انواع آب شیرین کن صنعتی – غشایی و حرارتی

سازمان ملل پیش‌بینی کرده که ۱۴ درصد از جمعیت جهان تا سال ۲۰۲۵ با فقدان آب مواجه می‌شوند. در حال حاضر نیز حدود ۱ درصد از جمعیت جهان برای تامین آب روزانه خود به آب شیرین کن‌ها وابسته هستند. در ایران نیز از آب شیرین کن صنعتی برای رفع کمبود آب استفاده می‌شود. ولی انواع آب شیرین کن صنعتی کدام‌اند؟ اگر شما نیز با چنین سوالی مواجه هستید در ادامه این مطلب با ما همراه باشید.

شیرین سازی آب (desalination) فرآیندی است که مواد معدنی را از آب شور، مانند آب دریا، جدا می‌کند. آب نمک زدایی شده برای مصرف شرب و یا آبیاری (irrigation) مورد استفاده قرار می‌گیرد.

۱- ضرورت استفاده از آب شیرین کن

در سال ۲۰۱۵ طبق برآورد انجمن جهانی نمک زدایی، در سراسر جهان بیش از ۱۸۴۰۰ واحد شیرین‌ سازی در حال بهره‌برداری بوده که ظرفیت کلی آن‌ها حدود ۸۷ میلیون متر مکعب در روز برآورد شده است. این مقدار آب تولید شده نیاز ۳۰۰ میلیون نفر را برآورده می‌کند.با توجه به اینکه در سال ۲۰۱۳ ظرفیت تولید جهانی حدود ۷۸ میلیون متر مکعب بوده است، افزایش چشمگیر ۱۲ درصدی را در عرض دو سال شاهد هستیم. و این جز ضرورت استفاده از آب شیرین کن ها برای تولید آب مورد نیاز بشر هیچ معنی دیگری نمی‌تواند داشته باشد. دسترسی به منابع فراوان انرژی فسیلی در کشورهای خاورمیانه به همراه دسترسی بی‌نظیر به دریاهای آزاد در این منطقه، احداث مجتمع‌های وسیع نمک زدایی را ممکن کرده است.

آب شیرین کن دریایی در خاورمیانه

در سال ۲۰۱۴ بزرگ‌ترین پروژه آب شیرین کن در عربستان با نام راس الخیر ظرفیت تولید بیش از ۱ میلیون متر مکعب آب شیرین در روز را داشت. ولی این رکورد به وسیله یک واحد وسیع‌تر در ایالت کالیفرنیای آمریکا شکسته شده است. فاز دوم واحد آب شیرین کن جبل علی در امارات توانایی تولید ۳۰۰ میلیون متر مکعب آب شیرین در سال را دارد

۲- انواع آب شیرین کن صنعتی

بطور کلی آب شیرین کن ها را می‌توان به در دو نوع کلی دسته بندی کرد:‌ روش‌های حرارتی که برای انجام نمک زدایی نیازمند انرژی گرمایی و حرارت هستند، و روش‌‌های مبتنی بر فرآیندهای غشایی که از نیرو محرکه فشار هیدرولیکی استفاده می‌کنند.

سیستم‌های نمک زدایی حرارتی انواع مختلفی دارند، ولی تقطیر فلش چند مرحله‌ای و تقطیر چند اثره از مهم‌ترین‌ و پرکاربرد ترین انواع آن هستند.

تقطیر فلش چند مرحله‌ای

تقطیر فلش چند مرحله‌ای (Multi-Stage Flash Distillation) یا MSF یکی از انواع آب شیرین کن های حرارتی است که در آن آب تبخیر شده و به وسیله تقطیر ناگهانی از آب دریا جدا می‌شود. انرژی آزاد شده از میعان بخار آب در هر مرحله برای تامین انرژی مرحله بعد استفاده می‌شود.

تقطیر چند اثره

تقطیر چند اثره (Multiple Effect Distillation) یا MED به وسیله تعدادی از مراحل به نام اثر (effect) کار می‌کند. آب ورودی بر روی لوله‌هایی که در راستای افقی یا عمودی قرار دارند اسپری و گرم می‌شود تا به بخار تبدیل شود. پس از آن بخار تولید شده برای گرم کردن حجم بیشتری از آب دریا استفاده می‌شود. برای افزایش کارآمدی این سیستم می‌توان واحد نمک زدایی را کنار نیروگاه‌ احداث کرد و از بخار تولید شده در نیروگاه برای گرم کردن آب دریا استفاده کرد. در این نوع از آب شیرین کن با محدودیت‌هایی نظیر بیشینه دما و بیشینه تعداد اثر مواجه هستیم.

آب شیرین کن غشایی

در آب شیرین کن‌های غشایی از یک غشای نیمه تراوا (semipermeable membrane) برای جداسازی نمک از آب دریا استفاده می‌شود. به طور معمول آب شیرین کن غشایی نسبت به سیستم‌های حرارتی انرژی کم‌تری مصرف می‌کند، که این منجر به کاهش کلی هزینه آب شیرین تولیدی می‌شود. یکی از پرکاربرد ترین انواع این سیستم‌ها آب شیرین کن اسمز معکوس است.

از سال ۲۰۰۴، بیش از ۸۵ درصد از آب تولید شده در جهان از طریق نمک زدایی با استفاده از اسمز معکوس انجام شده است.

۳- ملاحظات مربوط به آب شیرین کن ها

فرآیند آب شیرین کن انرژی بسیار زیادی مصرف می‌کند. هزینه انرژی بیشترین سهم هزینه‌های عملیاتی یک واحد آب شیرین کن را شامل می‌شود. از آن‌جایی که قیمت انرژی بسیار ناپایدار است، هزینه‌های عملیاتی واقعی می‌توانند تغییرات زیادی کنند.

نخستین اولویت اقتصادی در مناطقی از جهان که با کمبود آب مواجه هستند کنترل مصرف، افزایش بهره‌وری و حفاظت از منابع آب شیرین موجود است. بازیافت پساب‌ها برای آب‌یاری و استفاده‌های صنعتی در مقایسه با روش شیرین‌سازی، مزیت‌های بیشتری دارد.