تکنولوژی آب شیرین کن، راهکاری برای مقابله با بحران آب

 هر فرایندی که مقداری نمک و سایر مواد معدنی را از آب شور جدا می‌کند، نمک زدایی یا شیرین کردن آب نامیده می شود. آب شور جهت تولید آب شیرینی که برای مصارف انسانی، کشاورزی و یا صنعتی مناسب است، نمک‌زدایی می‌شود. بیشتر سرمایه‌گذاری‌های اخیر در نمک‌زدایی، بر توسعه راه‌های مقرون به صرفه تأمین آب شیرین برای استفاده انسان، متمرکز شده‌است. در کنار بازیافت آب از فاضلاب، این یکی از چندین منابع تأمین آب مستقل از بارش است.

در مقیاس بزرگ، نمک‌زدایی به طور معمول با استفاده از مقدار زیادی انرژی، زیرساخت‌های اختصاصی و گران‌قیمت انجام می‌شود که آن را از آب تازه بدست آمده از منابع معمول مانند رودخانه‌ها یا آبهای زیرزمینی گران‌تر می‌سازد.

به گفته انجمن بین‌المللی نمک‌زدایی در سال ۲۰۰۹، ۱۴۴۵۱ واحد نمک‌زدایی در سراسر جهان در حال بهره‌برداری بوده که ۹/۵۹ میلیون متر مکعب در روز تولید می‌کرده‌اند، با افزایش تولید سالیانه برابر۳/۱۲٪. تولید در سال ۲۰۱۰ برابر ۶۸ میلیون متر مکعب بوده و انتظار می‌رود که تا سال ۲۰۲۰ به ۱۲۰ میلیون متر مکعب برسد، ۴۰ میلیون متر مکعب در خاور میانه برنامه‌ریزی شده است. بزرگترین کارخانه آب شیرین کن در جهان کارخانه نمک‌زدایی جبل علی (فاز ۲) در امارات متحده عربی است.

روش های نمک زدایی

یک روش سنتی برای شیرین کردن آب، تقطیر خلاء می‌باشد که اساس آن جوشش آب در فشار کمتر از اتمسفر و در نتیجه دمای بسیار پایین‌تر از حد نرمال است. علت این است که جوشش یک مایع زمانی اتفاق می‌افتد که فشار بخار برابر فشار محیط باشد و فشار بخار با دما افزایش می‌یابد؛ بنابراین، به دلیل کاهش درجه حرارت، انرژی ذخیره می‌شود. روش پیشرفته تقطیر چند مرحله‌ای، ۸۵٪ از نیاز جهان در سال ۲۰۰۴ را برآورده کرده است.
در تکنولوژی های جدید تر آب شیرین کن، اساساً از فناوری اسمز معکوس استفاده می‌کنند. 

تصفیه آب دریا به روش اسمز معکوس – روش های مدرن دفع شورآبه و مکش آب دریا

تصفیه آب دریا به روش اسمز معکوس و تولید آب شیرین از دریا به عنوان متداول ترین روش نمک زدایی از آب دریا در سطح جهان شناخته شده و مورد بهره برداری قرار گرفته است.  همزمان با افزایش نیازمندی جهانی برای دسترسی به منابع آب شیرین، ظرفیت تقاضا برای تصفیه و شیرین سازی آب دریا به طور مداوم در حال افزایش است. از طرفی تصفیه آب دریا به روش اسمز معکوس به عنوان اقتصادی ترین روش حال حاضر مورد توجه بوده و اثرات احتمالی زیست محیطی آن نیز در حال بررسی و تحت تحقیق قرار گرفته است.
در سال 2012 ظرفیت مجتمع های تصفیه آب دریا به روش اسمز معکوس در سطح بین الملل در حدود 5 میلیارد متر مکعب در روز بوده است که 45% این ظرفیت در منطقه خاورمیانه واقع گردیده است. آمارها نشان می دهد که حداقل 68% مجتمع های در حال تاسیس تصفیه آب دریا از روش اسمز معکوس بهره خواهند برد.
در این سیستم روش مکش آب دریا و دفع شورآبه خروجی سیستم تصفیه آب به دریا مورد بحث بوده است. مکش های نوع Velocity Cap از برخورد آبزیان کاسته و استفاده از توری هایی می تواند به عنوان فیلترهای اولیه جهت جلوگیری از ورودی جانداران کوچک تر به سیستم مورد استفاده قرار گیرد. استفاده از سیستم های مکش زیر سطحی نیز می تواند از جذب و برخوردهای غیر لازم جلوگیری کند. تجربیات سیستم های تصفیه آب دریا به روش اسمز معکوسی که تا کنون اجرا شده و مورد بهره برداری قرارگرفته اند نشان داده اند که به راحتی می توان با طراحی مناسب اثرات زیست محیطی بر عملکرد سیستم و برعکس، همزمان با به کارگیری روش های مناسب مکش آب دریا و دفع شورآبه به دریا به سیستمی بهینه دست یافت.
انواع روش های مکش آب دریا برای تصفیه آب دریا به روش اسمز معکوس و اسمز معکوس هیبریدی شامل دسته های زیر می گردد:

• Co-located power plant and SWRO intakes :تعداد زیادی از مجتمع های تصفیه آب دریا مکش خود را از پایین دست آب دریای خروجی از نیروگاه های تولید برق تامین می کنند. این امر چندین ویژگی به همراه دارد:

1.       اجتناب از ساخت یک سازه گران قیمت فراساحل و خط لوله برای مکش آب از دریا
2.       عدم نیاز به نگهداری و محافظ از خط لوله مکش و نیاز به تزریق کلر
3.       عدم نیاز به کسب مجوزهای لازم محیط زیستی به دلیل اخذ شدن پیشین آن برای نیروگاه برق بالادستی
4.       گرم تر بودن آب مکش ورودی به خصوص در مناطق سردسیر و کاهش هزینه های مربوط به بهره برداری تصفیه خانه آب دریا به روش اسمز معکوس
5.       امکان دفع شورآبه در فاصله کمی از پایین دست نقطه مکش و رقیق سازی بسیار مناسب شورآبه در این حالت

• Stand-alone inshore intake structures

این نوع مکش در تصفیه خانه های آب دریا به روش اسمز معکوس نیازمند بهره مندی از انواع مختلفی از فیلترها برای جلوگیری از ورود جانداران دریایی به سیستم آب شیرین کن می باشند. همان طور که در شکل زیر مشخص است از فیلترهای مکانیکی زیر در این سیستم استفاده می گردد:

1. Traveling water screens
2. Rotating drum screens
3. Fine-mesh traveling screens

• Ristroph screensOffshore velocity-cap intake systems
•   Offshore passive screen intakes

این سیستم مکش، متداول ترین روش برای مجتمع های آب شرین کن اسمز معکوس آب دریا با ظرفیت های بیش از 50000 متر مکعب در روز می باشد. این نوع مکش برای کمینه کردن میزان ورود جانداران به سیستم تصفیه خانه آب دریا طراحی و در ابعاد گوناگون ساخته شده است و سرعت سیال ورودی در بازه بین 0.3 تا 0.9 متر بر ثانیه طراحی شده تا جانداران و آبزیان بتوانند به راحتی از آن فرار کنند. اساس عملکردی آن نیز بر پایه تغییر جهت جریان از جریان افقی به جریان عمودی است.

روش های دیگر نوین جهت مکش و تخلیه مجتمع آب شرین کن نیز عبارتند از:

• Hybrid systems
•  Deep water intake systems
• Subsurface intake systems

منبع:

کارگشا، سامانه جامع صنعت ساختمان

مطالب مرتبط:

آب شیرین کن: جنبه های اقتصادی و زیست محیطی

سیستم های گاز رسانی + حل مثال( قسمت دوم)

چیلر های توربوکر (بدون روغن)

محاسبات بویلر چگالشی ( قسمت اول)