آیا با شیرین سازی آب دریا می توان مشکل کم آبی را برطرف کرد؟

مشکل کمبود آب شیرین و تصفیه شده به خصوص در مناطق خشک، بحرانی است که مدتهاست دامن گیر کشورهای مختلف شده است. به دلیل تغییر شرایط جوی، گسترش شهرنشینی، رشد صنایع، مصرف بی رویه و برداشت ناصحیح از منابع آب سطحی و قرار گرفتن ایران در کمربند خشک کره زمین، خشکسالی در اکثر مناطق کشور به بحرانی جدی تبدیل شده است. البته معظل نبود آب شیرین و تصفیه شده فقط به کشور ما محدود نمی شود و طبق آمار بیش از نیمی از جمعیت جهان با مشکل کمبود منابع آب شیرین مواجه هستند.

منابع آب شیرین در سراسر جهان با سرعتی حدود 200 میلیارد مکعب در روز در حال مصرف است، بنابر این می توان حدس زد که نزدیک به 1/5 (یک پنجم) جمعیت جهان با مشکل کمبود یا حتی نبود آب آشامیدنی مواجه هستند. ضمن این که استفاده از آب های ناسالم باعث بروز 80% از بیماری ها در انسان است و حدود 1/3 (یک سوم) آمار مرگ و میر در کشورهای در حال توسعه ناشی از مصرف آب تصفیه نشده و ناسالم است. با توجه به رشد جعمیت در کشور ما نیز با صرفه جویی در مصرف آب و دیگر اقدامات برای کاهش مصرف آب شیرین، باز هم نمی توان با مشکل کمبود منابع آب شیرین مبارزه کرد.

همه این دلائل و بسیاری از عوامل دیگر باعث شده است، محققان و دانشمندان در تلاش برای استفاده از روش ها و تکنولوژی های مختلف برای تبدیل آب شور دریا به آب شیرین باشند. برای پاسخ به این سوال که آیا می توان با شیرین سازی آب دریا مشکل کم آبی را برطرف کرد؟ ابتدا نیاز است موضوعاتی از قبیل مزیت های شیرین سازی آب دریا، روش های مختلف آن و بهترین راه حل برای شیرین سازی آب دریا را بررسی کنیم.

طبق آمار ارائه شده توسط بانک جهانی، حدود 60% از پروژه های شیرین سازی آب دریا در جهان در منطقه خاورمیانه انجام می شود، اما سهم ایران از این مقدار تنها 2% است. بخش عظیمی از پروژه های شیرین سازی آب دریا در منطقه خاورمیانه متعلق به کشورهای عربستان، امارات و کویت می باشد.

شیرین سازی آب دریا چه مزایا و معایبی دارد؟

شیرین سازی آب دریا، راه حلی است که چندین سال است برای تامین آب شیرین برای مصارف شرب و کاربردهای صنعتی در کشورهای مختلف از جمله کشور ما در حال استفاده است. مسئله ای که مطرح می شود این است که شیرین سازی آب دریا علیرغم هزینه هایی که دارد، دارای چه مزیت هایی است که همچنان در کشورهای حاشیه خلیج فارس مورد استفاده قرار می گیرد. 

از جمله مهم ترین مزیت های شیرین سازی آب دریا می توان به موارد زیر اشاره کرد:

•    تامین نیاز به آب آشامیدنی برای انسان
•    نامتناهی بودن منابع آب شور دریاها
•    تامین آب مورد نیاز صنایعی که در نزدیکی سواحل تاسیس شده اند و بهره وری اقتصادی بالایی دارند.

اما در کنار این مزایا، شیرین سازی و تصفیه آب دریا معایبی نیز دارد، که مهم ترین آنها در زیر آمده است:

•    بروز مشکلات زیست محیطی به دلیل رها کردن شورابه ناشی از تصفیه آب دریا 
•    نداشتن توجیه اقتصادی برای شیرین سازی آب دریا و انتقال آن به دیگر مناطق کشور

شیرین سازی و تصفیه آب دریا با استفاده از روش های مختلف قابل انجام است، که با توجه به نوع کاربرد می تواند از نظر اقتصادی توجیه شود یا خیر. اما در یک جمله و به صورت کلی می توان گفت: شیرین سازی آب دریا برای تامین آب شرب مناطق و یا آب مورد استفاده در صنایعی که نزدیک سواحل تاسیس شده اند و بهره وری اقتصادی مناسبی دارند، قابل توجیه است؛ اما انتقال این آب به مناطق دیگر کشور مانند مناطق مرکزی که دچار بحران شدید کم آبی هستند، به سیاست های کلی کشور و وجود امکانات و زیر ساخت های لازم برای این کار بستگی دارد.

روش های مختلف نمک زدایی و تصفیه آب دریا

نمک زدایی و تصفیه آب دریا از گذشته تا کنون با استفاده از روش های مختلفی انجام می شده است. در این جا قصد داریم در مورد انواع روش های تصفیه و شیرین سازی آب دریا مطالبی را ارائه کنیم. در یک دسته بندی کلی شیرین سازی آب دریا با استفاده از روش های زیر قابل انجام می باشد:

1- روش های حرارتی شامل: تراکم بخار (VC)، تقطیر چند مرحله ای (MED)، و تقطیر ناگهانی چند مرحله ای (MSF)
2- فناوری های غشایی مانند اسمز معکوس (RO)

روش های حرارتی شیرین سازی آب دریا

گرما عنصر جدایی ناپذیر روش های حرارتی تصفیه آب دریا می باشد، بنابر این این روش ها اغلب در کنار نیروگاه های حرارتی ایجاد می شوند تا از گرمای هدر رفته به درستی استفاده شود.

* در روش تقطیر تراکمی بخار (VC)، شیرین سازی آب دریا از طریق تبادل گرمایی با بخار متراکم شده صورت می گیرد. زمانی که بخار متراکم می شود، فشار و دمای آن افزایش می یابد و از انرژی گرمایی ذخیره شده در بخار متراکم می توان برای تبخیر استفاده کرد. روش تقطیر تراکمی بخار از نظر کاربری آسان است و می توان در شرایط مختلف آن را اجرا کرد. این روش شیرین سازی آب دریا می تواند به صورت مستقل یا در کنار فرایندهای دیگر استفاده شود.

** روش تقطیر ناگهانی چند مرحله ای (MSF)، نمک زدایی از آب دریا را با چند مرحله تقطیر ناگهانی انجام می دهد. اساس کار این روش، مراحل تبادل گرمایی متقابل است. طبق آمار حدود 60% از سیستم های شیرین سازی آب دریا با استفاده از روش MSF طراحی و ساخته می شوند. در روش تقطیر ناگهانی چند مرحله ای، با استفاده از یک سیستم مبدل حرارتی چند سطحی آب دریا جریان پیدا می کند و با گرمای نیروگاه گرم می شود تا زمانی که بخار شود. سپس این بخار در خارج لوله هایی که داخل آنها آب خنک جریان دارد، چگال می شود.

*** روش حرارتی تقطیر چند مرحله ای (MED) شامل یک دستگاه آب شیرین کن بر پایه سیستم نمک زدایی تقطیری با روش چند مرحله ای به اضافه چرخش بخار می باشد. از نظر آمار و ارقام، حدود 5% ظرفیت تولید آب شیرین در جهان مربوط به روش MED است. این روش شیرین سازی آب دریا، از نظر مصرف انرژی بازدهی مطلوبی دارد؛ هم چنین نیازی به پیش تصفیه نداشته و به تغییرات کیفیت آب ورودی نیز حساس نمی باشد. 

اساس کار روش MED این است، که آب دریا با به بیرون لوله های فلزی اسپری می کنند تا بخار موجود در داخل لوله را کندانس کند. به این ترتیب آب دریا بیرون لوله می جوشد تا بخار تولید شود و سپس این بخار به داخل لوله ها جریان پیدا می کند تا در چرخه کندانس بعدی استفاده شود. به این دلیل که فضای بیرون لوله ها در خلا نگهداری می شود، آب دریا حتی در دمای پایین نیز موقعی که اسپری می شود، می جوشد.

تفاوت اصلی روش MED با روش MSF این است که اندازه نسبتا کوچک تری دارد و در دماهای پایین در محدوده 60 تا 70 درجه سانتی گراد عمل می کند. اما در عین حال روش MED کارایی بیش تر و مصرف انرژی بیش تری نیز دارد.

شیرین سازی آب دریا به روش اسمز معکوس (RO)

در شیرین سازی آب دریا به روش اسمز معکوس (RO)، انواع مولکول ها و یون ها با توجه به قطر ریز منافذ فیلتر ممبران از آب ورودی حذف می شوند. در این روش آب دریا با غلظت و آلاینده های بالا از ناحیه محلول با غلظت کمتر توسط پمپ فشار قوی، به سمت ناحیه ای با محلول غلظت بیش تر می رود. 

به این ترتیب آب تصفیه شده از لوله جمع آوری آب تصفیه شده در مرکز فیلتر ممبران خارج شده و پساب نیز که از آب ورودی شورتر است از خروجی مربوطه خارج شده و با توجه به طراحی سیستم تصفیه آب صنعتی و نرخ بازیابی (Recovery)، یا به سیستم باز می گردد و یا به عنوان پساب و دور ریز از سیستم خارج می شود.

شیرین سازی آب دریا با استفاده از روش اسمز معکوس، با استفاده از قطعاتی انجام می شود، که مهم ترین آنها شامل: سیستم پیش تصفیه، پمپ تغذیه و فشار قوی و فیلتر ممبران دریایی است. 

مقایسه روش های مختلف شیرین سازی آب دریا

مقایسه میان روش های مختلف در تصفیه و نمک زدایی از آب دریا، با در نظر گرفتن پارامترهای مختلفی صورت می گیرد، که مهم ترین پارامتر مقدار انرژی مصرفی به ازای تولید یک واحد آب شیرین و تصفیه شده است. 

در حالت کلی در میان روش های حرارتی شیرین سازی آب دریا، روش تقطیر ناگهانی چند مرحله ای کارایی و بازدهی بالاتری دارد، اما میزان مصرف انرژی آن بیش از روش تقطیر چند مرحله ای (MED) می باشد. طبق نتایجی که از بررسی عملکرد دستگاه های آب شیرین کن دریایی اسمز معکوس به دست آمده است، این دستگاه های تصفیه آب صنعتی مصرف انرژی بسیار کمتر و بازدهی بالاتری دارند، ضمن این که کیفیت و کمیت آب تولید در این روش تصفیه آب صنعتی نیز نسبت به روش های دیگر بالاتر است.

با وجود این که دستگاه های تصفیه آب دریا به روش اسمز معکوس، در حال حاضر به بهترین روش برای شیرین سازی آب دریا در بیش تر کاربردها تبدیل شده اند، اما محققان همچنان به دنبال استفاده از روش های نوین در تصفیه آب دریا می باشند، تا بتوانند مصرف انرژی را در این سیستم های تصفیه آب صنعتی به حداقل ممکن برسانند. یکی از تکنولوژی های مورد استفاده برای تصفیه آب دریا، روش اسمز مستقیم است که در صورت استفاده از آن می توان هزینه های شیرین سازی آب دریا را تا حد زیادی کاهش داد. اما در حال حاضر این تکنولوژی برای شیرین سازی آب دریا، به عنوان یک فرایند مورد تایید از نظر فنی و اقتصادی شناخته نمی شود.

سایت تصفیه آب آبین به عنوان اولین بازار آنلاین تخصصی در حوزه تجهیزات آبی، برای پاسخگویی به سوالات شما عزیزان در زمینه طراحی، ساخت و پیاده سازی دستگاه های تصفیه آب صنعتی در مقیاس مختلف، امکان مشاوره رایگان تلفنی با کارشناسان مجرب خود را فراهم آورده است. برای بهره مندی از این امکان، از طریق شماره های درج شده در سایت با ما در تماس باشید.