دستگاه تصفیه آب دریایی

به علت نبود دستگاه تصفیه آب دریایی، نمک زدایی آب شور دریا در قرن های گذشته به روش های سنتی با استفاده از عمل تقطیر انجام می پذیرفت. بسیاری از قسمت های مهم کشورهای جهان مانند شهرداری ها، ارگان های نظامی، کشتی رانی ها، بیمارستان ها و صنعت کشاورزی به دلیل عدم دسترسی به منابع طبیعی آب شیرین و دانش کافی در حوزه فن آوری نمک زدایی آب شور دریا نیازمند تولید آب شیرین، توسط دستگاه آب شیرین کن دریایی (دستگاه تصفیه آب دریایی) می باشند. به همین دلیل دستگاه آب شیرین کن دریایی توسعه صنعتی و تجاری را برای مناطقی از دنیا که دسترسی به آب شرب در آن مناطق بی فایده باقی مانده بود، به ارمغان آورده است. دستگاه تصفیه آب دریایی به روش اسمز معکوس علاوه بر تکنولوژی نوین نمک زدایی و دسترسی به منابع آب تازه موجب افزایش سلامت و رفاه بسیاری از مردم دنیا شده است. دستگاه های آب شیرین کنبرای اولین بار توسط نیروهای دریایی طراحی و مورد استفاده قرار گرفته بود که در آن زمان جهت تهیه آب شرب از روش تقطیر آب شور برای رفع نیاز خود استفاده می نمودند که در بسیاری از مواقع با بهره گیری از انرژی گرمایی زائد موتور کشتی به تولید آب شیرین می پرداختند. این عمل نیازمند صرف انرژی زیاد در موقعیت های خاصی بود در حالی که با روی کار آمدن دستگاه های تصفیه آب دریایی علاوه بر حذف محدودیت های مکانی توجیح اقتصادی تولید آب شرب و امکان پذیر شدن برنامه ی کاربردی حاصل شده است. امروزه در بسیاری از نقاط جهان نمک زدایی آب دریا برای تبدیل به آب شرب توسط فرایند اسمز معکوس انجام می شود، که در این فرایند آب دریا توسط غشاء نیمه تراوا تحت فشاری با شرایط جریان پیوسته قرار گرفته و حذف مقدار بسیار زیادی از نمک آب دریا مستلزم استفاده از فشار عملیاتی برای اسمز معکوس بین 60-70 بار می باشد. در این فرایند بسیاری از ناخالصی محلول در آب از بین رفته و حدود 99.5٪ از کل نمک آب دریا حذف می شود. و تمامی ناخالصی های آب دریا (پساب RO) از سمتی دیگر به فاضلاب هدایت می شود. در فرایند اسمز معکوس با در نظر گرفتن شرایط و موقعیت های مورد استفاده تجهیزات بسیاری از جمله پیش تصفیه های آب (انواع فیلتراسیون آب)، روش های ضد عفونی آب ( مانند دستگاه ازن ژنراتور، دستگاه اشعه فرا بنفش، تزریق گاز کلر و نور مستقیم خورشید)، تزریق مواد شیمیایی و غشاء های نیمه تراوا و ... برای تولید آب شرب مورد استفاده قرار می گیرند. درک نیازهای مشتریان در طراحی مناسب یک دستگاه تصفیه آب دریایی موجب پاکسازی محتوای بالای نمک آب دریا، از بین بردن درجه بالایی از کدورت آب، حذف خورنده ها و همچنین حذف تمامی میکرو ارگانیسم های موجود در آن خواهد شد. با استفاده از تکنولوژی های جدید در تولید دستگاه تصفیه آب صنعتی بازیابی انرژی و استفاده از حداقل انرژی در تصفیه آب شور دریا موجب کاهش هزینه های مصرف کننده ها نیز گردیده است. در آینده ای نه چندان دور شاهد مصرف عمده ای از دستگاه های تصفیه آب دریا خواهیم بود. مشکل کمبود آب آشامیدن و افزایش خشکسالی در بسیاری از نقاط جهان و به ویژه مناطق ساحلی نقش حائز اهمیت سیستم های آب شیرین کن را بیشتر از قبل برای بخش های مهمی مانند شهرداری ها، اقامتگاه، هتل ها، بیمارستان ها، کارخانجات، کشتی ها و سازمانهای نظامی و دولتی به روی کار خواهد آورد. طراحی مناسب مطابق با استاندارد های بین المللی، کاهش تمامی هزینه های ساخت، اجرا، خدمات پس از فروش، تعمیر و نگهداری دستگاه تصفیه آب چشم اندازی بزرگ در راستای درک نیازهای مصرف کنندگان و تولید آب با کیفیت از اهداف مهم ماست. حتی با وجود تمام آب اقیانوس ها و دریاچه های کره زمین، مردم دنیا برای تامین آب شرب به کمتر از نیم درصد آب شیرین نیازمندد. با توجه به تحقیقات علمی انجام شده در حال حاضر 960 مایل مکعب (4000 کیلومتر مکعب) از آب شیرین کره زمین در یک سال استفاده میشود، بنابراین به اندازه کافی آب وجود ولی مشکل بزرگ در تامین آب شرب صرف مقدار زیادی انرژی برای نمک زدایی آب شور دریا و اقیانوس ها می باشد. انرژی مصرفی و فن آوری نمک زدایی آب هر دو بسیار پر هزینه می باشند، ولی با ارائه سیاستهای خاص کاری در زمینه تصفیه آب دریا میتوان هزینه ها را به حداقل رساند تا بتوان شهر ها و مناطقی که کمبود آب شیرین دارند را جهت خرید و سفارش دستگاه آب شیرین کن دریایی ترغیب نمود. به عنوان مثال با توجه به اینکه مجموع جامدات محلول در آب (TDS) در دریای خلیج فارس حدود 45 هزار ppm می باشد (بالاترین سختی آب دنیا) می توان قبل از استفاده مستقیم از آب دریا جهت تصفیه ابتدا از طریق بستر رودخانه و یا حفاری چاه هایی در نزدیکی ساحل سختی آب و هدایت الکتریکی آب را کاهش داده سپس از طریق فیلتراسیون های متفاوت در مرحله دوم نیز این عمل را تشدید بخشیده و در نهایت آب با سختی کاهش یافته را به سمت دستگاه آب شیرین کن هدایت نماییم تا هم استهلاک دستگاه به حداقل برسد و همچنین هزینه های ساخت کاهش یابد. با توجه به ارئه آمار انجمن بین المللی نمک زدایی از سال 2007 تا به امروز حدود 13000 واحد نمک زدایی فعال در سراسر جهان وجود دارد. این واحد ها در روز حدود 14.7 میلیارد گالن (55.6 میلیارد لیتر) آب شور را با استفاده از دستگاه تصفیه آب به آب قابل شرب تبدیل می نمایند. ولی همچنان آب مصرفی و آب آشامیدن برای صنایع مختلف از جمله کارخانجات و صنعت کشاورزی بسیاری از کشور های دنیا با کمبود مواجه می باشد بطور مثال کشوری مانند عربستان سعودی، که در آن انرژی نفت ارزانتر از آب می باشد صنعت کشاورزی با مشکلات شدیدی گریبانگیر شده است. دو روش اصلی برای نمک زدایی آب شور وجود دارد: تقطیر حرارتی و جداسازی غشایی، روش تقطیر حرارتی به این صورت می باشد که در آن ابتدا با استفاده از حرارت، آب شور به نقطه جوش رسیده و تبدیل به بخار شده و سپس طی فرایندی بخار حاصله با خنک کننده های فشرده به آب بدون نمک مبدل میگردد. و اما رایج ترین نوع نمک زدایی آب شور استفاده از جداسازی غشایی است که فرایند اسمز معکوس نامیده می شود. در این روش آب دریا از طریق یک غشاء نیمه تراوا با فشار بسیار بالا نمک زدایی می شود. از آنجا که فن آوری اسمز معکوس به طور معمول نیاز به صرف انرژی کمتر در مقایسه با روش تقطیر حرارتی می باشد در حال حاضر جهت تامین آب شرب از این روش استفاده می شود. بنابر این با توجه به جمعیت رو به افزایش جهان و تامین آب شرب مصرفی و همچنین وجود موانع اقتصادی و زیست محیطی و استفاده بیش از حد آب های زیر زمینی و آب های پشت سد ها و رودخانه ها در آینده ای نزدیک شاهد نقش کاربردی و چشمگیر دستگاه های تصفیه آب شور خواهیم بود.

جدول زیر نمایانگر عملکرد نمونه ای از یک سیستم اسمز معکوس (دستگاه آب شیرین کن دریایی) جهت تبدیل آب دریا به آب شرب می باشد :              

دستگاه تصفیه آب دریایی