معلومات عامة

تحلية المياه

تحلية المياه

تحلية المياه هي عملية تجعل من الممكن الحصول على المياه العذبة (الصالحة للشرب ، أو التي يمكن استخدامها للري في حالات نادرة بسبب التكلفة) من المياه قليلة الملوحة أو المالحة (مياه البحر على وجه الخصوص). بشكل عام ، من الأسهل والأكثر اقتصادا العثور على مصادر المياه العذبة المراد معالجتها (المياه السطحية ، مثل البحيرة والنهر ، أو المياه الجوفية) ، بدلاً من تحلية مياه البحر.

ومع ذلك ، في العديد من مناطق العالم ، مصادر المياه العذبة المياه غير موجودة أو أصبحت غير كافية فيما يتعلق بالنمو السكاني أو الإنتاج الصناعي. من ناحية أخرى ، غالبًا ما يكون من المربح الجمع بين إنتاج المياه العذبة ونشاط آخر (لا سيما إنتاج الطاقة ، لأن البخار المتوفر في مخرج التوربينات ، والمفقود في محطة تقليدية ، يمكن إعادة استخدامه في المصنع – ما يسمى بمحطة التحلية الحرارية أو تعمل على مبدأ التبخر).

تبلغ درجة ملوحة مياه البحر حوالي 35 جم / لتر ، مع اختلافات إقليمية كبيرة (42 جم / لتر في الخليج الفارسي). لفصل الملح ، من الضروري ، من وجهة نظر نظرية بحتة ودون فقدان الطاقة (التحلية المتساوية) ، حوالي 0.56 كيلو واط في الساعة / متر مكعب. تتميز أنظمة التحلية بكفاءتها ومستوى الملح المتبقي (محلول ملحي). في جميع أنحاء العالم ، يتم إنتاج 95 مليون متر مكعب من المياه العذبة يوميًا في عام 2018 ، مما يؤدي إلى إطلاق 141.5 مليون متر مكعب يوميًا من محلول ملحي ، وهو ما يثير قلق خبراء الأمم المتحدة العلميين في مناطق التصريف.

إقرأ أيضا:مكونات في مطبخك وصلاحيتها

جدول المحتويات

أنظمة تحلية مختلفة

تتميز أنظمة التحلية بكفاءتها ومستوى الملح المتبقي (محلول ملحي) 1. الأنظمة المستخدمة هي: التناضح العكسي: تعتمد تقنية “الغشاء” على الترشيح الفائق المضغوط من خلال الأغشية التي تكون مسامها “ثقوبًا” صغيرة جدًا بحيث يتم الاحتفاظ بالأملاح. تقنية الصرير هذه (متوسط ​​تكلفة الطاقة (4-5 كيلو واط في الساعة / متر مكعب) 2) هي نظام مثبت أثبت موثوقيته. التقطير التقطير أحادي التأثير (DES): التقطير هو أقدم عملية تحلية. تأتي هذه التقنية من العصور القديمة ، من البحارة اليونانيين الذين استخدموها بالفعل في القرن الثالث قبل الميلاد. م على متن قواربهم ، بفضل العملية التي وصفها أرسطو.

لم تظهر حتى القرن التاسع عشر أول عملية صناعية قادرة على تقطير كميات كبيرة من مياه البحر بكفاءة. تحلية المياه الومضية المتعددة (MSF): تتضمن هذه العملية المسماة بعملية الفلاش إبقاء الماء تحت الضغط طوال فترة التسخين. عندما تصل إلى درجة حرارة عالية ، يتم إدخالها في حاوية (أو مرحلة) حيث يوجد ضغط منخفض. ينتج عن هذا التبخير الفوري عن طريق التمدد المسمى الفلاش. ثم يتم إعادة إنتاج ظاهرة الوميض في مرحلة ثانية حيث يسود ضغط أقل.

وهكذا يتم تبخير الماء من خلال تمديدات متتالية في سلسلة من المراحل حيث تسود ضغوط منخفضة بشكل متزايد. في الواقع ، يدور ماء التغذية أولاً في أنابيب المكثفات ذات المراحل المختلفة ، بدءًا من آخرها حيث تكون درجة الحرارة منخفضة ، ثم يتم تسخينها مسبقًا عن طريق استعادة حرارة تكثيف البخار .. الماء. يصل أخيرًا إلى درجة حرارة قصوى بفضل البخار الناتج عن غلاية أو محطة طاقة. وهكذا يعمل MSF وفقًا للمبدأ التالي: أنابيب تكثيف الملف التي تمر عبر كل مقصورة لها وظيفتان ، لتكثيف البخار الناتج عن اختلاف الضغط وتسخين مياه التغذية الموجودة في هذه الأنابيب (بفضل هذا البخار نفسه) 4 .

إقرأ أيضا:9 أفكار لعمل جانبي تعويضي

تقطير متعدد التأثيرات

تقطير متعدد التأثيرات: يوفر هذا النظام ماءً نقيًا جدًا ؛ تكلفة طاقة عالية (≈ 15 كيلو واط ساعة / متر مكعب). نظام فلاش متعدد المراحل أو فلاش: يتم استخدامه في دول الخليج ، مما يوفر المياه بمستوى ملح كبير متبقي ؛ تكلفة طاقة عالية (≈ 10 كيلو واط ساعة / متر مكعب). ضغط البخار: يوفر الماء النقي ؛ تكلفة الطاقة المتغيرة اعتمادًا على الوحدة (بين 8 و 25 كيلو واط ساعة / متر مكعب) 5. التقطير الفراغي: يعتمد هذا النظام على حقيقة أن درجة حرارة التبخر تعتمد على الضغط.

يوفر مياه نقية للغاية. تكلفة منخفضة للطاقة (2 إلى 3 كيلو واط ساعة / متر مكعب). يتم استخدامه للوحدات الصغيرة. التقطير الشمسي للفرن الشمسي: يقوم الفرن الشمسي بتركيز أشعة الشمس في مساحة صغيرة ، بفضل مرآة مكافئة ، لإحضار العنصر الذي يحتوي على الماء المراد تبخيره إلى درجة حرارة عالية. الديلزة الكهربائية: يتم تطبيق تيار كهربائي يتسبب في هجرة الأيونات نحو الأقطاب الكهربائية. نظام مربح للغاية للتركيزات المنخفضة ، وتعتمد الطاقة المستخدمة على تركيز الملح.

تكاثف على سطح بدرجة حرارة أقل من نقطة الندى. يوفر المياه النقية. تكلفة الطاقة صفر مع نظام سلبي 6 أو منخفضة مع نظام active7. يتم استخدامه للوحدات الصغيرة. التجميد على الجدران الباردة: بعد تجميد مياه البحر ، يتم تسخين الجليد الناتج. هذا يعطي مياه نقية 8. ترتبط فئة مهمة من محطات الطاقة الحرارية بمحطات تحلية المياه ؛ توجد هذه عادة في البلدان القاحلة مع احتياطي كبير من الغاز الطبيعي. في هذه المصانع ، يعتبر إنتاج المياه العذبة والكهرباء من المنتجات المشتركة ذات الأهمية.

إقرأ أيضا:ما هو مصدر الأحلام

تحلية المياه محلول ملحي

على أي حال ، تنتج تحلية المياه محلول ملحي يجب التخلص منه ، وهي ليست مشكلة على شاطئ البحر حيث يكون التيار قويًا ، ولكن يمكن أن يكون في الداخل ، وفي بعض المناطق.الأنظمة البيئية مثل البحيرات والخلجان والبحيرات وأشجار المانغروف. وحدات التحلية المتنقلة: قدمت مدينة يوكوهاما في اليابان في يونيو 2009 شاحنة مزودة بجهاز غشاء تناضح عكسي قادر على تحلية مياه البحر أو جعل المياه العذبة صالحة للشرب.نهر أو بحيرة.

يتم تنقية المياه العذبة بمعدل 15 مرة أسرع من الأوزون ، بواسطة الميكروبات (نفس تلك التي تنتج الناتو ؛ الفاصوليا المخمرة شائعة جدًا في اليابان). العلاج بالكلور والأوزون يختتم العملية. يتم توفير الطاقة اللازمة لتحلية المياه بالكامل من خلال توربينات الرياح الصغيرة والألواح الشمسية التي توفر أيضًا البطاريات لمدة 24 ساعة من الاستقلالية. 3 لترات من ماء البحر توفر لترًا واحدًا من مياه الشرب. يمكن للشاحنة توفير المياه لـ 3500 شخص يوميًا. يمكن أن يكون محلول ملحي

تستخدم للعلاج بمياه البحر أو للأغراض الغذائية 9،10. اقتصاديات تحلية المياه على الصعيد العالمي ، يتم إنتاج 95 مليون متر مكعب من المياه العذبة يوميًا عن طريق تحلية المياه في عام 201811. تحلية مياه البحر قضية مهمة لمستقبل المناطق القاحلة. بالنسبة لتكلفة الإنتاج التي يمكن أن تنخفض إلى حوالي 0.5 دولار لكل متر مكعب للمشاريع الأخيرة (عن طريق التناضح العكسي وجميع الرسوم المدرجة: تكلفة التشغيل ، إطفاء التركيب ، ربح المشغل 2،12 …) ، من الممكن حل المشكلات نقص المياه الصالحة للشرب في العديد من البلدان.

تحلية المياه:حالة الاستخدام للاستهلاك البشري

في حالة الاستخدام للاستهلاك البشري ، تعد تحلية مياه البحر تقنية موثوقة الآن وأقل تكلفة من التقنية المعروفة باسم إعادة تدوير مياه الصرف الصحي. حتى أنه يصبح مربحًا في البلدان المتقدمة التي لا تفتقر عمومًا إلى المياه ، في بعض المواقف المحددة (على سبيل المثال الجزر السياحية). نتيجة لذلك ، فإن هذا النشاط ينمو بقوة كبيرة. تزداد السعة المركبة كل عام في المتوسط ​​.بأكثر من 10٪ سنويًا. كانت ما يسمى بالتقنيات الحرارية (عن طريق التبخر) هي التقنية الرئيسية المستخدمة منذ بضع سنوات ، ولكن التناضح العكسي ، نظرًا لزيادة الموثوقية واستهلاكها الكهربائي المنخفض (4 إلى 5 كيلو واط / متر مكعب) ، يسمح بتكاليف منخفضة للغاية ، مما يمنحها 84٪ من حصة السوق في عام 201911.

في عام 2015 ، كانت 2 كيلوواط / ساعة كافية لإنتاج متر مكعب واحد من المياه العذبة ، مقارنة بـ 12 كيلوواط ساعة قبل أربعين عامًا. وفقًا لجين لويس شاوساد ، المدير العام لشركة السويس ، “في خمسة عشر عامًا ، تم تقسيم تكلفة تحلية المياه على عشرة .ويمكننا أيضًا خفض فاتورة الطاقة لهذه التقنية” 14. وقد تم اقتراح مشاريع فرعونية لتحلية المياه ، لحاجات زراعية ، ولا سيما مع محطات الطاقة النووية ، [المرجع. من الضروري]. كانت المياه المحلاة باهظة الثمن بالنسبة لمعظم المحاصيل. في عام 2005 ؛ كانت ميسورة التكلفة فقط للمحاصيل عالية الغلة ، خاصة عندما يتم دعم الاستثمارات.

نظرًا لأن المياه قليلة الملوحة أقل ملوحة من مياه البحر ، فهي مفضلة. على الأخيرة 15. هناك طريقة أخرى لتحلية المياه أقل تكلفة وهي تحلية الجليد البحري. في الواقع ، تتراوح ملوحة جليد البحر بين 0.4٪. و 0.8٪ ، وهي أقل بكثير من ملوحة مياه البحر ، والتي تتراوح بين 2.8٪ و 3.1٪ ؛ تتطلب تحلية المياه طاقة أقل بكثير.

تحلية المياه:المياه العذبة

ستبدأ شركة بكين هواهايديوان المحدودة للتكنولوجيا الصينية قريبًا في إنتاج كميات كبيرة من المياه العذبة عن طريق تحلية .الجليد البحري ، وذلك بفضل اتفاقية نقل التكنولوجيا الموقعة مع جامعة بكين في يناير 2014 ؛ من المتوقع أن تكون الشركة قادرة على إنتاج ما لا يقل عن مليار متر مكعب من المياه العذبة سنويًا بحلول عام 2023 ؛ يجب أن تنخفض تكلفة تحلية المياه إلى 4 يوانات للطن (0.48 يورو / طن) 16. مساوئ التحلية تكلفة طاقة عالية. زيادة البصمة الكربونية عندما تأتي الطاقة المستخدمة من الوقود الأحفوري ؛ ولمعالجة هذا الأمر ، يتم تنفيذ مشاريع تجريبية لتحلية المياه .قائمة على الطاقات المتجددة. من قبل أربع مجموعات صناعية ، بما في ذلك فيوليا الفرنسية والسويس للبيئة ، في منطقة أبو ظبي ، تحت قيادة معهد المدينة المستدامة في مصدر ؛ الإمارة لديها مشروع محطة تحلية مستدامة تبلغ 150.000 متر مكعب / يوم. في المملكة العربية السعودية

تحلية المياه:تطوير محطة للطاقة الشمسية

، ستشارك Abengoa الإسبانية في تطوير محطة للطاقة الشمسية بطاقة 60،000 متر مكعب / يوم لتزويد مدينة الخفجي ؛ كلا البلدين يعتمدان أيضًا على الطاقة النووية 13. تصريف المحاليل الملحية المركزة .بضعف الملوحة الطبيعية .في البحر أو المحقونة في التربة ؛ وبالتالي ، فإن تصريف المخلفات السائلة المحملة بالملح في بحر العرب تسببت في حدوث انفجار في مستوى. ملوحة مياهه. في بعض المناطق ، أصبح قاع البحر صحارى 13. تصريف الماء الساخن في البحر في حالة التقطير. استخدام مواد كيماوية لتنظيف الأغشية (الكلور). آثار تسرب النحاس من المنشآت ؛ التآكل الكيميائي لتركيبات الأنابيب.

لا يوجد تشريع محدد يتعلق بصلاحية المياه للشرب الناتجة عن هذه المعالجات. يمكن أن يؤدي استخراج المياه من البحر إلى تعديل التدفقات البحرية. خطر حدوث أضرار في قاع البحر من حيث النباتات والحيوانات. تكلفة الطاقة تساعد .مصادر المياه غير التقليدية لتحلية المياه وإعادة استخدامها ، للبلدان ذات الموارد المحدودة من المياه العذبة ، على تقليل الفجوة بين استخراج المياه العذبة والإمداد المستدام ، ولكن في نهج “ربط المياه والطاقة” ، فإنها تساهم أيضًا في زيادة الطلب على الطاقة .في قطاع المياه. على الرغم من أن تحلية المياه وإعادة استخدام المياه تصل إلى أقل من 1٪ من الاحتياجات .المائية العالمية ، فإن هذه العمليات تمثل ما يقرب من ربع إجمالي استهلاك الطاقة في قطاع المياه.

السابق
كيفية مساعدة كبار السن من الأسرة
التالي
الجانب الإيجابي للشيخوخة