تصفیه آب دریایی

تصفیه آب دریا یا تصفیه آب شور فرایندی است که طی آب‌های دریایی و شور به آب‌های قابل مصرف در حوزه‌های کشاورزی، خانگی ، صنعتی و … می‌شوند. ۹۹ درصد از منابع آب شیرین موجود در کره‌ی زمین به شکل‌ یخچال‌های طبیعی وغیر قابل دسترس هستند. تنها ۱ درصد از این منابع برای جانداران قابل استفاده است که به صورت کاملاً نامتوازن در سطح کره‌ی زمین وجود دارد. از طرفی با وجود رشد روز افزون جمعیت، و افزایش روزافزون آلاینده های شیمیایی موجود در محیط زیست، این منابع نیز پاسخگوی نیاز تمام جهانیان نخواهند بود.

تصفیه و شیرین کردن آب دریا

تصفیه آب دریاها و آب‌های لب شور و شیرین کردن آن‌ها یکی از متداول ترین راه‌های رفع نیاز بشر به آب شیرین است. استفاده از روش‌های تصفیه آب دریا و شیرین سازی در سراسر جهان و به خصوص کشورهایی که به منابع آب شیرین دسترسی ندارند، به سرعت در حال گسترش است.

تصفیه آب دریاها به روش‌های زیر انجام می‌گیرد:

• تصفیه آب دریا به روش حرارتی
• تصفیه آب دریا به روش الکترودیالیز
• تصفیه آب دریا به روش اسمز معکوس یا RO

مزایای روش اسمز معکوس

• عدم نیاز به انرژی حرارتی
• عدم نیاز به املاح افزودنی
• هزینه مقرون به صرفه
• کارایی بالا

مصرف انرژی در آب شیرین کن دریایی اسمز معکوس

آب شیرین کن اسمز معکوس نسبت به سایر روش‌های حرارتی و الکترودیالیز از نظر اقتصادی و مصرف انرژی بهینه تر است اما همچنان مصرف انرژی توسط این سیستم یک معضل اساسی است.

جهت کاهش هزینه‌های اولیه، هزینه‌های جاری و نگهداری و مقرون به صرفه‌تر شدن این روش مهندسین بسیار تلاش کرده‌اند چرا که اسفتاده از این روش با توجه به نیاز روز افزون انسان به آب، به صورت در حال گسترش است.

یکی از این راه‌ها استفاده از سیستم توربو شارژر در دستگاه تصفیه آب دریایی اسمز معکوس است. در این روش از فشار پساب سیستم که محلولی بسیار غلیظ، شور و سنگین است استفاده می‌شود تا آب ورودی با فشار بالاتری به ممبران وارد شود.

این کار باعث می‌شود نیاز کمتری به استفاده از پمپ های فشار قوی بزرگ باشد و در نتیجه میزان مصرف انرژی را به صورت چشمگیری و چیزی بین ۲۵ الی ۴۰ درصد کاهش می‌دهد.

موارد استفاده از تصفیه آب دریایی

1. تبدیل آب شور دریا به آب شرب (شیرین) به خصوص در کشورهایی که دسترسی به منابع آب شیرین ندارد، مانند عربستان صعودی
2. تأمین آب مورد نیاز در مصارف دامپروری جهت رشد بهتر و سریع‌تر دام و طیور
3. تامین آب مناسب برای استفاده در مصارف کشاورزی، گلخانه ای
4. تامین آب مورد نیاز کارخانجات داروسازی، آرایشی- بهداشتی، مواد غذایی
5. تامین آب مورد نیاز کارخانه های پتروشیمی، نساجی، کاغذ و رنگ سازی
6. تولید آب مصرفی نیروگاه‌های بخار، دکل‌های نفتی و سیکل ترکیبی جهت تأمین آب آشامیدنی و شستشو
7. کشتی‌ها
8. تأمین آب دستگاه های دیالیز در بیمارستان‌ها
9. بازیافت پسابهای صنعتی
10. نمک زدایی از آب دریا جهت تأمین آب مصرفی در اسکله‌های دریایی
11. شیرین سازی و تصفیه آب مصرفی ناوهای جنگی، نظامی و جزیره‌ها

چگونگی عملکرد سیستم اسمز معکوس

بعد از اینکه آب دریا مراحل پیش تصفیه بالا را پشت سر گذاشت، حالا وارد سیستم شیرین سازی اسمز معکوس می‌شود.

درحالت عادی اگر در دو سمت یک ممبران یا غشای نیمه تراوا دو محلول با میزان غلظت متفاوت داشته باشیم، محلول رقیق‌تر به سمت محلول غلیظ‌تر به حرکت در می آید. به این پدیده طبیعی اسمز گویند.

در سیستم تصفیه اسمز معکوس، فشاری معکوس به دو محلول وارد می‌شود تا محلول غلیظ‌تر را وادار به حرکت به سمت محلول رقیق‌تر کند. این محلول غلیظ‌تر در راه رسیدن به محلول رقیق‌تر از ممبران که دارای منافذ بسیار ریز است، عبور می‌کند. این ممبران به گونه‌ی طراحی شده است که مولکول‌های آب از آن عبور می‌کنند ولی ماده‌های محلول در آب مثل یون‌های نمک عبور داده نمی‌شوند. به این ترتیب آب تصفیه و نمک زدایی می‌شود.

جهت تأمین فشار اسمزی دستگاه که باید از فشار اسمزی آب دریا بیشتر باشد باید از پمپ‌های فشار قوی در دستگاه‌های RO استفاده کرد. در واقع برای پمپاژ آب با فشار بسیار زیاد به سمت ممبران سیستم تصفیه اسمز معکوس استفاده از پمپ‌های فشار قوی اجتناب ناپذیر است. معمولاً از پمپ‌های گریز از مرکز (پمپ‌های پیستونی) و یا نوعی از پمپ جابه‌جایی مثبت در تجهیز سیستم‌های اسمز معکوس استفاده می‌شود.

فیلتر ممبران به کار رفته در سیستم اسمز معکوس از اصلی‌ترین تجهیزات به کار رفته در آن محسوب می‌شود و استفاده درست از آن به منظور افزایش طول عمر ممبران به طور چشم‌گیری در کاهش هزینه‌های نگهداری این سیستم تأثیر گذار است. استفاده از سیستم‌های پیش تصفیه با عملکرد مناسب، بررسی منظم فولینگ ممبران، استفاده از مواد شیمیایی مناسب و … از راه‌های افزایش طول عمر فیلتر ممبران است.