با تغییر آب و هوا ، فناوری های آب تمیز برای آبهای مصرفی بسیار مهم می شوند. و الگوهای جدیدی از توزیع آب در سراسر جهان ایجاد می کنند. نمک زدایی همچنان به سمت خط مقدم حرکت می کند. اگرچه آب شیرین کن صنعتی موثر است ، اما می تواند پیچیده ، پر انرژی و گران باشد.
در سطح جهان ، بیش از ۳۰۰ میلیون نفر برای آب مورد نیاز روزانه به آب نمک زدایی شده تکیه می کنند. در حال حاضر بیش از ۲۰۰۰۰ کارخانه آب شیرین کن صنعتی در ۱۵۰ کشور جهان فعالیت می کنند. دو نوع اصلی فرآیند نمک زدایی غشایی (اسمز معکوس یا RO) و حرارتی است که شامل تقطیر چند اثر (MED) و تقطیر فلاش چند مرحله ای (MSF) است. فناوری نمک زدایی هم با آب شور و هم با آب دریا کار می کند.
از سال ۲۰۱۸ ، حدود ۵۳۰۰ کارخانه نمک زدایی آب دریا در حال فعالیت بود که ظرفیت نمک زدایی جهانی آنها تقریباً ۵۸ میلیون متر مکعب در روز بود. اگرچه اسمز معکوس آب دریا (SWRO) رایج ترین فناوری آب شیرین کن است. اما دارای چندین اشکال است ، “از جمله تولید جریان آب شور ، نیاز به آب دریا و نیازهای بالای انرژی دارد.
در اینجا تعدادی از این موضوعات آورده شده است.
۱.بهبود عملکرد غشاء
در حالت ایده آل ، مهندسان می خواهند به بالاترین میزان دفع نمک در کمترین فشار دست یابند. SWRO معمولاً با فشارهای بین ۶۰ تا ۷۰ بار کار می کند. به طور کلی ، اگر فشار کاهش یابد ، نمک کمتری از آب نهایی خارج می شود. لینهارد می گوید: “اگر غشاهایی داشته باشیم که بتوانند دفع نمک را در فشارهای مثلاً ۵۰ تا ۵۵ بار حفظ کنند. ، در مصرف انرژی صرفه جویی کرده و هزینه ها را کاهش می دهیم.” محققان در حال تلاش برای ساختن مواد غشایی هستند که می توانند در فشارها و شوری های بسیار بالا کار کنند. استوور می گوید: “این شامل نه تنها مواد غشایی جدید ، بلکه نحوه چیدمان و عملکرد غشاها نیز می شود.”
۲.تغییر شرایط آب دریا
شرایط ناگهانی و متغیر آب دریا – به ویژه شکوفه های جلبکی مضر – می تواند سیستم پیش تصفیه آب را برای گیاهان شیرین کن آب دریا تحت تاثیر قرار دهد. در برخی موارد ، سیستم های شناور هوای محلول (DAF) آماده به کار برای چنین رویدادی قابل نصب است. اما این هزینه هنگفتی برای زیر سیستم است که ممکن است اغلب اجرا نشود. “
۳.دفع آب نمک
تخلیه آب نمک RO (کنسانتره ای که پس از شیرین سازی آب باقی مانده است) به محیط های اقیانوسی می تواند تأثیرات منفی بر اکوسیستم داشته باشد. چایلدرس گفت: “به دلیل چگالی بالا ، آلاینده ها می توانند به کف اقیانوس منتقل شوند. و در آنجا موجودات بنتیک آسیب ببینند زیرا انتشار موج برای مخلوط و رقیق سازی حداقل است.
“برخی از کشورها قبل یا در حین تخلیه آب نمک RO به اقیانوس به رقیق سازی و/یا پخش کننده نیاز دارند.” دفع آب نمک می تواند مخصوصاً برای آب شیرین کن صنعتی مشکل ساز باشد ، جایی که نمی توان آن را در فاضلاب شهری یا آبهای سطحی تخلیه کرد و نیاز به حوضچه های تبخیر یا چاه های تزریق مجدد دارد.
۴.غشاء و فرآیندهای غشایی
زیمنس تجهیزات الکتریکی را در هشت کارخانه آب شیرین کن صنعتی آب دریا در عربستان مستقر می کند.
مواد در حین کار به آرامی روی غشاها تجمع می یابند ، مانند مواد آلی که آب خوراک را رسوب می کنند ، بیوفیلم ها و املاح معدنی. اثر کلی کاهش نفوذپذیری است که معمولاً با کمی افزایش فشار برای حفظ تولید آب جبران می شود. این امر به مصرف انرژی و هزینه آب در طول عمر کامل نیروگاه می افزاید. اگرچه تمیز کردن غشاء عادی است ، اما کارخانه را آفلاین می کند و پسماندهای مایع تولید می کند تا دفع شود.
۵.بازیابی انرژی
اگرچه SWRO کم مصرف ترین فن آوری آب شیرین کن صنعتی آب دریا است ، اما همچنان به مقادیر زیادی انرژی نیاز دارد. در اکثر سیستم ها ، انرژی الکتریکی حدود ۳۵ تا ۴۰ درصد از کل هزینه های عملیاتی است. دستگاه های بازیابی انرژی (ERD) می توانند مصرف انرژی را تا ۶۰ درصد کاهش دهند. همچنین تلاش های بیشتری برای ادغام انرژی تجدیدپذیر وجود دارد. در سال ۲۰۱۹ زیمنس اتریش اولین نیروگاه آب شیرین کن صنعتی در مقیاس بزرگ و مجهز به انرژی خورشیدی را تولید و نصب کرد. و آنقدر انرژی تولید می کند که مازاد برق به شبکه عمومی منتقل می شود.
۶.بازیابی بالاتر آب شیرین
یک رویکرد برای بهبود تولید RO توسعه طرح های فرآیندی است که دارای عملیات گذرا یا دسته ای است. گردش مجدد آب نمک به تغذیه غشاء برای یک دوره زمانی با یک مرحله شستشو دنبال می شود. استوور گفت: “گردش مجدد با افزایش عملکرد آب شیرین و کاهش جریان آب نمک ، میزان بازیابی را افزایش می دهد.” “نتایج اخیر امیدوار کننده است ، با گزارش میزان بازیابی آب شور از استاندارد قبلی ۷۵ درصد به ۹۸ درصد افزایش یافته است.”
۷.مقیاس بندی
در غلظت های بیشتر آب نمک ، نمک ها روی سطوح تجهیزات رسوب می کنند و روند نمک زدایی را متوقف یا کند می کنند. استوور خاطرنشان کرد: “یکی از راههای حل این مشکل این است که عمداً این نمکها را قبل از نمک زدایی یا به عنوان یک مرحله موقت ، رسوب کرده و از بین ببریم .در نتیجه اجازه می دهیم نمک زدایی اضافی انجام شود.” “کارهای زیادی در زمینه ادغام بارش در فرآیندهای غشایی و آب شیرین کن صنعتی در حال انجام است. و ما انتظار داریم که در این زمینه شاهد نوآوری های مداوم باشیم.”
۸.حفاظت از زندگی دریایی
آسیب به موجودات دریایی توسط سیستم های آب دریا یک نگرانی عمده زیست محیطی است. برای کاهش اثرات سیستم های ورودی بر جوامع آبی می توان از ورودی های زیر سطحی استفاده کرد. از آنجا که ورودی های زیر سطحی نیز مقداری پیش تصفیه را ارائه می دهند ، استفاده از آنها در سیستم های کوچک ممکن است مفید باشد. چایلدرس گفت: “با این حال ، برای سیستم های بزرگ ، نصب آنها هزینه سرمایه و زمان ساخت را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد.” علاوه بر این ، توانایی نصب ورودی های زیرسطحی بستگی به وجود ویژگی های مناسب زمین شناسی و رسوب ، مانند شن و ماسه با تخلخل و قابلیت انتقال بالا دارد. منبع