تصفیه آب دریایی
1400-02-18 1401-05-25 6:54تصفیه آب دریایی
تصفیه آب دریایی
دستگاه تصفیه آب دریایی یا آب شیرین کن یکی از ابزارهای صنعتی به شمار می‌رود و همانطور که از نام آن پیداست به‌منظور تصفیه نمودن آب دریا از آن بهره برده می‌شود. از نام‌های انگلیسی این دستگاه می‌توان به Seawater Ro System و SWRO اشاره کرد.
شیرین کردن آب دریا اولین بار در کشتی‌ها و ناوهای جنگی انجام شده است. چراکه بتوانند مشکل آب شرب خود را حل کنند و در راه با مشکل خاصی روبه‌رو نشوند. روش‌های مختلفی برای تصفیه کردن آب در نظر گرفته شده‌اند. همچنین اجزای مختلفی برای این دستگاه‌ها وجود دارند که هرکدام اهمیت خاص خودشان را دارند که در ادامه این مطلب به‌صورت کامل به بررسی آن‌ها خواهیم پرداخت. پس تا انتهای مطلب ما را همراهی کنید.
فرایندهای تصفیه آب دریایی
جمعیت به مرور در حال افزایش است. همین موضوع باعث شده است تا نیاز و استفاده از آب شیرین نیز زیاد شود. از آب شیرین در موارد مختلفی بهره برده می‌شود. از مهم‌ترین کاربردها می‌توان به کشاورزی، خانگی و مصارف صنعتی اشاره کرد. به همین علت انسان در بسیاری از بخش‌ها با بحران مهمی تحت عنوان “کم آبی و یا کمبود آب شیرین” مواجه است.
همانطور که احتمالا آگاه هستید، 97.5 درصد از آب‌های موجود شور هستند. به همین علت باید به دنبال راهکارهایی بود تا با استفاده از آن بتوان به آب شیرین دست پیدا کرد. دستگاه تصفیه آب دریایی یا آب‌شیرین‌کن از جمله بهترین روش‌ها به شمار می‌رود که توانسته مشخصات و مزیت‌هایی را با خود به همراه داشته باشد.
یکی دیگر از مواردی که کمبود آب شیرین را به اثبات می‌رساند، این بوده که 2.5 درصد از حجم کل آب‌های سطح زمین شیرین هستند. از 2.5 درصد تنها یک درصد از آن برای انسان‌ها قابلیت استفاده دارند. به همین علت باید این بحران را جدی گرفت و با استفاده از راهکارهای مختلف نیاز خود را در تمامی بخش‌ها تامین نمود.
اجزا دستگاه تصفیه آب دریایی یا آب‌شیرین‌کن
همانطور که می‌دانید تصفیه آب دریایی با کمک اجزایی انجام می‌شود که در دستگاه‌های مربوطه وجود دارند. به همین علت هرگونه نقصی در آن می‌تواند عملکرد نهایی را با اختلال مواجه کند. پس می‌توان گفت هر کدام از قطعات اهمیت مخصوص خودشان را دارند. در ادامه می‌خواهیم به مهم‌ترین این اجزاء بپردازیم. پس تا انتها ما را همراهی کنید.
پمپ
پمپ را می‌توان یکی از اصلی‌ترین تجهیزات دستگاه تصفیه آب دریایی یا آب‌شیرین‌کن در نظر گرفت. برای اینکه این دستگاه بتواند عملکرد خوبی را از خود نشان دهد، حداقل به 7 پمپ نیاز دارد. پمپ‌های مورداستفاده نیز در انواع مختلفی وجود دارند. به عنوان مثال 4 عدد از این پمپ‌ها باید از نوع تزریقی باشند. پمپ‌های تزریقی کاربرد مختلفی را به خود اختصاص داده‌اند و همانطور که از نامشان پیداست به‌منظور تزریق انواع مواد شیمیایی مورد بهره‌وری قرار می‌گیرند. از جمله این مواد شیمیایی می‌توان به اسید و آنتی اسکالانت اشاره کرد.
احتمال خوردگی در پمپ‌های دیگر تصفیه آب بسیار بالاست. به همین علت در هنگام ساخت باید از مناسب‌ترین مواد اولیه بهره گرفته شود. استیل 316، داپلکس و سوپر داپلکس در بین بهترین گزینه‌ها جای می‌گیرند. پمپ‌های تزریقی خود از هد PVDF و یا ضدخوردگی بهره‌مند هستند. به همین علت می‌توانند مقاومت بالایی را از خود در برابر رطوبت و آب‌خوردگی به نمایش بگذارند.
اصلی‌ترین پمپ تصفیه آب‌های دریایی، پمپ پیستونی است. این پمپ‌ها از این قابلیت برخوردار هستند تا فشار زیادی را از خود تولید کنند. سیستم این پمپ‌ها نیز RO است. دو عدد پمپ باقی‌مانده از 7 عدد، اهمیت بسیار بالایی را دارند. یکی از پمپ‌ها RO بوده و گزینه دیگر با نام پمپ تأمین آب خوراک سیستم شناخته شده است.
فیلترهای شنی و کربنی
از دیگر اجزای دستگاه تصفیه آب دریایی یا آب‌شیرین‌کن می‌توان به فیلترهای شنی و کربنی اشاره کرد. در واقع نقش این فیلترها را می‌توانید در عملیات پیش‌تصفیه مشاهده کنید که بسیار حائز اهمیت و حیاتی هستند. فیلترهای شنی FRP به دلیل جنس ویژه‌ای که دارند، در این دستگاه مورد استفاده قرار می‌گیرند.
فیلتر ممبران (ممبرین)
مهم‌ترین بخشی که هر تصفیه آب صنعتی به خود اختصاص داده، فیلتر ممبرین است. اگر طول عمر این فیلترها بالا باشد، می‌توانید شاهد کاهش هزینه‌ها نیز شوید. پس برای اینکه بتوانید باعث طول عمر بالای فیلترهای ممبران شوید، باید رسیدگی کامل را نسبت به آن‌ها داشته باشید و از مواد شیمیایی باکیفیت و مناسب بهره ببرید.
پرشروسل
پرشروسل از این وظیفه برخوردار است تا فیلتر ممبرین را نگه دارد. پرشروسل در طول کار باید فشار زیادی را تحمل کنند. چراکه غشای عملیاتی سیستم بسیار زیاد است. همین موضوع باعث شده است تا قطر گوشته آن‌ها نیز ضخامت بیشتری را داشته باشد. پس از پرشر وسل نیز می‌توان به عنوان یکی دیگر از اجزای مهم دستگاه‌های تصفیه آب دریایی یاد کرد.
سایر قطعات و تجهیزات دستگاه تصفیه آب دریایی یا آب‌شیرین‌کن
از دیگر قطعاتی که می‌توانید در این دستگاه‌ها مشاهده کنید که هر کدام به نوبه خود تأثیر خاصی را بر روی عملکرد نهایی می‌گذارند، شامل موارد زیر می‌شوند:
- گچ
- شیر برقی
- لوله‌کشی فشار بالا
- لوله‌کشی فشار پایین
- پرشر سوئیچ
- و…
قیمت دستگاه تصفیه آب دریایی
از دیگر مواردی که در رابطه با این موضوع اهمیت دارد، قیمت آب‌شیرین‌کن است. عوامل مختلفی وجود دارند که می‌توانند بر روی قیمت نهایی تأثیر خود را بگذارند و باعث افزایش و یا کاهش قیمت‌ها شوند. متریال، برند و همچنین نوع قطعات در بین این عوامل تأثیرگذار جای می‌گیرند. البته از ظرفیت نیز نمی‌توان چشم‌پوشی کرد.
طبیعتاً هرچقدر ظرفیت کار بیشتر باشد، به همان اندازه نیز باید هزینه بیشتری را برای تهیه پرداخت نمایید. هرچند بهای تمام‌شده با ظرفیت بالا، بیشتر است ولی می‌تواند مقرون‌به‌صرفه باشد. چراکه راندمان کار افزایش پیدا می‌کند و در مدت‌زمان مشخص‌شده‌ای می‌توان مقدار بیشتری از آب دریا را تصفیه و املاح آن را حذف کرد.
موارد استفاده آب‌شیرین‌کن دریایی
مکان‌های مختلفی وجود دارند که به دلیل شرایط محیطی و… به دستگاه تصفیه آب دریایی یا آب‌شیرین‌کن نیاز دارند. از جمله این مکان‌ها می‌توان به گزینه‌های زیر اشاره کرد:
- اسکله‌ها
- کشتی‌ها و لنج‌ها
- ناوهای جنگی و نظامی
- جزیره‌ها
- دکل‌های نفتی (از تصفیه آب دریایی در دکل‌های نفتی بدین منظور بهره برده می‌شود که آب شرب و شستشو تأمین شود.)
چگونگی عملکرد دستگاه تصفیه آب دریایی
شوری آب اقیانوس متوسط 35 قسمت در هزار را به خود اختصاص داده است. همچنین هر کدام از مواد تشکیل‌دهنده، توزیع مختلفی را از خود به نمایش می‌گذارند که از آن‌ها می‌توان گزینه‌های زیر را نام ببریم:
- میزان درصد کلرید 55 درصد است.
- میزان سدیم 31 درصد است.
- درصد سولفات 8 درصد است.
- میزان درصد منیزیم 4 درصد است.
- مقدار پتاسیم 1 درصد است.
- میزان کلسیم 1 درصد است.
سیستم‌های مختلفی را می‌توان به عنوان پیش‌تصفیه در نظر گرفت که از جمله بهترین آن‌ها می‌توانیم میکروفیلتراسیون را نام ببریم. سیستم ذکرشده از این قابلیت برخوردار است تا مقدار نمک موجود را تا 500 میلی‌گرم بر لیتر کاهش دهد. البته این سیستم از پیش‌تصفیه برای اسمز معکوس به کار گرفته می‌شود.
استفاده‌های صنعتی و کشاورزی از تصفیه آب دریایی
همانطور که اشاره کردیم، دستگاه تصفیه آب دریایی یا آب‌شیرین‌کن از کاربردهای متنوعی برخوردار است. آب شیرین در هر زمینه‌ای به کاربرد گسترده‌ای پیدا کرده است و به نوعی تامین آن در بین ضروری‌ترین موارد جای گرفته است. بخش‌های صنعتی و کشاورزی به منظور تامین آب مورد نیاز خود به این دستگاه‌ها بسیار نیازمند هستند. البته یکی از دلایلی که باعث کاهش آب شیرین شده است، استفاده‌های کشاورزی است. همین موضوع نیز دلیلی مبنی بر آلودگی آب‌های زیرزمینی است. همچنین توزیع آب شیرین در تمامی مناطق یکسان نبوده و درصد نیازها با یک‌دیگر متفاوت هستند.
برای اینکه افراد به این مشکلات غلبه کنند، تصمیم به تصفیه کردن آب دریاها و اقیانوس‌ها گرفتند. کشوری که در این زمینه پیشرو بوده عربستان است که در سال 1966 میلادی نسبتا به این کار اقدام کرد. در بررسی آماری که انجام گرفته است، حدود 27 درصد از فرآیند شیرین‌سازی که در تمامی جهان انجام میگیرد، در کشور عربستان است. رتبه‌های بعدی آمریکا، ایالت متحده عربی و کوبا جای دارند.
در تصفیه آب دریا چه مواردی مهم است؟
نکات بسیار گوناگونی وجود دارند که در رابطه با این موضوع از اهمیت بسیار بالایی برخوردار هستند. از مهم‌ترین نکات در فرآیند تصفیه آب دریا، درجه شوری است. اگر بخواهیم استاندارد شوری را اندازه بگیریم، بین 2 تا 4 است. دو نمونه از دریاچه‌ها و خلیج‌های ایران را نام می‌بریم. به عنوان مثال درجه شوری دریای خزر 2.5 و خلیج فارس 4.5 است. هر چقدر میزان شوری کمتر باشد، به همان اندازه نیز فرایند تصفیه راحت‌تر انجام خواهد شد و مدت زمان کمتری نیز نیاز دارد.
از دیگر نکات آلودگی‌هایی هستند که ممکن است دریاها درگیر آن شوند. همانطور که مستحضر هستید، خلیج فارس از جمله مکان‌هایی به شمار می‌رود که کشتی‌های نفت‌کش رفت و آمد زیادی را دارند. به همین علت شاهد آلودگی نفتی زیادی در آنجا خواهید بود. پس می‌توان اینطور بیان کرد که به منظور تصفیه آب خلیج فارس، به مطالعات و محسبات بسیار زیادی نیاز است تا بتوان تمامی این آلودگی‌ها را حذف کرد.
توجیه اقتصادی
اگر بخواهیم به توجیه اقتصادی این کار بپردازیم، می‌توانیم اینطور بیان کنیم که اگر صنایع در حاشیه دریا وجود داشته باشند، در آن صورت مقرون‌به‌صرفه خواهد بود و به راحتی می‌توان نیاز آن‌ها را با کمک دستگاه تصفیه آب دریایی یا آب‌شیرین‌کن برطرف نمود. زمانی قضیه مشکل‌دار خواهد بود که بخواهیم آب شیرین تصفیه‌شده را برای مصارف کشاورزی به کار بگیریم. چرا که نیاز به انتقال آب است. به همین علت باعث هزینه‌های بسیار بالا خواهد شد و در واقع به هیچ عنوان ارزش اقتصادی ندارد.
کشورهای مختلف برای مقابله با این موضوع از راهکارهای مختلف استفاده کرده‌اند. به عنوان مثال کشور کانادا به منظور تامین آب شیرین شهروندان خود اقدام به احداث دریاچه کرده است. نکته‌ای که شاید برای شما تعجب‌آور باشد این بوده که هزینه احداث چندین دریاچه به مراتب کمتر از تصفیه کردن آب شور و تبدیل به آب شیرین است.
راهکار کشور عربستان در تامین آب شیرین
کشوری مانند عربستان نیازمند استفاده از دستگاه تصفیه آب دریایی یا آب‌شیرین‌کن است. چرا که تعداد رودخانه‌ها بسیار کم است و به همین علت منبعی برای تامین آب شیرین وجود ندارد. هر چند این امر به هزینه‌های بالایی نیاز دارد ولی چاره و راهکار دیگری وجود ندارد و باید نسبت به پرداخت هزینه‌ها هرچند سنگین، اقدام کنند. همچنین ذکر این نکته ضرورت دارد که کشورها مانند عربستان برای تصفیه کردن آب شور دریاها، از روش‌های تقطیری بهره می‌برند. در روش‌های تقطیری به انرژی‌های نفتی نیاز است. کشوری مانند عربستان نیز کمبودی در این زمینه ندارد و به راحتی می‌تواند آب مورد نیاز خود را تامین کند.
همچنین اگر کشورها به آب‌های لب شور رودخانه‌ها و یا پشت سد دسترسی داشته باشند، می‌توانند از آن برای تصفیه کردن استفاده کنند. چرا که به انرژی و هزینه کمتری نیاز دارد و از همه مهم‌تر از بازدهی بسیار بالایی برخوردار است.
آیا عوارضی نیز دارد؟
یکی از معدود سوالاتی که پس از استفاده از دستگاه تصفیه آب دریایی یا آب‌شیرین‌کن به منظور تامین آب شرب پرسیده می‌شود این بوده که آیا عوارضی نیز وجود دارند یا خیر. هیچ کاری بدون مشکل نخواهد بود و این قضیه نیز مستثنی نیست. زمانی که آب دریا تصفیه می‌شود، در پشت غشاهای نیمه تراوا دستگاه به کار گرفته‌شده، شوری بسیار زیادی می‌ماند. در صورتی که این آب شور دوباره به دریاها برگردد، شاهد به خطر افتادن زیست بوم آبزیان خواهید بود. همچنین اگر این آب به طبیعت برگردد، در آن صورت برای گیاهان و خاک مشکل ایجاد خواهد شد.
مورد دیگری که باید در این باره ذکر کنیم این بوده که در زمان وارد شدن آب به دستگاه تصفیه آب، با فشار بسیار بالایی به درون آن پمپ خواهد شد. این آب محل زندگی ماهیان، سخت پوستان و به طور کلی موجودات ریزی هستند که تشکیل‌دهنده زنجیره غذایی هستند. به همین علت زمانی که تحت فشار قوی آب قرار می‌گیرند، به صورت کامل از بین می‌روند. به همین علت اگر این فرایند ادامه‌‌دار باشد، در آینده‌ای نه چندان دور شاهد از بین رفتن و به عبارتی به خطر افتادن حیات آبزیان خواهیم بود.
سخن آخر
در این مطلب سعی کردیم تا شما را با دستگاه تصفیه آب دریایی یا آب‌شیرین‌کن آشنا کنیم. این دستگاه‌ها علاوه بر مزیت‌ها و کاربردهایی که دارند، یک سری از معایب را نیز به خود اختصاص داده‌اند که در این مطلب به صورت کامل آن‌ها را تحت پوشش قرار دادیم.
