رفع کمبود آب آشامیدنی با استفاده از دستگاه آب شیرین دریایی
فهرست
اهمیت استفاده از آب شیرینکن در شرایط کم آبی
نحوه شیرین سازی آب دریا بروش اسمز معکوس توسط آب شیرین کن
مزایای استفاده از آب شیرین کن های دریایی
چه محدودیت هایی در استفاده از آب شیرین کن دریایی وجود دارد؟
موارد کاربرد آب شیرین کن های دریایی
کمبود آب یکی از دغدغه های جدی در قرن بیست و یکم با توجه به رشد روزافزون در جهان مخصوصا در شهرهای پشرفته می باشد. رشد سریع جمعیت، تغییرات اقلیمی، کاهش منابع آب های سطحی و زیرزمینی و افزایش مصرف آب در بخش های کشاورزی، صنعتی و شهری، باعث شده اند تا یافتن منابع جایگزین برای تأمین آب شرب به یک ضرورت تبدیل شود. در این میان، استفاده از آب دریا به عنوان منبعی نامحدود، راهکاری منطقی به نظر میرسد؛ به شرط آنکه فناوری مناسبی برای تبدیل آب شور دریا به آب قابل استفاده در اختیار باشد. آب شیرینکن دریایی دقیقا همین نقش را ایفا میکند.
آب شیرینکن دریایی چیست؟
آب شیرینکن دریایی دستگاهی است که برای حذف نمک و سایر ناخالصی های محلول در آب دریا طراحی شده تا بتوان از آن برای مصارف شرب، کشاورزی یا صنعتی استفاده کرد. این فرآیند از طریق فناوری هایی همچون اسمز معکوس (Reverse osmosis) انجام می شود.
اهمیت استفاده از آب شیرینکن در شرایط کم آبی
در بسیاری از مناطق جهان به ویژه در نواحی خشک و نیمه خشک، تأمین آب شرب سالم و پایدار یکی از دغدغه های اصلی دولت ها و جوامع محلی است. این موضوع به خصوص در مناطق ساحلی که دسترسی به آب شور وجود دارد، اهمیت دوچندان می یابد. با بهرهگیری از آب شیرینکن دریایی، می توان وابستگی به منابع آب زیرزمینی و سدها را کاهش داد و به تأمین آب مورد نیاز نیز کمک کرد.
نحوه شیرین سازی آب دریا بروش اسمز معکوس توسط آب شیرین کن
اسمز معکوس (Reverse Osmosis – RO)
شیرین سازی آب دریا به روش اسمز معکوس یکی از نوآورانه ترین راه حل ها برای رفع بحران کم آبی در جهان امروز است. این فناوری به دلیل توانایی بالا در حذف نمک و آلاینده ها، در بسیاری از کشورها به عنوان روش استاندارد برای تولید آب شرب از منابع شور شناخته می شود.
مراحل اصلی شیرین سازی آب دریا با روش اسمز معکوس
- پیش تصفیه (Pre-treatment)
آب دریا پیش از ورود به سیستم اسمز معکوس باید از ذرات معلق، باکتری ها، جلبک ها و سایر ناخالصی های فیزیکی پاکسازی شود. این کار با استفاده از فیلترهای شنی، فیلترهای کربنی، دوزینگ مواد شیمیایی و گاهی سیستم های میکروفیلتراسیون انجام می شود. هدف از این مرحله، افزایش عمر مفید ممبران ها و جلوگیری از گرفتگی آن ها می باشد.
- اعمال فشار بالا
در این مرحله، با استفاده از پمپ های فشار بالا، آب تصفیه شده وارد ممبران های نیمه تراوا می شود. فشار اعمالی معمولا بین 55 تا 70 بار است تا بتواند بر فشار اسمزی طبیعی غلبه کرده و مولکول های آب را از ممبران عبور دهد. این فشار به نوع آب دریا و میزان شوری آن بستگی دارد.
- عبور از غشا (ممبران RO)
غشای اسمز معکوس، دارای منافذ بسیار ریز در حد نانومتر است. تنها مولکول های آب توانایی عبور از این غشا را دارند. یون های نمک، فلزات سنگین، نیترات هاو … در این مرحله پشت ممبران باقی می مانند و به عنوان پساب دفع می شوند.
- جمع آوری آب شیرین
آبی که از ممبران عبور میکند، با درصد بسیار پایینی از ناخالصی ها، به عنوان آب شیرین جمع آوری می شود. این آب ممکن است برای مصارف شرب، کشاورزی یا صنعتی مورد استفاده قرار گیرد. در برخی مواقع، مرحله ای دیگر با عنوان “پالایش نهایی” یا Post-treatment برای تنظیم pH و اضافهکردن مواد معدنی مفید به آن اجرا می شود.
- مدیریت پساب
آب باقیمانده از فرایند، که حاوی نمک ها و آلودگی های جدا شده است، باید با روش های محیط زیستی مدیریت و دفع شود. این مرحله یکی از چالش های اصلی در شیرین سازی آب دریا به شمار می رود.
مزایای استفاده از آب شیرین کن های دریایی
- منبع پایدار و نامحدود
بر خلاف منابع آب شیرین که محدود و وابسته به بارندگی هستند، آب دریا منبعی همیشگی و تجدیدپذیر محسوب می شود که در صورت مدیریت صحیح، میتواند سال ها مورد بهره برداری قرار گیرد.
- کاهش فشار بر منابع آب زیرزمینی
با استفاده از آب دریا به جای بهره برداری بی رویه از منابع زیرزمینی، می توان تعادل اکولوژیکی سفره های آب زیرزمینی را حفظ کرد و از نشست زمین و خشک شدن چشمه ها جلوگیری نمود.
همچنین باید خاطر نشان کرد که در مواقع خشکسالی، آلودگی آب های سطحی یا بحران های زیست محیطی، وجود یک منبع جایگزین برای تأمین آب شرب امری حیاتی است. آب شیرین کن دریایی تا حد زیادی این نیاز را برآورده میکنند.
- قابلیت استفاده در جزایر و سواحل دورافتاده
در بسیاری از جزایر، دسترسی به منابع آب شیرین دشوار یا غیرممکن است. استفاده از آب شیرینکن دریایی در این مناطق میتواند باعث رفع نیاز به آب آشامیدنی را تأمین کند.
چه محدودیت هایی در استفاده از آب شیرین کن دریایی وجود دارد؟
- مصرف بالای انرژی
فرایند شیرین سازی، به ویژه در روش هایی مانند RO، نیازمند فشار بالا و انرژی الکتریکی قابل توجهی است که ممکن است در برخی مناطق مشکل ساز باشد.
- اثرات زیست محیطی
دفع پساب شور (Brine*) حاصل از فرایند شیرین سازی در دریا می تواند به اکوسیستم های دریایی آسیب وارد کند. به همین دلیل باید مدیریت اصولی پساب در طراحی پروژهها لحاظ شود.
* در فرآیند آب شیرین کن، به ویژه در روش اسمز معکوس، “Brine” به پساب غلیظ و با شوری بالا اشاره دارد که از آب ورودی به دستگاه تصفیه تولید میشود. این جریان، حاوی غلظت بالایی از نمک و مواد معدنی است و معمولا به دریا یا منابع آبی دیگر تخلیه میشود.
- نیاز به نگهداری و تخصص فنی
واحدهای آب شیرینکن نیاز به تعمیرات، تعویض فیلترها و بررسی های دوره ای دارند. همچنین مسئولان فنی مناسبی برای بررسی این دستگاه ها باید در نظر گرفته شود. به عبارتی نگهداری از تجهیزات ضروری هستند و این بر عهده این اپراتور ها می باشد.
موارد کاربرد آب شیرین کن های دریایی
- تأمین آب شرب شهری
در بسیاری از شهرهای ساحلی، واحدهای آب شیرینکن بعنوان منبع اصلی تأمین آب شرب شناخته می شوند و نقش حیاتی در پایداری تأمین آب ایفا میکنند.
- مصارف صنعتی
صنایع پتروشیمی، نیروگاه ها، صنایع غذایی و دارویی از آب شیرین برای فرایندهای تولیدی خود استفاده میکنند. در نزدیکی دریا، استفاده از آب شیرینکن مقرون به صرفه است.
- کشاورزی و فضای سبز
با افزایش بهره وری در سیستم های آبیاری و استفاده از آب تصفیه شده، می توان بخش هایی از نیاز آبی کشاورزی و فضای سبز را از طریق آب شیرینکن تأمین کرد.
