مع تزايد عدد سكان العالم وتأثير تغير المناخ، أصبحت ندرة مياه الشرب تحديًا عالميًا. كوسيلة فعالة لحل مشكلة نقص مياه الشرب، حظيت تكنولوجيا تحلية مياه البحر بالمزيد والمزيد من الاهتمام والتطبيق. في هذه الورقة، سنستكشف في هذه الورقة البحثية مبدأ تكنولوجيا تحلية مياه البحر وحالة تطبيقها وتطورها المستقبلي.
1. مبدأ تكنولوجيا تحلية مياه البحر
تتمثل تكنولوجيا تحلية مياه البحر في إزالة الملح والكائنات الدقيقة والشوائب من مياه البحر ذات الملوحة العالية من خلال سلسلة من عمليات المعالجة، والحصول في النهاية على مياه عذبة يمكن استخدامها للشرب الآدمي والأغراض الصناعية المختلفة. في الوقت الحاضر، تشمل التقنيات الرئيسية لتحلية مياه البحر الطرق الحرارية والغشائية والكهروكيميائية.
1. الطريقة الحرارية
تحلية المياه الحرارية هي تقنية تجمع المياه العذبة عن طريق تسخينها وتبخيرها وتكثيف البخار. تشمل هذه التقنية بشكل أساسي التقطير متعدد التأثير والتبخير السريع. وتستخدم طريقة التقطير متعدد التأثيرات ساكناً متعدد المراحل لتسخين مياه البحر خطوة بخطوة لإنتاج البخار، ويتم الحصول على الماء العذب بعد تكثيف البخار. وتتمثل طريقة التبخير السريع في تسخين مياه البحر تحت ضغط عالٍ بحيث تتبخر في لحظة، ثم تكثف البخار إلى مياه عذبة من خلال مكثف. على الرغم من أن تقنية التحلية الحرارية هي تقنية ناضجة، إلا أن استهلاكها للطاقة مرتفع، وتكلفة تشغيلها عالية، ومن الصعب تعميمها وتطبيقها.
2. طريقة الغشاء
تقنية تحلية المياه بالغشاء هي تقنية تفصل الملح والكائنات الدقيقة والشوائب عن مياه البحر من خلال غشاء خاص للحصول على مياه عذبة. في الوقت الحاضر، تشمل طرق الأغشية الرئيسية التناضح العكسي والترشيح الفائق والغسيل الكهربائي. التناضح العكسي هو تمرير مياه البحر من خلال غشاء خاص شبه نافذ تحت ضغط عالٍ لفصل الأملاح والشوائب الموجودة فيها، وذلك للحصول على مياه عذبة. تتمثل طريقة الترشيح الفائق في فصل المواد الجزيئية الكبيرة والكائنات الدقيقة والشوائب في مياه البحر من خلال غشاء خاص للترشيح الفائق للحصول على مياه عذبة. الغسيل الكهربي هو استخدام مجال كهربائي لفصل الأيونات في مياه البحر من خلال غشاء خاص للحصول على مياه عذبة. تتميز تكنولوجيا تحلية المياه بالغشاء بمزايا الاستهلاك المنخفض للطاقة وجودة المياه المستقرة، وقد أصبحت تدريجياً هي السائدة في تكنولوجيا تحلية مياه البحر.
3. الطريقة الكهروكيميائية
تقنية تحلية المياه الكهروكيميائية هي تقنية تستخدم تفاعلات كهروكيميائية لفصل الأملاح والشوائب في مياه البحر للحصول على مياه عذبة. تتضمن هذه التقنية بشكل أساسي الغسيل الكهربائي والتفاعل الكهروكيميائي والامتصاص الكهربائي. ومن بين هذه التقنيات، تتشابه تقنية الغسيل الكهربائي وتكنولوجيا تحلية المياه بالغشاء، فكلاهما يستخدم المجال الكهربائي لفصل الأيونات والحصول على المياه العذبة. تستخدم طريقة التفاعل الكهروكيميائي وطريقة الامتصاص الكهربائي التفاعلات الكهروكيميائية لفصل الأملاح والشوائب في مياه البحر للحصول على المياه العذبة والمياه النقية على التوالي. تتميز تكنولوجيا تحلية المياه الكهروكيميائية بانخفاض استهلاك الطاقة وجودة المياه العالية، ولكنها لا تزال في المرحلة التجريبية ولم يتم تطبيقها بعد على نطاق واسع.
ثانيًا، حالة تطبيق تكنولوجيا تحلية مياه البحر
1. معالجة النقص في مياه الشرب
يتمثل مجال التطبيق الرئيسي لتكنولوجيا تحلية مياه البحر في حل مشكلة نقص مياه الشرب. إن مياه الشرب شحيحة في أجزاء كثيرة من العالم، ويمكن لتكنولوجيا تحلية المياه أن تحول مياه البحر إلى مياه عذبة صالحة للشرب، مما يوفر المزيد من مياه الشرب للبشرية. في الوقت الحاضر، يتزايد عدد محطات تحلية المياه في العالم عامًا بعد عام، والدول الثلاث الأولى هي المملكة العربية السعودية والإمارات العربية المتحدة وإسرائيل.
