طرق معالجة تحلية مياه البحر

The main methods of seawater desalination treatment are as follows:

التقطير: استخدام الفرق في درجة حرارة التبخر بين مياه البحر والمياه العذبة، عن طريق تسخين مياه البحر وتكثيف البخار إلى مياه عذبة. هذه طريقة قديمة لتحلية المياه تزيل الملح من مياه البحر بالكامل، ولكنها تستهلك طاقة أكبر ولها أثر أكبر.
التناضح العكسي (التناضح العكسي): يُستخدم الغشاء شبه النافذ لدفع مياه البحر من خلال مضخة عالية الضغط، بحيث تمر جزيئات الماء والجزيئات الدقيقة عبر الغشاء شبه النافذ، ويتم احتجاز المواد المذابة مثل الملح على جانب مياه البحر، وذلك لإزالة الملح الموجود في مياه البحر. تُستخدم طريقة التناضح العكسي على نطاق واسع في تحلية كميات المياه الصغيرة والمتوسطة، وتتميز بمزايا الجهاز المدمج وشغل الأراضي الصغيرة والتشغيل البسيط.

طريقة التبلور بالتبخير: تتحقق تحلية مياه البحر عن طريق تبخير مياه البحر حتى التشبع لبلورة الأملاح الذائبة في مياه البحر وترسيبها. يمكن لهذه الطريقة استعادة مجموعة متنوعة من الأملاح غير العضوية من مياه البحر، مثل كلوريد الصوديوم، وهي طريقة يمكنها استعادة موارد الملح بشكل شامل.
طريقة البلورات الثلجية (طريقة التجميد): يتم تجميد الملح والشوائب الأخرى الموجودة في مياه البحر إلى بلورات ثلجية، ويتم فصل بلورات الثلج والأملاح عن طريق الفصل الفيزيائي للحصول على المياه العذبة. تتميز هذه الطريقة باستهلاك منخفض للطاقة وهي مناسبة للمناطق الباردة في البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة.
تحلية المياه بالتبخير: يتم وضع مياه البحر في مساحة كبيرة من الخزانات الضحلة، ويتم استخدام الإشعاع الشمسي لتبخير سطح الماء، ثم يتم تجميع المياه العذبة المتبخرة.
بالإضافة إلى ذلك، هناك أيضًا تقنيات تحلية المياه مثل الغسيل الكهربائي والتبادل الأيوني. يستخدم الغسيل الكهربي غشاء مصنوع خصيصًا لتحقيق التحلية، والذي يتميز باستهلاك منخفض للطاقة وجودة مستقرة للنفايات السائلة، ولكن معدل التحلية ليس مرتفعًا جدًا، ونادرًا ما يستخدم في مجال تحلية مياه البحر. قانون التبادل الأيوني هو استخدام راتنجات محددة لإزالة الأملاح والشوائب من مياه البحر.

ما الفرق بين التقطير والتناضح العكسي

تتميز كل من طريقة التقطير وطريقة التناضح العكسي (التناضح العكسي) بخصائصها الخاصة في معالجة تحلية مياه البحر، وتنعكس الاختلافات الرئيسية في الجوانب التالية

المبدأ والعملية: يستخدم التقطير بشكل أساسي المبادئ الفيزيائية لتبخير مياه البحر إلى بخار عن طريق تسخينها، ثم تكثيف البخار للحصول على المياه العذبة. تزيل هذه العملية بشكل أساسي الأملاح والشوائب من مياه البحر. تستخدم طريقة التناضح العكسي غشاءً خاصاً شبه نافذ لتمرير مياه البحر عبر الغشاء تحت ضغط عالٍ، وبالتالي تصفية الأملاح والشوائب الموجودة في مياه البحر.
استهلاك الطاقة: يستهلك التقطير الطاقة الحرارية بشكل أساسي، وهو ما يتطلب تسخين مياه البحر حتى الغليان، وبالتالي فإن استهلاك الطاقة مرتفع نسبيًا. ومن ناحية أخرى، تستهلك طريقة التناضح العكسي الطاقة الكهربائية بشكل أساسي وتستخدم لتشغيل مضخات الضغط العالي لتمرير مياه البحر عبر غشاء شبه نافذ.
المعدات والاستثمار: يمكن بناء وحدات تحلية المياه بالتقطير لتكون أكبر حجمًا، ومناسبة لمعالجة تحلية مياه البحر بكميات كبيرة جدًا، ولكنها تتطلب مرافق إمداد بالطاقة الحرارية مثل محطات الطاقة الحرارية، وبالتالي فإن تكلفة البناء مرتفعة نسبيًا. تتميز طريقة التناضح العكسي بمعدات مدمجة وبصمة صغيرة وتكلفة بناء منخفضة نسبيًا.
نقاء مياه المنتج واستخدام مياه التغذية: يقوم التناضح العكسي بتصفية الأيونات الأصغر من التقطير، لذلك تكون مياه المنتج ذات نقاء أعلى بشكل عام. وفي الوقت نفسه، فإن معدل استخدام المياه الخام في طريقة التناضح العكسي مرتفع نسبيًا أيضًا.
التشغيل والصيانة: يعد التناضح العكسي أسهل في التشغيل والصيانة بشكل عام، في حين أن التقطير قد يتطلب المزيد من الإمداد بالحرارة والصيانة.
بشكل عام، يعد كل من التقطير والتناضح العكسي تقنيتين فعالتين لتحلية المياه، ولكن يجب اختيار التطبيق وفقًا لظروف معينة (مثل الطاقة المتاحة، والطلب على المياه، والميزانية الاستثمارية، وما إلى ذلك). ومع تقدم التكنولوجيا، يتم تحسين كلتا الطريقتين وتحسينهما لتلبية الطلب المتزايد على موارد المياه العذبة.

أيهما أفضل، التقطير أم التناضح العكسي

إن التقطير والتناضح العكسي (التناضح العكسي) لهما مزايا وعيوب خاصة بهما في معالجة تحلية المياه، ويعتمد اختيار الطريقة الأفضل على سيناريو التطبيق المحدد والاحتياجات.

وتتمثل مزايا طريقة التقطير في كفاءة استخدام الحرارة العالية وهيكل المعدات البسيط نسبيًا، وهو مناسب بشكل خاص للإنتاج على نطاق واسع. ومع ذلك، فإن طريقة التقطير لها أيضًا بعض العيوب، مثل الأضرار الجسيمة التي تلحق بمقياس الوعاء، وكمية كبيرة من دوران المحلول الملحي، وارتفاع تكاليف التشغيل.

طريقة التناضح العكسي هي طريقة موفرة للطاقة لتحلية المياه. ويستخدم غشاء شبه نفاذية مع نفاذية انتقائية لفصل المياه العذبة عن مياه البحر، مع معدل تحلية عالٍ وقدرة على إزالة عدد كبير من أيونات الملح غير العضوية والمواد العضوية والغرويات والفيروسات والبكتيريا من المياه. ومع ذلك، هناك أيضًا بعض التحديات المرتبطة بالتناضح العكسي، مثل قابلية تلوث الأغشية شبه المنفذة، وقصر عمرها التشغيلي، ووجود استرداد الطاقة وتصريف المحلول الملحي، مما يزيد من استهلاك الطاقة وتكلفة تقنية التناضح العكسي.

فيما يتعلق بسعة محطة التحلية، يُعتقد عمومًا أنه عندما تتجاوز سعة المحطة 6000 طن من المياه العذبة يوميًا، قد تكون طريقة التقطير ثنائي الغرض أكثر اقتصادا من طريقة التناضح العكسي. ومع ذلك، يمكن أن يكون التناضح العكسي في وضع غير مواتٍ عند معالجة مياه البحر على نطاق واسع بسبب عمر الغشاء ومحدودية جهاز الغشاء.

بالإضافة إلى ذلك، بالنسبة لبعض المناطق، مثل الجزر الساحلية والمناطق الداخلية النائية، حيث يكون الطلب على المياه العذبة قليل، قد لا يكون من الاقتصادي استخدام التقطير أو التناضح العكسي. في هذه الحالات، قد يكون من الأنسب تطوير تقنيات وأجهزة تحلية المياه على نطاق صغير وفعال.

وخلاصة القول، فإن التقطير والتناضح العكسي لهما مزايا وقيود خاصة بهما، ويجب النظر في اختيار الطريقة الأفضل بشكل شامل وفقًا لسيناريوهات واحتياجات التطبيق المحددة. عمليًا، يمكن اختيار أنسب طريقة لتحلية المياه وفقًا للظروف المحلية وإمدادات الطاقة وميزانية الاستثمار والطلب على المياه العذبة.