آب شیرین کن چیست؟
با افزایش تقاضا برای آب شیرین، جوامع به دریا و منابع شور که قبلاً غیر قابل استفاده بودند نگاه می‌کنند. کمبود آب باعث ایجاد انبوهی از مشکلات ژئوپلیتیکی و انسانی می‌شود. برای کمک به پاسخگویی به تقاضا، فرآیندی به نام نمک‌زدایی با استفاده از آب شیرین کن می‌تواند برای تولید آب شیرین از آب دریا و آب شور به کار رود که در ادامه مطالبی بیشتری در این باره ارائه می‌شود.
تعریف آب از نظر میزان نمک
سازمان زمین‌شناسی ایالات متحده آب شور را با میزان غلظت نمک تعریف می‌کند که برحسب بخش در میلیون بیان می‌شود:
- آب شیرین: کمتر از 1000 ppm
- کمی شور: از 1000 ppm تا 3000 ppm
- نسبتاً شور: از 3000 ppm تا 10000 ppm
- آب اقیانوس: حدود 35000 ppm
آب شیرین کن و نمک زدایی
مردم سال‌هاست که آب دارای نمک را تصفیه می‌کنند. انواع دستگاه آب شیرین کن به الگو گرفتن از فرآیند طبیعت برای ایجاد باران پرداخته‌اند. یکی از اولین اشکال نمک‌زدایی از تبخیر کنترل‌شده توسط انسان یا تقطیر با بخار برای حذف نمک از آب استفاده می‌کرد. فرآیند تقطیر همچنین سایر آلاینده‌های آب آشامیدنی را کاهش می‌دهد.
انواع نمک‌زدایی تقطیر شامل تبخیر فلاش چند مرحله‌ای است. که عملی‌ترین فناوری نمک‌زدایی در مقیاس بزرگ در دهه 1960 انجام شد. تقطیر چند اثر و فشرده‌سازی بخار این سه فرآیند از روش‌های مختلفی برای گرم کردن آب دریا و متراکم کردن بخار استفاده می‌کنند. اگرچه فشرده‌سازی بخار کارآمدتر از سایر فرآیندهاست، اما همه این روش‌ها از مقادیر قابل توجهی انرژی استفاده می‌کنند.
در سال‌های اخیر، این فرآیندهای تبخیری با نمک‌زدایی با اسمز معکوس پیشی گرفته‌اند، فرآیندی که آب نمک تحت فشار را از طریق غشاها فیلتر می‌کند و انرژی کمتری نسبت به تقطیر مصرف می‌کند. پیشرفت در فناوری غشاء، این فرآیند را حتی کارآمدتر و مقرون به‌صرفه‌تر کرده است.
پیشرفت‌های تکنولوژیکی در نمک‌زدایی
ده‌های پیش، فرآیند آب شیرین کن اسمز معکوس آب دریا دگرگون شد؛ زمانی که فیلتراسیون اولیه از راه یک محیط آتشفشانی دانه‌ای، جایگزین فرآیند تصفیه سریع شن و ماسه شد. یکی از نگرانی‌های مرتبط با فناوری اسمز معکوس رسوب زیستی، تجمع میکروارگانیسم‌ها، گیاهان یا جلبک‌ها بر روی سطوح مرطوب است. رسوب زیستی “هم مصرف انرژی و هم فرکانس تمیز کردن شیمیایی را افزایش می‌دهد، ردپای کربن بالاتری ایجاد کرده و لجن زباله برای دفع ایجاد می‌کند.” فیلتراسیون محیط توف که یک فرآیند جدید بدون مواد شیمیایی است، بسیاری از مشکلات رسوب زیستی را از بین می‌برد، در حالی که استفاده از مواد شیمیایی در تمیز کردن را کاهش می‌دهد.
سیستم‌های غیر متمرکز
سیستم‌های آب شیرین کن غیرمتمرکز چندین مزیت را ارائه می‌دهد. تمرکز زدایی به معنای قرار دادن واحدهای تصفیه مستقیماً در مکان مورد نیاز به جای اتصال به یک تصفیه‌خانه متمرکز و بزرگ است. تعداد واحدها را می‌توان در صورت نیاز کم یا زیاد کرد و درعین‌حال از خطر افزایش ظرفیت جلوگیری کرد. بسته‌بندی ظروف پیشرفته تکنولوژی تصفیه آب، نمک‌زدایی غیرمتمرکز را از تخته‌رسم خارج کرده و وارد بازار کرده است.
انواع سیستم‌های آب شیرین کن
امروزه دو نوع اصلی از این دستگاه ها وجود دارد: نمک‌زدایی غشایی (RO) و حرارتی (MED، MVC و MSF). نمک‌زدایی اسمز معکوس (RO) از اصل اسمز برای حذف نمک و سایر ناخالصی‌ها با انتقال آب از طریق یک سری غشاء نیمه تراوا استفاده می‌کند. نمک‌زدایی حرارتی از گرما استفاده می‌کند که اغلب گرمای هدر رفته از نیروگاه‌ها یا پالایشگاه‌ها، برای تبخیر و متراکم کردن آب برای تصفیه آن است. در پیشرفته‌ترین کارخانه‌های نمک‌زدایی، مانند آن‌هایی که توسط IDE ساخته شده‌اند، آب به‌منظور بهبود کارایی نیروگاه‌ها از قبل تصفیه می‌شود.
دستگاه آب شیرین کن اسمز معکوس
این روش آب شیرین کن می‌تواند بسیاری از انواع مولکول‌ها و یون‌ها را حذف کند و آن را برای مصارف شرب و صنعتی مناسب می‌کند. اسمز استاندارد شامل یک حلال (مانند آب) است که به‌طور طبیعی از ناحیه‌ای با غلظت املاح کم، از طریق یک غشاء، به ناحیه‌ای با غلظت املاح بالا حرکت می‌کند.
حرکت یک حلال خالص با یکسان کردن غلظت املاح در هر طرف غشا، انرژی آزاد سیستم را کاهش می‌دهد و فشار اسمزی ایجاد می‌کند. اعمال فشار خارجی برای معکوس کردن جریان طبیعی حلال، اسمز معکوس نامیده می‌شود. برای ایجاد آب تمیز با استفاده از این فرآیند، آب دریا یا آب شور بر روی یک سطح غشا تحت فشار قرار می‌گیرد و باعث می‌شود که آب کم‌نمک در سراسر غشاء حرکت کند و آب تمیز را از سمت کم‌فشار آزاد کند.
آب شیرین کن حرارتی
این روش فرآیند طبیعی چرخه آب را تقلید می‌کند؛ تبخیر از اقیانوس، تجمع در جو، تراکم به‌صورت باران یا برف و جمع‌آوری. ازآنجایی‌که گرما در نمک‌زدایی حرارتی حیاتی است. این فرآیند اغلب به نیروگاه‌ها و پالایشگاه‌ها برای استفاده از گرمای هدر رفته ارتباط دارد. سه نوع اصلی نمک‌زدایی حرارتی وجود دارد: فشرده‌سازی بخار (VC)، تقطیر چند اثره (MED) و تقطیر چند مرحله‌ای فلاش (MSF).
در روش آب شیرین کن تقطیر MED، آب در مراحل متوالی، در هر مرحله با دمای پایین‌تر از مرحله قبل، برای کاهش مقدار انرژی مورد نیاز، با فرآیند جوش/تراکم جوشانده می‌شود. این فرآیند در بین فرآیندهای حرارتی بیشترین بازده انرژی را دارد و نیاز به پیش‌تصفیه را نفی می‌کند. بسیار قابل اعتماد و ساده است و هزینه‌های نگهداری پایینی دارد و تقریباً از هر منبع گرمایی می‌توان استفاده کرد، بنابراین بسیار سازگار است.
در تقطیر VC، هنگامی‌که گرما توسط بخار فشرده تحویل داده می‌شود، آب تبخیر و جمع‌آوری شده، در حالی که گرما به آب تغذیه باقی‌مانده بازیافت می‌شود. فشرده‌سازی بخار معمولاً با ابزارهای مکانیکی که معمولاً به‌صورت الکتریکی هدایت شده انجام می‌شود (فشرده‌سازی بخار مکانیکی). این روش نیز بسیار قابل اعتماد و ساده است.
نتیجه‌گیری
با تقاضای فزاینده برای آب شیرین، همراه با افزایش هزینه‌های منابع آب شیرین سنتی و مقررات جدید و سختگیرانه‌تر کیفیت آب آشامیدنی، سیستم‌های آب شیرین کن روزبه‌روز عملی‌تر و مقرون به‌صرفه‌تر می‌شود. امروزه شاهد رشد این صنعت پیشرو و نقش مهمی که در توسعه آینده زندگی بر روی زمین ایفا می‌کند هستیم.
بازتاب: انواع شیرآلات و کاربرد آنها - ردا صنعت فروشگاه تجهیزات صنعت و ساختمان رداصنعت شیرآلات