تحلية مياه البحر
ما هو جهاز تحلية المياه؟ وما الفرق بين تحلية المياه الصناعية وتحلية مياه البحر؟
في هذه المقالة، سنتناول تعريف جهاز تحلية المياه، كيفية استخدامه، والعوامل المؤثرة على شراء معدات تحلية مياه البحر.
تغطي المياه حوالي 70% من سطح الأرض، ومع ذلك فإن ارتفاع نسبة الملح في المحيطات والبحار أدى إلى ندرة كبيرة في المياه الصالحة للشرب للبشر. هذا الأمر أدى إلى زيادة الطلب الكبير على المياه العذبة في المناطق الحضرية والصناعية، مما دفع إلى إنشاء محطات تحلية مياه البحر لإنتاج مياه صالحة للشرب.
تم تطوير ثلاث تقنيات اقتصادية لتحلية مياه البحر :التقطير الحراري، التناضح العكسي، التحلية بالتحليل الكهربائي
يعد الغشاء شبه النفاذ، والمعروف أيضًا بالغشاء، مكونًا أساسيًا في جهاز تحلية المياه. يقوم بفصل تدفق المياه المالحة الواردة إلى تدفق أكثر ملوحة وآخر أكثر حلاوة. اعتمادًا على جودة المياه وملوحتها ودرجة حرارتها، يمكن أن يكون نظام التناضح العكسي إما ذو مرحلة واحدة أو مزدوجة. تم تصميم النظام ذو المرحلة الواحدة وفقًا للمعايير الأوروبية لإنتاج مياه شرب عالية الجودة.
ما هو جهاز تحلية المياه؟
التناضح العكسي (RO) هو طريقة اقتصادية لإنتاج المياه العذبة في أجهزة التحلية الصناعية. كما ينتج ماء شبه مالح.
عند تصميم نظام التناضح العكسي الصناعي، من الضروري مراعاة عدة عوامل لضمان الكفاءة القصوى. يدخل الماء إلى جهاز التحلية الصناعي بدرجة صلابة تتراوح بين 200 و 15000. على هذا الأساس، يجب على المصممين والمصنعين اختيار نوع المضخة وعناصر التناضح العكسي بعناية للنظام.
التطبيقات الرئيسية لأجهزة تنقية المياه الصناعية
إنتاج المياه المالحة
– إنتاج المياه اللازمة للنمو السريع للماشية والدواجن
– إنتاج المياه للاستخدامات الزراعية وبيوت الزراعة المحمية
– إنتاج المياه للعمليات في مصانع الأدوية ومستحضرات التجميل
– إنتاج المياه لعمليات مصانع البتروكيماويات، والصلب، والنسيج، وصناعة الورق، والصباغة، إلخ
– إنتاج المياه لمحطات الطاقة البخارية والدورة التتابعية
– إنتاج المياه للمراجل البخارية وأنظمة التبريد ومبادلات الحرارة
– إنتاج المياه لأجهزة غسيل الكلى في المستشفيات
– إعادة تدوير النفايات الصناعية
ما هي تحلية مياه البحر؟
أدى الطلب الكبير على المياه العذبة إلى إنشاء تقنية التناضح العكسي البحرية (SWRO) لإنتاج مياه صالحة للشرب.
تحلي محطات تحلية مياه البحر المياه المالحة من البحار أو المياه الجوفية عالية الملوحة التي تحتوي على TDS <40000 ملجم/لتر والمحتويات الصلبة الكلية TSS>30.
تشمل عملية تنقية المياه في هذا النظام مراحل معالجة مسبقة (فلاتر رملية، فلاتر كربونية، أنثراسايت، وميكروفلاتر) وغشاء. تكون جودة المياه الناتجة مطابقة لمعايير مياه الشرب.
الفرق بين تحلية المياه البحرية والصناعية
أولاً، يجب توضيح الفرق بين مياه البحر والمياه العسرة.
تبلغ ملوحة مياه البحر حوالي 3.5% (35 جم/لتر، 599 مم). يعني ذلك أن كل كيلوجرام (حوالي لتر واحد) من مياه البحر يحتوي على حوالي 35 جرامًا من الأملاح الذائبة، أغلبها من الصوديوم (Na+) والكلوريد (Cl−)، ويبلغ متوسط كثافتها 1.025 كجم/لتر. المياه العذبة أكثر كثافة (كثافة 1.0 كجم/لتر) لأن الأملاح الذائبة تزيد من الكتلة بالنسبة إلى الحجم. مع زيادة تركيز الملح، ينخفض نقطة تجمد مياه البحر.
بسبب الاختلافات في تكوين مياه البحر، تختلف المعدات المستخدمة في أجهزة تحلية مياه البحر عن تلك في أجهزة التحلية الصناعية.
ميزات جهاز تحلية مياه البحر
- تقليل عبء العمل على المضخة ذات الضغط العالي: تقليل الفاقد وزيادة الإنتاج
- اختيار العناصر بناءً على كمية المواد الذائبة أو الصلابة . في معظم أنظمة تحلية مياه البحر، تكون أوعية الضغط من نوع 1200 PSI والفولاذ من الدرجة 316 فئة 40 إلى 6. الغشاء وجميع الوصلات معدة للاستخدام البحري.
- استخدام مضخة CIP بشكل منفصل وتلقائي: بعد كل إيقاف، يتدفق الماء إلى وعاء الضغط لتنظيف الأغشية.
تطبيقات جهاز التناضح العكسي البحري
تعتبر طريقة التناضح العكسي الأكثر فعالية لإنتاج المياه العذبة بسبب بساطتها وفعالية التكلفة. جودة المياه المنتجة باستخدام هذه الطريقة عالية جدًا. يمكن لهذا النظام تلبية الاحتياجات في سفن الشحن، وسفن الركاب، والمنشآت الساحلية، ولأغراض الشرب.
التطبيقات الرئيسية لهذا الجهاز:
- تحلية المياه ذات الصلابة العالية (TDS>20000)
- توفير مياه الشرب للمناطق السكنية الساحلية وسكان الجزر
- تزويد المنشآت الساحلية والقطاعات الصناعية بالمياه
- توفير مياه الشرب للسفن الكبيرة للشحن والركاب
تحسين استهلاك الطاقة
تستهلك المضخات ذات الضغط العالي أكبر قدر من الطاقة في تحلية مياه البحر. حاليًا، يبحث جميع مصنعي أجهزة التحلية عن حل لتحسين استهلاك الطاقة في المضخات ذات الضغط العالي. يجب أن تخضع جميع أجهزة تحلية المياه لعملية معالجة مسبقة. تساهم المعالجة المسبقة السليمة في إطالة عمر الجهاز وتحسين جودة وكمية المياه المنتجة.
هدف المعالجة المسبقة
تعتمد أداء نظام المعالجة المسبقة بشكل مباشر على جودة مصدر المياه الواردة. كمية كبيرة من الجسيمات الصلبة المعلقة والجسيمات الغروانية ونمو الكائنات الدقيقة في الغشاء ستسبب انسداد الغشاء وتفرض تكاليف استبداله.
المرحلة النهائية من التنقية
أكثر من واحد وعشرين عنصرًا معدنيًا أساسيًا لصحة الجسم البشري وعملياته الأيضية. تشمل هذه العناصر الكالسيوم، البوتاسيوم، المغنيسيوم، الصوديوم، الحديد، الزنك، واليود. يؤدي غياب هذه العناصر في الجسم إلى أمراض القلب والأوعية الدموية واضطرابات الجهاز المناعي. لا تحتوي المياه المحلاة من أجهزة تحلية مياه البحر على ما يكفي من المواد الذائبة. لذلك، في المرحلة النهائية من التنقية، يتم تعديل المواد الذائبة في المياه لتلبية احتياجات الجسم البشري، ويتم توازن درجة الحموضة في المياه باستخدام الحقن الكيميائي. يساهم حقن مواد مثل الجير وثاني أكسيد الكربون في المياه في زيادة كمية الكربونات والكالسيوم في مياه الشرب.
طرق استخراج مياه البحر
أحد أهم جوانب أجهزة تحلية مياه البحر هو الطريقة المستخدمة لاستخراج المياه من البحر. تعتمد خصائص المياه الخام البحرية، مثل النشاط البكتيري ونمو الطحالب، على نوع طريقة استخراج المياه. الطريقتان الأكثر شيوعًا لاستخراج المياه من البحر هما مآخذ المياه السطحية والمآخذ التحت سطحية.
مآخذ المياه السطحية
مآخذ المياه السطحية مناسبة لأجهزة تحلية المياه الكبيرة. تتميز هذه المآخذ السطحية بقنوات عميقة وواسعة، مجهزة بأحواض خرسانية مزودة بشاشات خشنة لالتقاط الحطام ومحطة ضخ المياه. يتم بناؤها على الشواطئ الرملية ذات الانحدارات الخفيفة أو الشواطئ الصخرية. تُستخدم المآخذ السطحية الموجودة بعيدًا عن الساحل أيضًا لأجهزة تحلية المياه الكبيرة والمتوسطة. تتكون أنظمة جمع المياه هذه من مصائد حطام صغيرة، ومحطات ضخ، ومعدات كهربائية، ومعدات تحكم، ومعدات حقن كيميائي.
مآخذ المياه التحت سطحية
في هذه الطريقة، تجمع أجهزة تحلية المياه المياه من خزانات المياه المالحة بالقرب من الساحل أو من خزانات المياه بعيدًا عن الشاطئ تحت المحيط. تتم تنقية المياه التي تتجمع في المآخذ التحت سطحية بشكل مسبق من خلال الترشيح في طبقات التربة. تعد الآبار الشاطئية الرأسية إحدى الطرق المستخدمة لاستخراج المياه التحت سطحية. في الآبار الشاطئية، يكون اصطياد ومرور الكائنات البحرية أقل شيوعًا. يعتبر استخدام الخزانات التحت سطحية له آثار بيئية، بما في ذلك فقدان الموائل الساحلية. ومن أهم عيوب هذه الطريقة تقليل مستوى الأكسجين المذاب في المياه.
العوامل المؤثرة على سعر الجهاز
العامل الرئيسي هو سعة جهاز تحلية المياه. عادةً ما تكون سعة هذه الأجهزة أكثر من 2 متر مكعب في اليوم.
العامل الآخر المؤثر هو جودة العناصر المستخدمة في الجهاز.
تشمل هذه العناصر:
- قوة وماركة مضخات جهاز تحلية المياه: أفضل الماركات هي Grand Fos، Levara، Attack، Abara،
- الأنابيب ذات الضغط المنخفض المصنوعة من
تعتبر علامة Pimtash التركية أفضل من الأنابيب الإيرانية من حيث السعروالجودة.
- الأنابيب ذات الضغط العالي: عادةً ما تكون الأنابيب الفولاذية من الدرجة 316 فئة 40 إلى 60 خيارًا مناسبًا لمياه البحر اعتمادًا على ضغط العمل.
- أوعية الضغط المستخدمة في جهاز تحلية المياه هي أوعية ضغط عالية مصنفة عند 1200 PSI، قادرة على تحمل ضغوط تصل إلى 80 بار. العلامة التجارية الموثوقة لهذه الأوعية هي Codeline (مصنوعة في أمريكا).
- عوامل مثل الهيكل الفولاذي أو الحديدي، مقياس الضغط الخطي أو اللوحة، اللوحة الكهربائية اليدوية أو PLC، الأدوات الدقيقة وصمامات إعادة التدوير، نظام CIP التلقائي أو اليدوي، إلخ، يمكن أن تؤثر بشكل كبير على السعر النهائي للجهاز.
نقاط هامة عند شراء جهاز تحلية مياه البحر
تحلية مياه البحر تتضمن إزالة الأملاح والشوائب لإنتاج مياه عذبة بواسطة التناضح العكسي.
أولاً يمر ماء البحر عبر فلتر تنقية مسبق (فلتر السيليكا والكربون)، الذي يزيل الجسيمات الكبيرة والصغيرة. ثم يمر ماء البحر عبر الأغشية تحت ضغط. تحتوي هذه الأغشية على مسامات صغيرة تفصل الملح والبكتيريا والفيروسات والشوائب الأخرى عن ماء البحر. يتحول حوالي ثلث الماء الذي يدخل نظام التناضح العكسي من البحر إلى مياه شرب عذبة.