عملية تحلية مياه البحر بطريقة التناضح العكسي

تحلية مياه البحر هي تقنية وعملية للحصول على المياه العذبة من مياه البحر، وهي ذات أهمية كبيرة للمناطق التي تعاني من شح المياه. توجد حاليًا طريقتان رئيسيتان لتحلية مياه البحر على نطاق واسع: التقطير والتناضح العكسي. سوف تركز هذه المقالة على عملية تحلية مياه البحر بالتناضح العكسي.

عملية تحلية مياه البحر بالتناضح العكسي

الخطوات العملية الرئيسية ل تحلية مياه البحر بالتناضح العكسي يشمل:

تناول مياه البحر والمعالجة المسبقة

1. سحب مياه البحر: حفر الآبار أو بناء مرافق سحب على شاطئ البحر لإدخال مياه البحر في نظام المعالجة المسبقة.

2. التطهير وإزالة الطحالب: أضف عوامل كيميائية مثل الكلور السائل أو هيبوكلوريت الصوديوم أو كبريتات النحاس إلى مياه البحر الداخلة للقضاء على الكائنات الحية الدقيقة والبكتيريا والطحالب. تمنع هذه الخطوة التلوث البيولوجي من التأثير على التشغيل العادي للمعدات وخطوط الأنابيب اللاحقة.

3. التخثر والترسيب: أضف مواد التخثر لجعل المواد الصلبة العالقة والجسيمات الغروية في مياه البحر تتجمع في جزيئات أكبر وتستقر.

4. الترشيح متعدد الوسائط: تمر مياه البحر بعد التخثر والترسيب عبر مرشحات متعددة الوسائط لإزالة المواد الصلبة والجزيئات الصغيرة العالقة بشكل أكبر، مما يحسن جودة المياه.

5. التدفئة وضبط درجة الحرارة: قم بتسخين مياه البحر المعالجة إلى 20 درجة مئوية - 30 درجة مئوية لتحسين كفاءة التناضح العكسي.

المعالجة الكيميائية

6. إضافة مثبط التكلس: نظرًا للصلابة والقلوية العالية لمياه البحر، فهي عرضة للتقشر في المعدات. يمكن أن تؤدي إضافة مثبطات التكلس إلى منع التحجيم وضمان التشغيل المستقر للنظام على المدى الطويل.

7. إضافة عامل الاختزال: نظرًا لإضافة المواد المؤكسدة أثناء عملية التطهير، يجب إضافة عوامل الاختزال قبل الدخول إلى نظام التناضح العكسي لتقليل محتوى الكلور المتبقي إلى أقل من 0.1 جزء في المليون (أو ORP)<200 مللي فولت) لحماية أغشية التناضح العكسي.

الترشيح الأمني

8. الترشيح الآمن: استخدم مرشحات الأمان المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L مع حجم مسام خرطوشة الفلتر يبلغ عادةً 5μm لتصفية الشوائب الجسيمية التي يزيد قطرها عن 5μm، مما يحمي مضخات الضغط العالي اللاحقة وأجهزة استعادة الطاقة وعناصر غشاء التناضح العكسي.

مضخة الضغط العالي واستعادة الطاقة

9. مضخة الضغط العالي: تستخدم مضخات الضغط العالي لضغط مياه البحر المعالجة إلى 5-7MPa، مما يوفر الضغط المطلوب لعملية التناضح العكسي.

10. استعادة الطاقة: استخدام أجهزة استعادة الطاقة مثل التوربينات الهيدروليكية للاستفادة من ضغط مياه البحر المركزة التي يتم تفريغها من التناضح العكسي، مما يزيد من ضغط المياه الداخلة بحوالي 30٪، مما يقلل من استهلاك الطاقة وتكاليف التشغيل.

عملية التناضح العكسي

11. الفصل بالتناضح العكسي: تدخل مياه البحر المضغوطة إلى وحدة التناضح العكسي، حيث يتم فصل جزيئات الماء عن جزيئات الملح عبر أغشية شبه نفاذة. يمر الماء النقي عبر الغشاء كماء منتج، بينما يتم تصريف مياه البحر المركزة من الجانب الآخر.

12. عناصر غشاء التناضح العكسي: اختيار أغشية التناضح العكسي عالية الأداء المناسبة لتحلية مياه البحر، والتي تتميز برفض الملح العالي، ومقاومة الضغط، ومقاومة الأكسدة، ومقاومة الأوساخ.

معالجة مياه المنتج

13. تعديل الرقم الهيدروجيني: ضبط قيمة الرقم الهيدروجيني لماء منتج التناضح العكسي لجعله مناسبًا لاستخدامات محددة.

14. التمعدن: إذا لزم الأمر، قم بإجراء معالجة التمعدن على الماء المنتج لضبط جودة المياه.

التحكم في النظام ومراقبته

15. التحكم الآلي: استخدم وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) لبناء نظام تحكم مع أخذ العينات الموزعة والمراقبة المركزية.

16. مراقبة المعلمات: مراقبة في الوقت الحقيقي لضغط النظام، ومعدل التدفق، والموصلية، وغيرها من المعلمات، مع مفاتيح حماية الضغط العالي والمنخفض وأجهزة التبديل التلقائي.

17. التحكم في التردد المتغير: تطبيق التحكم في التردد المتغير على مضخات الضغط العالي، لتحقيق بداية سلسة وتوقف سلس، وتوفير الطاقة، وحماية المعدات.

18. التنظيف التلقائي: قم بإجراء التنظيف التلقائي بالضغط المنخفض قبل وبعد بدء التشغيل وإيقاف التشغيل لتحل محل مياه البحر المركزة وحماية أسطح الأغشية من التلوث.

19. إدارة البيانات: عرض وتخزين وتحليل وطباعة معلمات النظام مثل درجة الحرارة ومعدل التدفق وجودة المياه وإنتاج المياه.

مميزات وعيوب تحلية مياه البحر بالتناضح العكسي

المزايا

1. استهلاك منخفض للطاقة: لا تتضمن عملية التناضح العكسي أي تغيير في الطور، حيث يتراوح استهلاك الكهرباء من 3.0 إلى 5.5 كيلو وات في الساعة فقط لكل طن من الماء.

2. المعدات المدمجة: للتركيب مساحة صغيرة، ومناسبة لتطبيقات بمقاييس مختلفة.

3. عملية سهلة: تشغيل النظام وصيانته بسيط نسبيًا.

4. قدرة عالية على التكيف: يمكن تعديل مقياس إنتاج المياه بمرونة حسب الطلب.

العيوب

1. ارتفاع تكلفة الغشاء: تكلفة مواد غشاء التناضح العكسي مرتفعة نسبيًا، مما يؤثر على تكاليف التشغيل.

2. متطلبات المعالجة المسبقة الصارمة: تتطلب المتطلبات العالية لجودة المياه الداخلة عمليات معالجة مسبقة معقدة.

3. جودة مياه المنتج: يكون محتوى الملح في مياه المنتج عمومًا أعلى من 50 ملجم/لتر، وهو أقل من ذلك الموجود في طرق التقطير.

4. تلوث الأغشية وقشورها: أغشية التناضح العكسي عرضة للتلوث والقشور، مما يتطلب التنظيف والاستبدال بشكل منتظم.

تحلية مياه البحر بالتناضح العكسي أصبحت التكنولوجيا إحدى التقنيات السائدة لتحلية مياه البحر بسبب استهلاكها المنخفض للطاقة ومعداتها المدمجة. ومع التقدم المستمر في تكنولوجيا المواد الغشائية والتحسينات في عمليات المعالجة المسبقة، ستتحسن الكفاءة والجدوى الاقتصادية لتحلية مياه البحر بالتناضح العكسي. ومع ذلك، عند التطبيق، لا يزال يتعين الاهتمام بأهمية المعالجة المسبقة والوقاية والسيطرة على قاذورات الأغشية ومشكلات التحجيم لضمان التشغيل المستقر للنظام على المدى الطويل.

في المستقبل، سوف يتجه تطوير تكنولوجيا تحلية مياه البحر نحو اتجاهات أكثر كفاءة وصديقة للبيئة واقتصادية. وبالاقتران مع التقنيات الجديدة مثل الطاقة المتجددة والتحكم الذكي، ستقدم تحلية مياه البحر مساهمات أكبر للتخفيف من مشاكل نقص المياه العالمية.