طرق تحلية مياه البحر و مميزاتها

أكثر من 97٪ من المياه الموجودة على الأرض غير صالحة للاستهلاك البشري بسبب ملوحتها.
تنقية هذه المياه المالحة تبشر بتوفير موارد مائية غير محدودة تقريبًا للحضارات البشرية في المناطق الساحلية. ومع ذلك ، فإن تنقية مياه البحر عملية مكلفة وتستهلك الكثير من الطاقة وغالباً ما يكون لها آثار سلبية كبيرة على النظم البيئية. على الرغم من هذه العيوب ، يمكن أن تكون تحلية المياه خيارًا تقنيًا مناسبًا في ظروف معينة. تستمر التطورات التكنولوجية في خفض التكاليف الاقتصادية والبيئية لتحلية المياه.

مقدمة عن تحلية مياه البحر:

تحلية مياه البحر هي عملية يتم فيها إزالة الملح ومكونات أخرى لإنتاج مياه نقية. يعتمد ما يقرب من 75 مليون شخص في جميع أنحاء العالم على تحلية المياه ومن المتوقع أن يزداد هذا العدد مع تعرض موارد المياه العذبة للإجهاد بسبب النمو السكاني وانتقال ملايين آخرين إلى المدن الساحلية ذات موارد المياه العذبة غير الكافية (Khawaji et al. ، 2008). تستخدم تحلية المياه على نطاق واسع في المناطق القاحلة ؛ يقع أكثر من نصف قدرة تحلية المياه في العالم (الحجم) في منطقة الشرق الأوسط وشمال إفريقيا. تمثل مياه البحر أكثر من 50٪ من مصادر تحلية المياه في جميع أنحاء العالم. ومع ذلك ، اعتبارًا من عام 2005 في الولايات المتحدة ، تستخدم 7٪ فقط من محطات تحلية المياه مياه البحر. تشكل المياه معتدلة الملوحة غالبية مياه المصدر لتحلية المياه ، ويتكون معظم الباقي من مياه الأنهار ومياه الصرف الصحي.

ينتج عن تحلية المياه تياران من المياه: (1) ماء منتج نقي و (2) تيار نفايات عالي التركيز أو محلول ملحي.

طرق تحلية مياه البحر:

هناك ثلاث طرق لتحلية المياه:
1-التبخر: طريقة للحصول على المياه العذبة عن طريق تكثيف البخار الناتج عن تبخر مياه البحر.
2-التناضح العكسي: طريقة للحصول على المياه العذبة عن طريق تصفية مياه البحر تحت الضغط باستخدام غشاء شبه منفذ لا يمكن لمياه البحر أن تمر من خلاله.
3-الديلزة الكهربائية: طريقة للحصول على المياه العذبة باستخدام غشاء خاص يمكنه فصل مياه البحر إلى مخفف وتركيز ، ثم استخراج المياه العذبة من المخفف. هذا في مرحلة البحث التجريبي.
يتم إدخال محطات تحلية المياه في منطقة الشرق الأوسط والبحر الأبيض المتوسط ، وتنتشر طريقة التناضح العكسي على وجه الخصوص بسرعة.

وحدة تحلية تعمل بالطاقة الشمسية:

هي جهاز يحول المياه المالحة إلى مياه شرب عن طريق تحويل طاقة الشمس إلى حرارة ، بشكل مباشر أو غير مباشر ، لدفع عملية التحلية. تحاكي تحلية المياه بالطاقة الشمسية دورة المياه الطبيعية للأرض (العملية التي تولد هطول الأمطار) وقد مارسها البشر كعملية بدائية لمعالجة المياه منذ زمن الإغريق القدماء.

الطريقة المباشرة للتحلية بالطاقة الشمسية:

يكون تصميم الوحدة المباشرة غير مكلف و بسيط يتم تسخين المياه المالحة في وحدة التحلية بواسطة الشمس ، وتحويل السائل إلى بخار ماء (غاز). أثناء تسخينه ، يرتفع بخار الماء إلى أعلى الوحدة ، ويتجمع على الغطاء الداخلي ، ويتكثف مرة أخرى إلى السائل مثل الماء العذب في حاوية تجميع منفصلة. لا يمكن أن يتحول الملح إلى غاز ، وبالتالي يبقى في الوحدة الأصلية. تعمل التحلية الشمسية المباشرة بشكل جيد للتنقية ، ولكن نظرًا لانخفاض درجة حرارة التشغيل للوحدة ، لا تنتج الكثير من المياه يوميًا.

الطريقة غير المباشرة لتحلية المياه بالطاقة الشمسية:

الناتج من وحدة تحلية المياه بالطاقة الشمسية المباشرة منخفض جدًا بحيث لا يمكن استخدامه في عملية تجارية. لذلك ، يجب استخدام طرق تحلية المياه بالطاقة الشمسية غير المباشرة لزيادة إنتاج المياه العذبة. تجمع التحلية الشمسية غير المباشرة بين تقنيتين مختلفتين: جمع الطاقة الشمسية (من خلال استخدام الألواح الكهروضوئية) يقترن بطريقة تحلية مثبتة مثل التقطير متعدد المراحل (MSF). أو التبخر متعدد التأثير (MEE) ، أو التناضح العكسي (RO). يمكن أن يساعد استخدام الطاقة الشمسية المتجددة كمصدر إضافي للحرارة في القضاء على استهلاك الطاقة للوقود الأحفوري. مما يقلل بشكل كبير من تكاليف التشغيل ويجعل محطات التحلية التجارية قابلة للتطبيق.

أمثلة على تحلية مياه البحر:

الحالة الأولى :محطة تحلية مياه البحر Uminonakamichi Nata (وكالة محطات المياه في مقاطعة فوكوكا)
تمتلك منطقة فوكوكا مساحة محدودة من الأراضي الصالحة للسدود. كم أن لديها عدد قليل من الأنهار الكبيرة، ويؤدي الاتجاه المتناقص في هطول الأمطار السنوي إلى جفاف متكرر. ازداد الطلب على المياه بسرعة مع التوسع الحضري وتزايد عدد السكان ، مما خلق تحديات في العثور على موارد مائية جديدة.
في هذا السياق ، بدأت منطقة فوكوكا في تطوير محطات تحلية المياه كجزء من الجهود المبذولة لتلبية احتياجاتها من المياه.
الحالة الثانية : نظام تحلية مياه البحر القائم على غاز المداخن (NTPC Simhadri & NETRA)
لمحطة التجريبية لتحلية مياه البحر القائمة على غاز المداخن هي نظام تحلية مبتكر منخفض الكربون. هذا النبات هو الأول من نوعه في الهند. في هذا المرفق ، يتم استخدام الحرارة المهدرة من غاز المداخن الخارج في محطة توليد الطاقة التي تعمل بالوقود الأحفوري لتقطير مياه البحر بدلاً من البخار أو الكهرباء كما هو مستخدم في نظام التحلية التقليدي.

مزايا تحلية مياه البحر:

• يمكن أن تساعد تحلية المياه في التكيف مع تغير المناخ، وذلك في المقام الأول من خلال تنويع إمدادات المياه، والقدرة على التكيف مع تدهور نوعية المياه. يمكن أن يوفر تنويع إمدادات المياه مصادر بديلة، أو تكميلية للمياه عندما تكون موارد المياه الحالية غير كافية. توفر تقنيات تحلية المياه أيضًا مرونة في تدهور جودة المياه، لأنها يمكن أن تنتج مياه نقية للغاية ، حتى من مصادر المياه شديدة التلوث.
• يعد الوصول إلى إمدادات كافية من المياه العذبة للشرب والاستخدام المنزلي ،التجاري والصناعي أمرًا ضروريًا للصحة والرفاهية والتنمية الاقتصادية، ويمكن أن توفر تحلية المياه إمكانية الوصول إلى المياه للمناطق التي يُحتمل أن تعاني من الإجهاد المائي أو المناطق القاحلة. في العديد من الأماكن ، يمكن أن توفر عمليات تحلية المياه إمكانية الوصول إلى المياه المالحة الوفيرة،و التي كانت غير صالحة للاستعمال في السابق.
• يوفر مياه شرب آمنة بسبب الجودة العالية للمياه الناتجة. يمكنها أيضًا توفير المياه لقطاعات أخرى مثل الصناعات التي تحتاج إلى مصادر مياه نقية جدًا مثل الأدوية.

عيوب تحلية مياه البحر:

1-تشمل العوائق الرئيسية لعمليات التحلية الحالية التكاليف ومتطلبات الطاقة والآثار البيئية. تشمل التأثيرات البيئية التخلص من مجاري النفايات المركزة وتأثيرات المآخذ والنزول على النظم البيئية المحلية. يتم تناول هذه بمزيد من التفصيل تحت حواجز التنفيذ

2-ستسهم الطلبات الكبيرة على الطاقة لعمليات التحلية الحالية في انبعاثات غازات الاحتباس الحراري. ويمكن أن تعرقل جهود التخفيف من آثار تغير المناخ.

للمزيد اقرأ:

solar-powered desalination unit | Description, Types, & Uses