引黃滴灌水源吸附沉淀一體化水處理設施技術規(guī)范編制說明

Ⅱ《引黃滴灌水源吸附沉淀一體化水處理設施技術規(guī)范》地方標準編制說明一、工作簡況1、任務來源2024年5月，巴彥淖爾市守一科技限責任公司聯(lián)合巴彥淖爾市京田機械有限責任公司等5家單位，根據(jù)《關于征集2024年巴彥淖市地方標準制修訂項目的通知》精神，通過廣泛調研制定了《引黃滴灌水源吸附沉淀一體化水處理設施技術規(guī)范》編制工作計劃，并積極進行了項目申報。8月，提交了《引黃滴灌水源吸附沉淀一體化水處理設施技術規(guī)范建議書》，9月20日，按照《內蒙古自治區(qū)地方標準管理辦法》有關規(guī)定，巴彥淖爾市市場監(jiān)督管理局組織召開了《引黃滴灌水源吸附沉淀一體化水處理設施技術規(guī)范》地方標準立項論證會，經與會專家評審論證，同意立項。之后，項目承擔單位組織相關技術人員正式開展了本標準的起草工作。2、標準起草單位巴彥淖爾市守一科技有限責任公司，巴彥淖爾市京田機械有限責任公司，內蒙古自治區(qū)農牧業(yè)技術推廣中心，巴彥淖爾市農牧業(yè)機械化服務中心，巴彥淖爾市農牧業(yè)機械協(xié)會。3、標準歸口管理單位巴彥淖爾市農牧局。4、標準主要起草人：賈文春、逯栓柱、孟慶喜、吳鳴遠、朱亮、賈秀婷、張智、韓暢陽、郭崢、逯竟鈺、孟園、董文臣、郭東、敖燕妮、賈曉飛、楊智、楊永華、董杰、李濤、張海斌。詳見表1。制定標準的必要性和意義1.保護和推廣具有本地區(qū)自主知識產權科技成果的迫切需要。黃河是世界上最著名的多泥沙河流。黃河水中含有細小的粘砂顆粒，使黃河水在滴灌系統(tǒng)運行流動過程中遇到障礙物，就會粘聚其上，日積月累，就會影響引黃滴灌系統(tǒng)的使用功能和使用壽命。引黃滴灌水源吸附沉淀一體化水處理設施是巴彥淖爾市守一科技有限公司針對黃河水泥沙特性而研發(fā)的一種水砂分離設施與集成技術,主要用于引黃滴灌水源的泥沙沉淀分離工序，以保障滴灌系統(tǒng)對水源中懸浮固體物的水質要求。它可替代引黃滴灌項目水源工程與首部樞紐目前采用的沉淀池+配套過濾器（篩網過濾器、疊片過濾器、砂石過濾器）組合方式。與目前國內通常采用的沉淀池+配套過濾器的水砂分離組合方式相比，引黃滴灌水源一體化水處理設施與集成技術具有水質達標有保障、產水率高、占地面積小、投資少，沉淀效率高的明顯特點。項目評審專家組認為：“引黃滴灌水源吸附沉淀一體化水處理設備與集成技術有效地解決了引黃滴灌水源的過濾問題，技術先進，工程實用，經濟可行，環(huán)境風險可控，整體上達到了國際先進水平”。制定《引黃滴灌水源吸附沉淀一體化水處理設施技術規(guī)范》地方標準，可以進一步規(guī)范和指導引黃滴灌水源吸附沉淀一體化水處理設備的設計、施工和運行管理，保護和促進這一新技術盡快推廣到引黃滴灌的工程實踐中。2、大面積推廣引黃滴灌技術的迫切需要。在國內幾大河流中，黃河流域的水資源供需矛盾最為突出，水資源已成為制約流域國民經濟再持續(xù)發(fā)展的瓶頸。從黃河全流域的情況看，水資源開源節(jié)流的重點是農業(yè)節(jié)水，而農業(yè)節(jié)水的關鍵是大面積、大范圍的推廣引黃滴灌技術。河套灌區(qū)作為黃河流域的第一用水大戶，水資源供需壓力巨大，更迫切需要大面積提高引黃滴灌節(jié)水技術。高效解決黃河水中的膠質泥沙對滴灌系統(tǒng)的淤堵問題，是確保引黃滴灌技術能否順利大面積推廣的關鍵所在。目前國家規(guī)范要求及引黃滴灌工程中普遍采用的泥沙分離技術是沉淀池+配套過濾器（篩網過濾器、疊片過濾器、砂石過濾器）的組合方式，這種泥沙沉淀、過濾的辦法，如果前端不挖沉淀池，水質難以達標，存在工程風險；如果挖沉淀池，因需占用大量土地的原因，無法大面積推廣使用。而引黃滴灌水源吸附沉淀一體化水處理設施有效解決了制約引黃滴灌大面積推廣的關鍵共性技術。從灌區(qū)的總干渠、干渠、分干渠的直口渠上直接提水到吸附沉淀一體化設施，運行6-7分鐘，出水水質便能滿足滴灌水質對水中固體懸浮物的要求。試驗、示范表明，可徹底解決黃河水用于滴灌系統(tǒng)的淤堵問題，為黃河流域大面積推廣黃滴灌技術提供強有力的工程技術支撐。因此，制定《引黃滴灌水源吸附沉淀一體化水處理設施技術規(guī)范》地方標準，對規(guī)范和促進該技術設施在全市及黃河流域大面積推廣具有普遍的指導意義，標準的實施主體具有廣泛的社會性。是促進農業(yè)高質量發(fā)展的迫切需要。引黃滴灌是黃河流域農業(yè)節(jié)水的一項革命性的新技術，是推進我市河套灌區(qū)農業(yè)高質量發(fā)展，實現(xiàn)農業(yè)機械化、現(xiàn)代化、智能化的必經之路，也是保障農業(yè)增產、農民增收的根本性措施。將吸附技術和斜板分層沉淀技術集于一體，應用在引黃滴灌工程實踐，用來解決黃河水中的泥沙沉淀問題，滿足不同滴灌單元的用水需求，在國際上屬于首創(chuàng)，填補了吸附+沉淀技術在農業(yè)滴灌領域使用的空白。因此，制定《引黃滴灌水源吸附沉淀一體化水處理設施技術規(guī)范》地方標準，對促進引黃滴灌可持續(xù)發(fā)展、推進流域農業(yè)高質量發(fā)展，促進國民經濟與社會發(fā)展有著重大的意義。三、編制過程成立了編制單位標準申報協(xié)調領導小組，負責申報工作計劃制定、任務分解和工作落實。同時邀請了巴彥淖爾市京田機械有限責任公司、內蒙古自治區(qū)農牧業(yè)技術推廣中心、巴彥淖爾市農牧業(yè)機械化服務中心、巴彥淖爾市農牧業(yè)機械協(xié)會從事過地方標準編寫工作的科技人員，負責文稿的起草、修訂工作。抽調、借用及長期從事農田灌溉、農業(yè)種植、自動化控制并具有豐富實踐經驗的技術人員，參與標準制定。應用“引黃滴灌水源吸附沉淀一體化水處理設備與集成技術”研究項目取得的成果，指導標準制定。單位積極申請與籌措資金，保證申報工作所需的各項經費。2024年3月，編制單位抽調專門的科技人員，組成了標準起草小組，負責撰寫、修改、定稿、送審、答辯等工作；4月列出標準詳細的4級提綱；通過組織技術人員進行討論，對標準提綱進行了全面修訂與完善；8月完成并上報了《引黃滴灌水源吸附沉淀一體化水處理設施技術規(guī)范建議書》；9月20日，巴彥淖爾市市場監(jiān)督局通過專家論證立項。隨后，編制單位組織編制人員正式啟動《引黃滴灌水源吸附沉淀一體化設施技術規(guī)范》地方標準草案的編制工作。草案出來后后，又組織編制單位內部科技人員，對草案進行了修改、補充、完善，形成了《引黃滴灌水源吸附沉淀一體化設施技術規(guī)范》地方標準草案（下文簡稱“征求意見稿”），并于2024年10月15日形成的（征求意見稿）報送至巴彥淖爾市市場監(jiān)督局。四、制定標準的原則和依據(jù)，與現(xiàn)行法律、法規(guī)、標準的關系1、制定標準的原則（1）堅持合法性原則（2）堅持專業(yè)化原則（3）堅持市場適用性原則；（4）堅持生產環(huán)節(jié)的精細化、可操作性原則。2、制定標準的依據(jù)按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草編制本標準。根據(jù)《巴彥淖爾市市場監(jiān)督管理局關于下達2024年度巴彥淖爾市地方標準制修訂項目的通知》要求起草編制本標準。3、與現(xiàn)行法律、法規(guī)、標準的關系本標準執(zhí)行和引用了以下規(guī)范性引用文件：GB5084農田灌溉水質標準GB10395.1農林拖拉機和機械安全技術要求第1部分：總則GB10396農林拖拉機和機械、草坪和園藝動力機械安全標志和危險圖例總則GB/T24670節(jié)水灌溉設備技術標準GB/T17915潛水電泵標準GB/T3216管道加壓泵標準GB/T18691.5農業(yè)灌溉設備灌溉閥第5部分：控制閥GB50093自動化儀表工程施工及質量驗收規(guī)范GB/T13306標牌五、主要條款的說明，主要技術指標、參數(shù)、試驗驗證的論述1、斜板分層沉淀裝置主要技術指標的確定：引黃滴灌水源吸附沉淀一體化水處理設施是專門為農業(yè)灌溉服務的分布式黃河水廠。其關鍵技術是斜板分層沉淀技術和高效吸附技術。經濟合理的確定斜板分層沉淀裝置的技術指標是降低一體化設施的制作成本、保障其性價比滿足農業(yè)生產要求的關鍵。為此，根據(jù)反復試驗成果，標準草案中，對斜板分層沉淀裝置的技術指標提出了明確要求：其長度宜為1.3m～2.0m,高度宜為0.50m～1.3m；主斜板的間距和副斜板的間距均宜為0.05m～0.20m；主斜板與水平面夾角及副斜板與主斜板的夾角宜為60°；斜板分層沉淀裝置表面負荷宜為25m3/m2.h～40m3/m2.h；斜板分層沉淀裝置的截留沉速宜為8.mm/s～12.5mm/s；斜板分層沉淀裝置水平流速宜為7mm/s～14mm/s；水流通過斜板分層沉淀裝置的水平流程時間宜為2分鐘～3分鐘。同時，為了在設計過程中確保實現(xiàn)這些技術指標，列出了7個計算公式。2、采用濁度（NTU）表示吸附沉淀一體化設施進出水中不溶性固體物質的含量情況吸附沉淀一體化設施出水中的不溶性固體物質含量是造成滴灌系統(tǒng)灌水器是否堵塞最主要和最直接的原因。滴灌系統(tǒng)灌水器的堵塞，按照來水水質參數(shù)的不同，分為物理、化學和生物三種堵塞類型。根據(jù)黃河水泥沙特性，引黃滴灌的灌水器堵塞主要是物理堵塞，即由黃河水中的細小的泥沙顆粒等不溶性固體物質淤堵而引起的。關于水體中泥沙等不溶性固體物質含量的表示方法通常有兩種：一種是懸浮物（SS）（suspendsolid），即單位水體中所含有的不溶性懸浮物質、膠體物質的重量。另一種是濁度（turbidity），即水的混濁程度，由水中含有不溶性懸浮物質、膠體物質所致（本文件采用的是散射濁度，即將一定量的硫酸肼與六次甲基胺聚合,生成白色高分子聚合物,以此作為濁度標準溶液,在一定條件下與水樣濁度比較）。懸浮物（SS）與濁度二者都表示的是水體中含有不溶性固體物質的情況。但SS采用的是重量法測定（測定方法繁瑣費時），其單位是mg/L。而濁度采用的是光度法測定（測定方法簡單、快捷），其單位是NTU。懸浮物（SS）與濁度的數(shù)量關系，《污泥處理指南》一書中給出了用二者計算排泥水中污泥含量計算公式，即：DS=SS+0．2B+1.53C+1.9F或：DS=TA+0.2B+1.53C+1.9F所以：SS=TA式中：DS—干污泥量，mg／LSS—原水中懸浮固體量，mg／lA—所去除的濁度，NTUT—濁度與懸浮物的換算系數(shù)，需經取樣測試后才能確定。B—所去除的色度，倍C—投加的鋁鹽(以Al2O3計)，mg／LF—投加的鐵鹽(以Fe計)，mg／LT有換算的經驗數(shù)值，多為2或1.5?？梢宰鳛榇蠹业目焖儆嬎銋⒖?。在低濁度時SS約是濁度NTU的2倍。由于水體中含有不溶性固體物質的含量不是農田灌溉水質的主要控制指標，不用即時檢測，所以，以往在農田水利灌溉方面多用懸浮物（SS）來表示水體中含有不溶性固體物質的情況。但在城市供排水的處理上，水體中含有不溶性固體物質的含量是進出水水質主要指標，也是投加吸附劑（或絮凝劑）的主要依據(jù)，用重量法測定懸浮物（SS）不能快速提供測定結果，就會影響運行方案的及時調整和出水水質的穩(wěn)定達標；而用光度法測定濁度，能夠即及時提供測定結果，有利于運行方案的及時調整和出水水質的穩(wěn)定達標。所以，在城市供排水中多用濁度來表示水體中含有不溶性固體物質的情況。引黃滴灌水源吸附沉淀一體化水處理設施是從城市供排水水處理技術中移植過來的集成技術，而且水體中含有不溶性固體物質的含量是吸附沉淀一體水處理設施進出水水質主要指標，需要即時測定、掌握黃河來水的泥沙含量而對無機高效吸附劑（或絮凝劑）的投加量進行調整。所以，為了便于該技術的實踐應用，在“征求意見稿”中擬采用濁度（NTU）來表示水體中含有不溶性固體物質的情況。3、吸附沉淀一體化設設施出水水質指標的確定吸附沉淀一體化設施出水的不溶性固體物質含量指標是直接影響滴灌工程管道系統(tǒng)的使用壽命和灌水器能否堵塞的主要指標。國標GB/T50485-2020《微灌工程技術標準》3.3.2條規(guī)定，懸浮固體物<50mg/L堵塞的可能性為低；在50mg/L-100mg/L堵塞的可能性為中；>100mg/L堵塞的可能性為高。中國灌區(qū)協(xié)會團體標準T/CIDA0012—2022《引黃微灌工程技術規(guī)范》4.6.2規(guī)定：微灌工程泥沙處理系統(tǒng)出水水質指標設計處理含沙量不宜大于1kg/m3（1000mg/L），且設計最小沉降粒徑不宜大于75μm?？茖W出版社出版的《滴灌系統(tǒng)灌水器堵塞過程、機理與控制》（李云開等著）在第一章第二節(jié)（1.2.1）滴灌系統(tǒng)灌水器物理堵塞特性與形成機理，介紹了相關研究成果：1）隨著含沙量的增加，灌水器流量呈下降趨勢，灌水器會發(fā)生不同程度的堵塞。當不溶性固體含量大于500mg/L時，就會發(fā)生堵塞。而大于2000mg/L時會發(fā)生嚴重堵塞。2）隨著粒徑的增大，沙粒發(fā)生沉積的概率增大，粒徑大于50?的沙粒，危險系數(shù)急劇增加，因此，過濾灌溉水時應盡量把粒徑大于50?的沙粒濾除。3）200目的過濾器和過濾網可以攔截直徑大于75?的顆粒，但通過200目的小顆粒中有78%是直徑小于50?的細顆粒。這些細小的粉粒和膠質黏粒，可能在毛管和灌水器中沉淀下來，通過細菌的參與活動會形成黏液塊狀物，極易堵塞滴頭，也會堵塞過濾器的網眼而降低過濾器的過濾能力。通過對以上相關標準及研究成果的分析，結合我們在不同黃河來水濁度情況下，示范工程運行現(xiàn)場的測試結果和市場上使用的一些移動式過濾設備淤堵情況的調查了解情況，草案提出確保灌水器不發(fā)生堵塞的吸附沉淀一體化設施的出水濁度的控制指標≤150NTU。4、高效吸附劑的添加量指標的選擇高效吸附劑是保障水體中懸浮的細小膠體顆?？焖傥皆谝黄?，加快泥沙沉降速度的關鍵。為此，標準草案中，對選用的高效吸附劑（或絮凝劑）提出了應具有吸附速度快，沉淀污泥無毒無害，可用于土壤改良的特點，無需溶解裝置，可用加藥機將吸附劑（或絮凝劑）直接加入到待處理的水中的具體要求。為了比較準確地確定不同的黃河來水濁度高效吸附劑需要的投加量（g/m3），現(xiàn)場測試了在不同的黃河來水濁度情況下，處理后的出水濁度控制在150NTU-100NTU、100NTU-50NTU及50NTU-0NTU三個檔次高效吸附劑的投加量。測試記錄見附表1。為了便于在實際工作的操作使用，根據(jù)現(xiàn)場測試情況，將黃河來水按濁度分為12個數(shù)組，按照每個數(shù)組一體化設備的出水濁度分別滿足150NTU-100NTU、100NTU-50NTU及50NTU-0NTU三個檔次的要求，分析整理列出需要投加的高效吸附劑的數(shù)量取值范圍，詳見附表2。在此基礎上，草案中提出了在不同濁度的黃河來水情況下，吸附沉淀一體化設備滿足出水濁度小于150NTU指標的吸附劑投加量參考值，見表2。表2不同濁度的原水吸附劑投加量參考值序號進水懸浮固體物TNU投加量參考值g/m3出水懸浮固體物TNU10-1500≤1502150-2003-5≤1503200-3005-7≤1504300-4007-9≤1505400-5009-11≤1506500-60011-13≤1507600-70013-15≤1508700-80015-17≤1509800-90017-19≤15010900-100019-21≤150111000-200021-30≤15012≥200030-42≤1505、吸附沉淀一體化設施的設計指標與布置形式的確定吸附沉淀一體化設施的設計指標和布置形式是根據(jù)引黃滴灌工程滴灌面積和所需流量的大小，結合斜板分層沉淀裝置、加藥系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)的安裝要求，統(tǒng)籌設計確定混合池、絮凝池、沉淀池、儲泥斗與排泥管的設計指標和布置形式。草案中，分別對混合池、絮凝池、沉淀池、儲泥斗與排泥管的工藝要求、設計指標、計算公式、結構形式及提出了明確要求。六、重大意見分歧的處理依據(jù)和結果本標準嚴格遵守國家現(xiàn)行法律法規(guī)。本標準在編制過程中廣泛征求了相關專家和生產一線管理和技術人員的意見，不存在任何重大分歧意見。七、采用國際標準或國外先進標準的，說明采標程度，以及國內外同類標準水平的對比情況本標準未采用國際標準或國外先進標準。目前國內微滴灌采用的標準有國標GB/T50485-2020《微灌工程技術標準》和中國灌區(qū)協(xié)會團體標準T/CIDA0012—2022《引黃微灌工程技術規(guī)范》兩個標準。國標GB/T50485-2020是從西方國家引進來的技術，客觀的講，它對黃河水滴灌工程的指導意義不大。或者說，執(zhí)行國標GB/T50485-2020，黃河水滴灌技術就無法大面積推廣。在這兩個標準中，水體中泥沙分離技術采用的是“沉淀池+配套過濾器（篩網過濾器、疊片過濾器、砂石過濾器）的”組合方式。查新后，國內外還沒有針對吸附沉淀技術用在引黃滴灌水源的泥沙沉淀分離的技術標準。推廣實施(包括實施措施；實施方向，如以標準為依據(jù)開展的產業(yè)推進、行業(yè)管理等有關活動，預期的經濟效益、社會效益和生態(tài)效益等）實施措施目前，利用引黃滴灌水源吸附沉淀一體化水處理設施與集成技術，在巴彥淖爾市已建成5個示范工程。從示范工程的運行情況看，完全可實現(xiàn)一體化設施的技術指標和使用功能，各用戶對設備的使用效果也很滿意。已經具備大面積推廣使用的條件。引黃滴灌水源吸附沉淀一體化設施與集成技術被市政府列為全市引黃滴灌泥沙澄清的重點推廣技術，也被自治區(qū)農牧業(yè)廳列入了全區(qū)農業(yè)弱項補短板保障設施名錄，河套灌區(qū)水利發(fā)展中心也列入重點水利科研示范項目，中國水利科學研究院水利所已經將該技術設設施列入重點研究推廣的項目，計劃在全國性的刊物上推薦，并在黃河流域示范推廣。下一步，在本標準起草單位的指導和監(jiān)督下，成立技術服務團隊，負責本標準實施過程中關鍵技術的完善和推廣示范工作，同時開展承擔單位和技術推廣單位以及用戶之間的協(xié)調。技術團隊負責本標準示范推廣過程的具體實施工作，定期通報進展情況，研究部署下一步工作。每年度召開一次標準推廣進展討論會和年度總結會，發(fā)現(xiàn)問題及時解決問題。2、經濟社會效益據(jù)調查統(tǒng)計，全市已實施的引黃滴灌項目，每畝土地的增產增收和節(jié)水、節(jié)肥的綜合經濟效益在200-300元/畝之間。它能給種植戶帶來實實在在的效益。在效益的驅動下和水資源管理日趨嚴格的情況下，引黃滴灌將在不長的時期內，就會像使用化肥、地膜一樣，成為廣大農戶的自覺行為。按照規(guī)劃，河套灌區(qū)計劃發(fā)展引黃滴灌面積220萬畝，用吸附沉淀一體化設施替代沉淀池+過濾器的組合方式建設引黃滴灌首部工程，可減少占用土地2.2萬畝～3.3萬畝，節(jié)約工程投資50%。因此，制定全市統(tǒng)一的《引黃滴灌水源吸附沉淀一體化水處理設施技術規(guī)范》地方標準，有利于該技術的規(guī)范推廣，進而促進全市引黃滴灌事業(yè)的健康發(fā)展，也必將產生巨大經濟效益、社會效益和生態(tài)效益。九、其他應說明的事項（涉及標準必要專利的說明，科技成果轉化為技術標準的說明等）本技術規(guī)范草案中的涉及斜板分層沉淀裝置和其他專利技術。在標準草案的前言和引言中已作了說明。即：涉及專利的具體技術問題，使用者可直接與本標準主編單位協(xié)商處理。本標準的發(fā)布機構不承擔識別這些專利的責任。附表1：不同流量、不同進水濁度下的加藥量和出水濁度測試記錄序號測試時間測試地點流量m3/h進水濁度NTU均值加藥量g/m3出水濁度NTU均值去除率12024.6.23合劑渠80181、182、179.5180.8014414420%4.0125128.5127.8127.130%6.872、87、8982.654%8.545.244.544.844.875%22024.7.16陜壩渠64.4195014814824%4.213013413313232%9.2769.069.067%10.1444544.644.577%32024.7.17合劑渠70.92332492362380190193192191.619%5.613813913713842%5.9384.480.379.983.982.166%8.747.85048.448.780%42024.7.10合劑渠70263.3021020821321020%6.8145147144145.345%9.76362.36162.176%11.85354.65554.279%52024.8.5.二道橋64.6340344336328337026926726526721%8.8125128126126.363%1295.493.294.894.572%1552、44.7、44.647.186%62023.9.10永濟渠784914874424574724574544734670396、408、406、407、422、38140314%10.5139142140140.370%12.094、91、86、81.4、76.4、77.1、76.4、74.382.182%16.049、48.7、50.4、47.4、51.6、48.690%472024.8.3合劑渠73.14044124034060324322325323.720%9.2145148147146.764%14.464.564.963.364.284%15.548.445.647.347.188%82023.11.23永濟渠785536146255945225820442446448445.323%12139143142141.376%1683.586.385.28585%1953.5、47.2、47.6、43.7、44.1、48.44792%92024.8.2.合劑渠776136096026516190495492297494.720%13.8145148146146.376%19.189.286.582.690.887.2886%2148.349.246.54892%102024.8.1合劑渠78745752750749059960159759920%16.2146148143145.781%21.578.980.581.280.289%23.845.546.346.14