 （图1）[1],确保设计的科学性和合理性.目前有3套家用净水器和2 套太阳能动力屋顶接水供水系统安装在舟山庙子湖岛和青浜岛使 用。
参考文献： [1] Yong-chao ZHOU, Wei-yun
SHAO, Tu-qiao ZHANG. Analysis of a rainwater harvesting system for domestic water supply in Zhoushan, China. Journal of Zhejiang UniversitySCIENCE A . 2010, 11(5):342-348. (SCI)
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水务篇
图5 集成膜丝检测的超滤膜净化设备ZJU-UF系列工艺流程图
表1 海岛苦咸水纳滤与反渗透淡化技术比选指标评价体系与权重
一级指标
二级指标
三级指标
通量0.206641
截留率0.232696
苦咸水 淡化方法 (纳滤膜法、 超低压 反渗透法)
膜与膜 组件性能
0.667
膜材料性能 0.833
产水水质0.286334 膜抗污染性能0.089778
一、前言
课题属于村镇给水排水工程领域，隶属于国家水污染控制与 治理科技重大专项饮用水安全保障技术研究与示范主题中的典型 村镇饮用水安全保障适用技术集成与示范项目。
沿海岛屿村镇由于其自然地理和气候条件，具有不同于大陆 村镇的特殊性。据统计，我国面积在500m2以上的海岛有6961 个，大多数因缺乏淡水水源而无法居住和开发，有常驻居民的为 420多个，海岛人口已经超过3000万。建设海岛、开发海洋是我 国21世纪十分重要的战略任务，同时也是我国国防的最前沿之 一。
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膜寿命0.091783 使用pH范围0.020625 使用温度范围0.028315 使用压力范围0.043827
成本 0.333
膜组件性能 0.167 运行成本0.75 投资成本0.25
膜系统回收率0.167 操作压力0.25
单位产水量能耗0.75 膜的费用0.5 增压泵0.5
三、结语
本课题实现了海岛水资源利用规划、海岛水 源水质的保护与修复、岛际输水与供水管道的突 发渗漏的检测与定位，研制出了海岛典型水源水 系列净化设备与装置，申请专利10项，已获发明 专利授权2项、实用新型专利5授权项，发表论 文12篇，形成技术指南与预案草稿5项，建成示 范工程与中试基地7个，为保障海岛分散供水的 水量、水源保护、水质净化与输配水、应急净水 等提供了有力的技术支持，其示范与中试工程为 缓解沿海岛屿村镇饮用水安全问题提供了良好范 例，产生了显著的社会效益。 C
由于独特的地理位置及其气候因素，海岛饮用水普遍存在以 下问题：降水少、蒸发多，降雨径流大多直接入海，淡水资源严 重匮乏；由于海岛地形地质影响，山塘水库库容大多数仅为几百 方、几千方至几万方；占海岛数量70%-80%比例的住人海岛供水 多以坑道井水、雨水、山塘水甚至地下苦咸水、滩涂水为饮用水 源；干旱时有发生，如舟山十年就有八年旱，应急供水（输水） 和净水技术没有安全保障；除近岸海岛外，其余海岛对外交通不 便，班船由于气候原因经常停航，且经常限电。为此，分散海岛 渔农民、边缘海岛驻军的饮用水问题一直悬而未决。此外，快速 发展的岛际供水的海底供水/输水管道的安全得不到保障，漏损发 生后，漏损点的定位时间长、修复困难。而在21世纪建设海岛、 开发海洋的国家战略目标下，海岛饮用水的水量与水质问题显得 更加突出。因此，经济、适用的海岛村镇饮用水安全保障技术 的研发，是造福于海岛民众的民心工程。据此，课题通过技术研 发、集成和提升，重点开展了海岛水资源利用规划与饮用水源保
针对海岛平地水库、滩涂水库多为苦咸 水的现状，课题组提出了海岛苦咸水纳滤与反 渗透淡化技术比选指标评价体系，并确定了指 标权重（表1）、苦咸水反渗透淡化系统操作 压力的确定方法，开发出的海岛苦咸水反渗透 淡化装置，集成了课题组研发的抽取低盐度原 水的水面浮动式原水抽吸技术（发明专利公示 中）、PLC程序控制的利用RO产水快速冲洗残 留在膜中的浓盐水的反渗透膜自动冲洗技术等 反渗透膜污染控制技术，有效地降低了苦咸水 淡化成本，增加了海岛可用水资源量。该设备 已在六横岛蛟头千丈塘平地水库使用，出水已 供应至夏家村、翁家村自来水管网，中试电耗 1.5kWh/m3，制水成本低于2.5元/m3。
（a）（b）保证率GR=90% 图1（a）散列海岛屋顶接水系统概化图；（b）屋顶接水系统蓄水设施设计计算图
图2 海岛屋顶接水供水系统家用雨水净化装置工艺流程图（左）与正冲反洗原理图（右）
图3 太阳能动力屋顶接水供水系统：太阳能硅板（左）、 电源控制器核心处理器原理图（中）、水净化系统（右）
4、海岛应急净化技术及其设备 在海岛旱季，散列海岛的饮用水应急供给
原体、重金属离子等,最大程度减少和降低场地开 发建设对于周围水生态环境的影响。该方法已在 美国、德国、瑞典、新西兰、 加拿大等一些发达 国家广泛采用。
本《规范》“城镇排水”章节“一般规定” 中规定“城镇雨水系统的建设应利于雨水就近入 渗、调蓄或收集利用，降低雨水径流总量和峰值 流量，减少对水生态环境的影响”，即按照“低 影响开发”理念，要求从源头着手，加大雨水就 近入渗、调蓄或收集利用，尽可能地减少雨水径 流总量和峰值流量；充分利用绿地和土壤对雨水 径流的生态净化作用，不仅节省雨水系统设施建 设和维护资金，减少暴雨灾害风险，还能有效降 低城镇建设对水环境的冲击，有利于水环境生态 安全和健康。 C
自动冲洗技术，形成了海岛村镇典型水源水净化适用技术集成体系及其设备，在舟山庙子湖岛、青浜岛、湖泥岛、
六横岛进行了相应的示范与中试，得到当地部门、渔农民与海岛驻兵的肯定，取得了良好的社会反响和巨大的社会
效益，也为我国海岛建设、海洋开发和驻岛官兵提供了饮用水安全保障技术。
关键词
沿海岛屿村镇；饮用水净化；工程示范 注：本文为国家水体污染控制与治理科技重大专项（2008ZX07425-008）
水务篇
沿海岛屿村镇饮用水净化技术研究与工程示范
□ 浙江大学 邵卫云 周永潮 周志军
摘要
针对海岛村镇典型水源（坑道井水、屋顶接水、苦咸水、咸淡交替山塘水）水的特点，以经济、适用为目标，
研发出海岛太阳能动力屋顶接水净化技术、海岛膜净化装置的膜丝断裂检测与膜污染防治技术、海岛山塘苦咸水淡
化/淡水净化的一体化技术、海岛家用净水装置的正冲反洗与分质供水技术、海岛苦咸水反渗透淡化设备的RO产水
本《规范》在“基本规定”章节中明确规定城镇给水排水工程建设和运行 过程中“应采取措施减少温室气体的排放”的要求。城镇给水排水设施建设和运 行过程温室气体的排放主要是能源消耗间接产生的CO2 和污水贮存、输送、处 理和排放过程产生的CH4和N2O。CH4和N2O的温室效应分别为CO2的23~62倍和 280~310倍。因此，城镇给水排水设施建设和运行过程要采取综合措施减排温室 气体，为适应和减缓气候变化承担相应的责任。