شيرين سازي آب دريا به دليل مصرف انرژي ، معمولاً هزينه بيشتري نسبت به آب شيرين حاصل از آبهاي سطحي يا آبهاي زيرزميني ، بازيافت آب و صرفه جويي در مصرف آب دارد . با اين حال ، اين گزينه ها هميشه در دسترس نيستند و كاهش ذخاير يك مشكل اساسي در سراسر جهان است. فرآيندهاي نمك زدايي معمولاً توسط حرارت در صورت تقطير يا الكتريكي در مورد اسمز معكوس به عنوان انواع انرژي اوليه هدايت مي شوند.
شماتيك از يك desalinator فلش چند مرحله اي A - بخار در B - آب دريا در C - آب آشاميدني خارج D - آب نمك خارج (زباله) E - ميعانات خارج F - تبادل حرارت G - مجموعه مهر و موم (آب شيرين) H - آب نمك گرم مخازن تحت فشار اعمال به عنوان يك مبدل حرارتي ضد جريان. پمپ خلاء را كاهش مي دهد كه فشار در رگ به منظور تسهيل در تبخير آب دريا گرم ( آب نمك ) كه از سمت راست وارد رگ مي شود (سايه هاي تيره نشان دهنده دماي پايين تر است). بخار روي لوله هاي بالاي ظرف متراكم مي شود كه در آن آب شيرين دريا از چپ به راست حركت مي كند.
حدود 16،000 گياهان آب شيرين كن هاي عملياتي، واقع در 177 كشور، كه توليد حدود 95 ميليون متر وجود دارد 3 / روز آب شيرين. در حال حاضر ، نمك زدايي حدود يك درصد از آب آشاميدني جهان را تشكيل مي دهد. نمك زدايي به ويژه در كشورهاي واقع در منطقه خاورميانه و شمال آفريقا مانند عربستان سعودي ، امارات و كويت شيوع دارد . كويت با آب شيرين كن نسبت به ساير كشورها نسبت بيشتري آب توليد مي كند. نمك زدايي همچنين منبع مهمي از آب در ايالات كوچك در حال توسعه جزيره است.
هم اكنون حدود 21000 كارخانه آب شيرين كن در سراسر جهان در حال فعاليت است. بزرگترين آنها در امارات متحده عربي ، عربستان سعودي و اسرائيل است. بزرگترين نيروگاه آب شيرين كن جهان با ظرفيت يك ميليون و 401 هزار متر مكعب در روز در عربستان سعود ي راس الخير) واقع شده است.
آب شيرين كن صنعتي در حال حاضر در مقايسه با اكثر منابع جايگزين آب گران است و فقط بخش بسيار كمي از كل استفاده انسان با نمك زدايي راضي مي شود . معمولاً از نظر اقتصادي فقط براي مصارف با ارزش بالا (مانند مصارف خانگي و صنعتي) در مناطق خشك كاربردي است. با اين حال ، رشد نمك زدايي براي مصارف كشاورزي و مناطق بسيار پرجمعيت مانند سنگاپور يا كاليفرنيا وجود دارد. گسترده ترين كاربرد در خليج فارس است
در حالي كه توجه داشت هزينه ها در حال كاهش است و به طور كلي در مورد فناوري مناطق مرفه در مجاورت اقيانوس ها مثبت است ، يك مطالعه در سال 2004 اظهار داشت: "آب شيرين كن صنعتي ممكن است يك راه حل براي برخي مناطق تنش آبي باشد ، اما نه براي مكان هاي فقير ، در اعماق متاسفانه ، اين شامل برخي از مكانهاي داراي بزرگترين مشكل آب است. "، و" در واقع ، بايد آب را 2000 متر بلند كنيد يا آن را بيش از 1600 كيلومتر حمل كنيد تا بدست آوريد هزينه هاي حمل و نقل برابر با هزينه هاي نمك زدايي.
بنابراين ، حمل آب شيرين كن صنعتي از جاي ديگري ممكن است اقتصادي باشد تا آب شيرين كن صنعتي. در مكان هاي دور از دريا ، مانند دهلي نو ، يا در مكان هاي بلند ، مانند مكزيكوسيتي، هزينه هاي حمل و نقل مي تواند با هزينه هاي نمك زدايي مطابقت داشته باشد. آب شيرين كن نيز در مكانهايي كه هم تا حدودي از دريا دور هستند و هم تا حدودي مرتفع هستند مانند رياض و هراره گران است . در مقابل ، در مكان هاي ديگر هزينه هاي حمل و نقل بسيار كمتر است ، مانند پكن ، بانكوك، ساراگوسا ، ققنوس و البته شهرهاي ساحلي مانند طرابلس. پس از نمك زدايي در جوبيل، عربستان سعودي ، آب 320 كيلومتري زمين به رياض پمپ مي شود. براي شهرهاي ساحلي ، نمك زدايي به طور فزاينده اي به عنوان يك انتخاب رقابتي تلقي مي شود.
نمك زدايي يك فرآيند مصنوعي است كه طي آن آب شور به طور كلي آب دريا به آب شيرين تبديل مي شود. متداول ترين فرآيندهاي نمك زدايي تقطير و اسمز معكوس است.
روش هاي مختلفي وجود دارد. هر كدام مزايا و معايبي دارند اما همه مفيد هستند. روش ها را مي توان به روش هاي مبتني بر غشا به عنوان مثال ، اسمز معكوس و مبتني بر حرارت به عنوان مثال ، تقطير فلش چند مرحله ايتقسيم كرد. در روش سنتي از آب شيرين كن است تقطير ، يعني جوش و دوباره مهر و موم از آب دريا به نمك مرخصي و ناخالصي پشت.
در حال حاضر دو فناوري با قابليت شيرين سازي بيشتر در جهان وجود دارد ، تقطير چند مرحله اي با فلش و اسمزمعكوس.
تقطير خورشيدي چرخه آب طبيعي را تقليد مي كند ، كه در آن خورشيد آب دريا را به اندازه كافي گرم مي كند تا تبخير شود. پس از تبخير ، بخار آب بر روي يك سطح خنك متراكم مي شود. دو نوع نمك زدايي خورشيدي وجود دارد. مورد اول از سلول هاي فتوولتائيك استفاده مي كند كه انرژي خورشيد را به انرژي الكتريكي تبديل مي كند تا فرآيند نمك زدايي را تأمين كند. مورد دوم از انرژي خورشيدي در فرم حرارتي خود استفاده مي كند و به عنوان نمك زدايي با حرارت خورشيدي شناخته مي شود.
آب مي تواند علاوه بر تابش خورشيد ، از طريق چندين اثر فيزيكي ديگر نيز تبخير شود. اين اثرات در يك روش نمك زدايي چند رشته اي در گلخانه IBTS گنجانده شده است . IBTS يك نيروگاه آب شيرين كن صنعتي (برق) از يك طرف و يك گلخانه است كه در سمت ديگر با چرخه آب طبيعي (كوچك شده 1:10) كار مي كند. فرآيندهاي مختلف تبخير و تراكم در سرويس هاي با تكنولوژي پايين ، تا حدي در زير زمين و شكل معماري ساختمان ، ميزباني مي شوند. اين سيستم زيستسازهاي يكپارچه مناسب براي مقياس بزرگ است كوير سبز آن را به عنوان يك كيلومتر رد پاي براي تقطير آب و همين كار را براي تحول چشم انداز در بيابانزدايي، به ترتيب بازسازي چرخه آب شيرين طبيعي است.
در تقطير خلا فشار جو كاهش مي يابد ، بنابراين دماي مورد نياز براي تبخير آب كاهش مي يابد. مايعات وقتي مي جوشند كه فشار بخار برابر با فشار محيط باشد و فشار بخار با افزايش دما افزايش مي يابد. هنگامي كه فشار اتمسفر محيط كمتر از فشار اتمسفر معمول است ، مايعات در دماي پايين تر مي جوشند. بنابراين ، به دليل كاهش فشار ، مي توان از گرما "اتلاف" در دماي پايين توليد برق الكتريكي يا فرآيندهاي صنعتي استفاده كرد.
آب از طريق تقطير چند مرحله اي فلاش كه يك سري تبخير فلش است ، تبخير و از آب دريا جدا مي شود . هر فرايند فلش بعدي از انرژي آزاد شده از چگالش بخار آب در مرحله قبل استفاده مي كند.
تقطير با چند اثر (MED) طي يك سري مراحل تحت عنوان "اثرات" كار مي كند. آب ورودي بر روي لوله هايي پاشيده مي شود كه سپس براي توليد بخار گرم مي شوند. سپس بخار براي گرم كردن دسته بعدي آب ورودي دريا استفاده مي شود. براي افزايش كارايي ، بخار مورد استفاده براي گرم كردن آب دريا را مي توان از نيروگاه هاي اطراف آن گرفت. اگرچه اين روش از نظر ترموديناميكي در بين روشهايي كه از طريق گرما تأمين مي شوند بسيار كارآمد است ، محدوديت هايي از جمله حداكثر دما و حداكثر تعداد اثرات وجود دارد.
تبخير فشرده سازي بخار شامل استفاده از كمپرسور مكانيكي يا جريان جت براي فشرده سازي بخار موجود در بالاي مايع است. سپس بخار فشرده شده براي تأمين گرماي مورد نياز براي تبخير بقيه آب دريا استفاده مي شود. از آنجا كه اين سيستم فقط به برق نياز دارد ، اگر در مقياس كوچك نگهداري شود مقرون به صرفه تر است.
فرآيند اصلي نمك زداي آب شيرين كن صنعتي از نظر ظرفيت نصب شده و رشد سالانه ، اسمز معكوس (RO) است. فرآيندهاي غشاي RO از غشاي نيمه نفوذ پذير و فشار وارد شده (در سمت تغذيه غشا) براي ترجيحاً نفوذ آب از طريق غشا در حالي كه نمك رد مي كند استفاده مي كند. سيستم هاي غشاي گياهي اسمز معكوس معمولاً انرژي كمتري نسبت به فرايندهاي نمك زدايي حرارتي مصرف مي كنند.هزينه انرژي در فرآيندهاي نمك زدايي بسته به ميزان شوري آب ، اندازه گياه و نوع فرآيند به ميزان قابل توجهي متفاوت است. به عنوان مثال ، در حال حاضر هزينه شيرين سازي آب دريا بالاتر از منابع سنتي آب است ، اما انتظار مي رود با بهبود فن آوري كه شامل بهره وري بهبود يافته ، اما محدود به آن نيست ، كاهش در ردپاي گياهان هزينه ها ادامه خواهد يافت. ، بهبود عملكرد و بهينه سازي نيروگاه ، پيش تصفيه خوراك موثرتر و منابع انرژي با هزينه كمتر.
اسمز معكوس از غشاي كامپوزيتي با لايه نازك استفاده مي كند كه شامل يك لايه نازك پلي آميد بسيار نازك و معطر است. اين فيلم پلي آميد به غشا properties خواص حمل و نقل خود را مي دهد ، در حالي كه باقيمانده غشا compos كامپوزيت فيلم نازك از پشتيباني مكانيكي برخوردار است. فيلم پلي آميد يك پليمر متراكم و فاقد خلاoid با سطح زياد است كه امكان نفوذ پذيري بالاي آب را دارد. يك مطالعه اخير نشان داده است كه نفوذ پذيري آب در درجه اول توسط توزيع داخلي جرم در مقياس نانو از لايه فعال پلي آميد كنترل مي شود.
روند اسمز معكوس بدون تعمير و نگهداري است. عوامل مختلفي در كارايي دخالت مي كنند: آلودگي يوني (كلسيم ، منيزيم و غيره). DOC ؛ باكتريها ويروس ها كلوئيدها و ذرات نامحلول biofouling و پوسته پوسته شدن . در موارد شديد ، غشاهاي RO از بين مي روند. براي كاهش آسيب ، مراحل مختلف قبل از درمان معرفي مي شود. مهار كننده هاي ضد پوسته ريزي شامل اسيدها و عوامل ديگر مانند پليمرهاي آلي پلي آكريل آميد و پلي مالئيك اسيد ، فسفونات ها و پلي فسفات ها هستند . بازدارنده هاي رسوب زدايي مواد كش كش هستند(به عنوان اكسيد كننده در برابر باكتري ها و ويروس ها) ، مانند كلر ، ازن ، سديم يا هيپوكلريت كلسيم. در فواصل منظم ، بسته به آلودگي غشا ؛ نوسان شرايط آب دريا ؛ يا در صورت درخواست فرايندهاي نظارتي ، بايد غشاها تميز شوند ، كه به عنوان گرگرفتگي اضطراري يا شوك شناخته مي شوند. فلاشينگ با مهار كننده ها در يك محلول آب شيرين انجام مي شود و سيستم بايد آفلاين شود. اين روش از نظر محيط زيست خطرناك است ، زيرا آب آلوده بدون تصفيه به اقيانوس هدايت مي شود. زيستگاه هاي حساس دريايي مي توانند غيرقابل برگشت آسيب ببينند.
واحدهاي آب شيرين كن صنعتي با انرژي خورشيدي بدون شبكه از انرژي خورشيدي براي پر كردن مخزن بافر در يك تپه با آب دريا استفاده مي كنند. روند اسمز معكوس خوراك آب دريا تحت فشار خود را در ساعات غير نور خورشيد از طريق نيروي جاذبه دريافت مي كند ، در نتيجه توليد آب آشاميدني پايدار و بدون نياز به سوخت هاي فسيلي ، شبكه برق يا باتري ايجاد مي شود. از لوله هاي نانو نيز براي همان عملكرد استفاده مي شود (يعني اسمز معكوس).
آب شيرين كن صنعتي فريز – ذوب (يا نمك زدايي انجماد) از انجماد براي حذف آب شيرين از آب نمك استفاده مي كند. آب نمك در شرايط انجماد به داخل پد محل انباشته شدن يك توده يخ پاشيده مي شود. هنگامي كه شرايط فصلي گرم مي شود ، آب مذاب شيرين كن طبيعي بازيابي مي شود. اين روش به دوره هاي طولاني مدت شرايط طبيعي زير انجماد متكي است.
يك روش انجماد و ذوب متفاوت ، وابسته به هوا و اختراع الكساندر زارچين نيست ، آب دريا را در خلا منجمد مي كند. در شرايط خلا يخ ، نمك زدايي ، ذوب شده و جهت جمع آوري هدايت مي شود و نمك جمع مي شود.
الكترودياليز با استفاده از پتانسيل الكتريكي نمك ها را از طريق جفت غشاهاي باردار منتقل مي كند ، كه نمك را در كانال هاي متناوب به دام مي اندازد. واريانس هاي مختلف الكترودياليز مانند الكترودياليز معمولي ، معكوس الكترودياليز وجود دارد .
تقطير غشايي براي تبخير بخار از محلول نمكي و متراكم شدن ميعانات خالص در قسمت سردتر از اختلاف دما در سراسر غشا استفاده مي كند.
اسمز رو به جلو از غشاي نيمه نفوذ پذير براي اثر بخشي آب از املاح محلول استفاده مي كند. نيروي محركه اين جداسازي يك گراديان فشار اسمزي است ، به طوري كه يك محلول "رسم" با غلظت بالا است.
CETO يك فناوري قدرت موجي است كه با استفاده از شناورهاي غوطه ور آب دريا را نمك زدايي مي كند. كارخانه هاي آب شيرين كن با موج در جزيره گاردن در استرالياي غربي در سال 2013 شروع به كار كردند و در پرت در سال 2015.
مصرف انرژي فرآين آب شيرين كن صنعتي براي نمك زدايي به شوري آب بستگي دارد. آب شيرين كن صنعتي شور به انرژي كمتري نسبت به آب شيرين كن آب دريا نياز دارد . مصرف انرژي نمك زدايي آب دريا به كمترين حد 3 كيلووات ساعت در متر مكعب رسيده است از جمله پيش فيلتر كردن و مواد جانبي ، مشابه مصرف انرژي ساير منابع آب شيرين حمل شده در فواصل زياد ، اما بسيار بيشتر از تازه محلي منابع آب كه با استفاده از 0.2 كيلووات ساعت / متر 3 يا كمتر است.
مصرف حداقل انرژي براي نمك زدايي آب دريا در حدود 1 كيلووات ساعت / متر مشخص شده است، به جز prefiltering و مصرف / دهانه پمپاژ. كمتر از 2 كيلووات ساعت / متر شده است با دست اسمز معكوس غشاء و فرآيندهاي غشايي، ترك دامنه محدود براي كاهش انرژي بيشتر به عنوان روش اسمز معكوس مصرف انرژي در 1970s 16 كيلووات ساعت / متر بود .
تأمين كل آب خانگي ايالات متحده با نمك زدايي باعث كاهش مصرف انرژي خانگي در حدود 10٪ ، تقريباً مقدار انرژي مورد استفاده در يخچال هاي خانگي مي شود. مصرف داخلي نسبتاً كمي از كل مصرف آب است.
توجه: منظور از "معادل الكتريكي" مقدار انرژي الكتريكي است كه مي تواند با استفاده از مقدار معيني از انرژي حرارتي و مولد توربين مناسب توليد شود. اين محاسبات شامل انرژي مورد نياز براي ساخت يا نوسازي موارد مصرف شده در فرآيند نمي شود.
توليد همزمان در حال توليد است حرارت زياد و توليد برق از يك پروسه. توليد همزمان مي تواند گرماي قابل استفاده براي آب شيرين كن را در يك مركز يكپارچه يا "دو منظوره" فراهم كند كه نيروگاه انرژي لازم براي آب شيرين كن را فراهم مي كند. متناوباً ، ممكن است توليد انرژي تأسيسات به توليد آب آشاميدني (يك مركز مستقل) اختصاص يابد ، يا انرژي اضافي توليد و در شبكه انرژي گنجانده شود. توليد همزمان اشكال مختلفي دارد و از لحاظ نظري مي توان از هر نوع توليد انرژي استفاده كرد. با اين حال ، اكثر نيروگاه هاي نمك زدايي توليد همزمان و برنامه ريزي شده از سوخت هاي فسيلي يا انرژي هسته اي به عنوان منبع انرژي خود استفاده مي كنند. بيشتر گياهان در خاورميانه يا واقع شده اندشمال آفريقا ، كه از منابع نفتي خود براي جبران منابع محدود آب استفاده مي كنند. مزيت تأسيسات دو منظوره اين است كه مي توانند در مصرف انرژي كارآمدتر باشند ، بنابراين نمك زدايي را از دوام بيشتري برخوردار مي سازند.
روند فعلي در امكانات دو منظوره ، پيكربندي هاي تركيبي است كه در آن نفوذ حاصل از نمك زدايي اسمز معكوس با مقطر حاصل از نمك زدايي حرارتي مخلوط مي شود. اساساً دو يا چند فرآيند نمك زدايي همراه با توليد برق تركيب مي شوند. چنين امكاناتي در عربستان سعودي در جده و ينبو اجرا شده است .
يك ابرخودروي معمولي در ارتش ايالات متحده قادر است با استفاده از انرژي هسته اي 1.500000 ليتر آب در روز شيرين سازي كند.
افزايش صرفه جويي در مصرف آب و كارايي همچنان مقرون به صرفه ترين رويكردها در مناطقي با پتانسيل بالا براي بهبود بهره وري از روش هاي استفاده از آب است. احيا فاضلاب مزاياي متعددي نسبت به نمك [ زدايي دارد. رواناب شهري و گرفتن آب طوفان همچنين مزايايي در تصفيه ، بازيابي و شارژ مجدد آب هاي زيرزميني دارد.
يك گزينه جايگزين پيشنهادي براي نمك زدايي در جنوب غربي آمريكا ، واردات تجاري آب فله از مناطق غني از آب يا توسط تانكرهاي انتقال نفت به حامل هاي آب يا خطوط لوله است. اين ايده از نظر سياسي در كانادا مورد پسند نيست ، جايي كه دولت ها موانع تجاري صادرات آب عمده را به عنوان يك نتيجه از ادعاي توافق نامه تجارت آزاد آمريكاي شمالي (NAFTA) تحميل مي كنند.
عواملي كه هزينه هاي نمك زدايي را تعيين مي كنند شامل ظرفيت و نوع تأسيسات ، مكان ، آب تغذيه ، نيروي كار ، انرژي ، منابع مالي و دفع كنسانتره هستند. هزينه هاي نمك زدايي آب دريا (زيرساخت ، انرژي و نگهداري) به طور كلي از آب شيرين رودخانه ها يا آب هاي زيرزميني ، بازيافت آب و صرفه جويي در مصرف آب بيشتر است ، اما گزينه هاي جايگزين هميشه در دسترس نيستند. هزينه هاي آب شيرين كن در سال 2013 در بازه زماني از آمريكا 0.45 $ به ايالات متحده $ 1.00 / متر . بيش از نيمي از هزينه مستقيماً از هزينه انرژي تأمين مي شود و از آنجا كه قيمت هاي انرژي بسيار ناپايدار است ، هزينه هاي واقعي مي توانند به ميزان قابل توجهي متفاوت باشد.
نمك زدايي همچنان فشار ، دما و غلظت آب نمك را كنترل مي كند تا بازده بهينه شود. نمك زدايي با انرژي هسته اي ممكن است در مقياس بزرگ اقتصادي باشد.
در سال 2014 ، تاسيسات اسرائيلي هادرا ، پالمهيم ، اشكلون و سورك در حال آب شيرين كن با كمتر از 0.40 دلار آمريكا بر مترمكعب بود. از سال 2006 ، سنگاپور آب خود را با 0.49 دلار آمريكا در هر متر مكعب نمك زدايي مي كرد.
در ايالات متحده ، ساختارهاي آب خنك كننده توسط آژانس حفاظت از محيط زيست (EPA) تنظيم مي شوند. اين سازه ها مي توانند همان تأثيرات آب شيرين كن را در محيط داشته باشند. طبق EPA ، ساختارهاي آبگيري با مكيدن ماهي و صدف يا تخم مرغ آنها به يك سيستم صنعتي ، تأثيرات نامطلوبي در محيط ايجاد مي كند. در آنجا ممكن است ارگانيسم ها در اثر گرما ، استرس فيزيكي يا مواد شيميايي كشته يا آسيب ببينند. ارگانيسم هاي بزرگتر ممكن است در اثر گير افتادن در برابر صفحه هاي جلوي ساختار ورودي ، كشته يا آسيب ببينند. انواع ورودي هاي جايگزين كه اين تأثيرات را كاهش مي دهند شامل چاه هاي ساحلي هستند ، اما به انرژي بيشتر و هزينه هاي بيشتري نياز دارند.
فرآيندهاي نمك زدايي مقادير زيادي آب نمك ، احتمالاً در دماي بالاتر از محيط توليد مي كند و حاوي بقاياي مواد شيميايي قبل از تميز كردن و تميز كردن ، محصولات جانبي واكنش آنها و فلزات سنگين ناشي از خوردگي (به ويژه در گياهان با پايه حرارتي) است. پيش تصفيه و تميز كردن شيميايي در اكثر كارخانه هاي آب شيرين كن ضروري است ، كه به طور معمول شامل جلوگيري از رسوب زدايي ، پوسته پوسته شدن ، كف و خوردگي در نيروگاه هاي حرارتي ، و رسوبات سوخت زيستي ، مواد معلق و رسوبات در گياهان غشايي است.
براي محدود كردن تأثيرات زيست محيطي بازگشت آب نمك به اقيانوس ، مي توان آن را با جريان ديگري از آب كه به اقيانوس وارد مي شود ، مانند دفع تصفيه فاضلاب ، رقيق كرد.يا نيروگاه. با نيروگاه متوسط تا بزرگ و نيروگاه هاي نمك زدايي ، جريان آب خنك كننده نيروگاه چندين برابر بيشتر از نيروگاه آب شيرين كن است و باعث كاهش شوري تركيب مي شود. روش ديگر براي رقيق كردن آب نمك ، مخلوط كردن آن از طريق پخش كننده در يك منطقه مخلوط است. به عنوان مثال ، هنگامي كه يك خط لوله حاوي آب نمك به كف دريا رسيد ، مي تواند به شاخه هاي زيادي تقسيم شود و هر كدام به تدريج آب نمك را از طريق سوراخ هاي كوچك در طول خود آزاد كند. مخلوط كردن را مي توان با رقت نيروگاه يا نيروگاه فاضلاب تركيب كرد. علاوه بر اين ، مي توان سيستم هاي تخليه مايع صفر را براي تصفيه آب نمك قبل از دفع استفاده كرد.
احتمال ديگر ، متحرك سازي دستگاه آب شيرين كن است ، بنابراين از تجمع آب نمك در يك مكان واحد جلوگيري مي شود (همانطور كه توسط دستگاه آب شيرين كن توليد مي شود). برخي از اين كارخانه هاي آب شيرين كن متحرك (متصل به كشتي) ساخته شده اند.
آب نمك غليظ تر از آب دريا است و بنابراين در كف اقيانوس فرو مي رود و مي تواند به اكوسيستم آسيب برساند. ديده شده است كه تركيبات آب نمك با گذشت زمان كاهش مي يابد و به غلظت رقيق تبديل مي شود ، جايي كه هيچ تاثيري بر محيط اطراف ندارد. با اين حال مطالعات نشان داده است كه رقت مي تواند به دليل عمقي كه در آن رخ داده است گمراه كننده باشد. اگر رقت در فصل تابستان مشاهده شود ، احتمال وجود يك رويداد ترموكلاين فصلي وجود دارد كه مي تواند از فرو رفتن آب نمك غليظ در كف دريا جلوگيري كند. اين امكان ايجاد اختلال در اكوسيستم كف دريا و در عوض آبهاي بالاي آن را ندارد. ديده شده است كه پراكندگي آب نمك از گياهان آب شيرين كن چندين كيلومتر دورتر است ، به اين معني كه اين امكان را دارد كه به اكوسيستم هاي دور از گياهان آسيب برساند.ورود مجدد دقيق با اقدامات مناسب و مطالعات زيست محيطي مي تواند اين مشكل را به حداقل برساند.
با توجه به ماهيت فرآيند ، نياز به قرار دادن گياهان تقريباً در 25 جريب زمين در خط ساحلي يا نزديك آن وجود دارد. در صورت احداث گياه در داخل كشور ، لوله ها بايد در زمين ريخته شوند تا امكان جذب و خروج آسان وجود داشته باشد . با اين وجود ، هنگامي كه لوله ها در زمين قرار مي گيرند ، احتمال نشت و ورود به سفره هاي زيرزميني اطراف وجود دارد. گذشته از خطرات زيست محيطي ، نويز توليد شده توسط انواع خاصي از دستگاه هاي آب شيرين كن مي تواند زياد باشد.
نمك زدايي يد را از آب خارج مي كند و مي تواند خطر ابتلا به اختلالات كمبود يد را افزايش دهد. محققان اسرائيلي ادعا كردند كه يك رابطه احتمالي بين نمك زدايي آب دريا و كمبود يد وجود دارد . در حالي كه با افزايش نسبت آب آشاميدني منطقه آنها از اسمز معكوس آب دريا (SWRO) ، كمبود يد در ميان بزرگسالاني كه در معرض آب فقير يد قرار دارند وجود دارد . آنها بعداً اختلالات احتمالي كمبود يد را در جمعيتي وابسته به آب شيرين كن دريا يافتند. محققان اسرائيلي پيوند احتمالي استفاده از آب شيرين كن سنگين و كمبود يد ملي را پيشنهاد كردند.آنها دريافتند كه ميزان زيادي از كمبود يد در جمعيت عمومي اسرائيل وجود دارد: 62٪ از كودكان در سن مدرسه و 85٪ از زنان باردار زير دامنه كفايت WHO قرار دارند. آنها همچنين اشاره به اتكا national ملي به آب نمك زدايي تهي از يد ، عدم وجود يك برنامه جهاني يد سازي نمك و گزارش افزايش استفاده از داروهاي تيروئيدي در اسرائيل به عنوان يكي از دلايل پايين بودن مصرف يد در جمعيت. در سالي كه بررسي انجام شد ، ميزان آب توليدي از دستگاه هاي آب شيرين كن حدود 50٪ مقدار آب شيرين تأمين شده براي تمام نيازها و حدود 80٪ آب تأمين شده براي نيازهاي خانگي و صنعتي در اسرائيل را تشكيل مي دهد.
ساير تكنيك هاي نمك زدايي عبارتند از:
فن آوري هاي نمك زدايي با استفاده از حرارت اغلب براي استفاده با منابع حرارت زباله در دماي پايين پيشنهاد مي شود ، زيرا دماي پايين براي بسياري از فرآيندهاي صنعتي مفيد نيست ، اما براي دماهاي پايين تر در آب شيرين كن مناسب است. در واقع ، چنين جفت شدن با گرماي اتلاف حتي مي تواند روند الكتريكي را بهبود بخشد: ديزل ژنراتورها معمولاً برق را در مناطق دورافتاده تأمين مي كنند. حدود 40-50٪ از انرژي توليد شده گرماي كم درجه اي است كه از طريق اگزوز از موتور خارج مي شود. اتصال يك فناوري نمك زدايي حرارتي مانند سيستم تقطير غشايي به اگزوز موتور ديزل ، اين گرماي كم درجه را براي نمك زدايي استفاده مي كند. اين سيستم به طور فعال ديزل ژنراتور را خنك مي كند، بهبود كارايي و افزايش توليد برق آن. اين منجر به يك محلول نمك زدايي با انرژي خنثي مي شود. يك كارخانه نمونه توسط شركت هلندي Aquaver در مارس 2014 براي گلهي ، مالديو به بهره برداري رسيد.
در اصل ناشي از تحقيقات تبديل انرژي حرارتي اقيانوس ها ، نمك زدايي حرارتي در دماي پايين (LTTD) از جوشاندن آب در فشار كم ، حتي در دماي محيط بهره مي برد . اين سيستم با استفاده از پمپ ها محيطي با فشار كم و دماي پايين ايجاد مي كند كه در آن آب با شيب دماي 8-10 درجه سانتيگراد (46-50 درجه فارنهايت) بين دو حجم آب بجوشد. آب خنك اقيانوس از عمق حداكثر 600 متر (2000 فوت) تأمين مي شود. اين آب از طريق كويل پمپ مي شود تا بخار آب متراكم شود. ميعانات حاصله آب تصفيه شده است. LTTD ممكن است از شيب درجه حرارت موجود در نيروگاه ها ، جايي كه مقادير زيادي از فاضلاب گرم از نيروگاه تخليه مي شود ، استفاده كند و انرژي ورودي مورد نياز براي ايجاد شيب دما را كاهش دهد.
آزمايشاتي براي آزمايش رويكرد در ايالات متحده و ژاپن انجام شد. در ژاپن ، يك سيستم تبخير فلش اسپري توسط دانشگاه ساگا آزمايش شد. در هاوايي ، آزمايشگاه ملي انرژي با استفاده از اختلاف دما 20 درجه سانتيگراد بين آب سطحي و آب در عمق حدود 500 متر (1600 فوت) ، يك آزمايشگاه چرخه باز OTEC را با آب شيرين و توليد برق آزمايش كرد. LTTD در سال 2004 توسط موسسه ملي فناوري اقيانوس هند (NIOT) مورد مطالعه قرار گرفت. اولين كارخانه LTTD آنها در سال 2005 در كاواراتاتي در جزاير لاكشادويپ افتتاح شد . ظرفيت نيروگاه 100000 ليتر (22000 بشكه ، 26000 گالن آمريكا) در روز و با هزينه سرمايه 50 ميليون INR (922000 يورو) است. اين گياه از آب عميق در دماي 10 تا 12 درجه سانتي گراد (50 تا 54 درجه فارنهايت) استفاده مي كند. در سال 2007 ، NIOT يك كارخانه آزمايشي ، شناور LTTD در سواحل چناي افتتاح كرد ، با ظرفيت 1،000،000 ليتر (220،000 گالن برق ؛ 260،000 گالن ايالات متحده) در روز. نيروگاه كوچكتري در سال 2009 در نيروگاه حرارتي North Chennai تأسيس شد تا كاربرد LTTD را در جايي كه آب خنك كننده نيروگاه در دسترس است ، اثبات كند.
در اكتبر 2009 ، Saltworks Technologies فرايندي را اعلام كرد كه با استفاده از گرماي خورشيدي يا گرماي حرارتي ديگر جريان يوني را هدايت مي كند كه تمام يونهاي سديم و كلر را با استفاده از غشاهاي تبادل يوني از آب خارج مي كند.
گلخانه اي آب دريا با استفاده از تبخير طبيعي و تراكم فرآيندهاي داخل يك گلخانه طراحي شده توسط انرژي خورشيدي به كشت محصولات در زمين ساحلي خشك.
نمك زدايي بر پايه جذب (AD) به خاصيت جذب رطوبت در برخي مواد خاص مانند ژل سيليكا بستگي دارد.
يك فرآيند توسط Modern Water PLC با استفاده از اسمز رو به جلو تجاري شد ، و تعدادي از گياهان در حال فعاليت بودند.
ايده روش در اين واقعيت است كه وقتي هيدروژل با محلول آبي نمكي تماس پيدا مي كند ، محلول با تركيب يون متفاوت از تركيب اصلي را جذب مي كند. اين محلول را مي توان به راحتي از طريق الك يا غشا mic ميكروفيلتراسيون از ژل خارج كرد. فشرده سازي ژل در سيستم بسته منجر به تغيير غلظت نمك مي شود ، در حالي كه فشرده سازي در سيستم باز ، در حالي كه ژل يون ها را به صورت عمده رد و بدل مي كند ، منجر به تغيير تعداد يون ها مي شود. نتيجه فشرده سازي و تورم در شرايط سيستم باز و بسته از چرخه كارنوت معكوس دستگاه يخچال تقليد مي كند. تنها تفاوت اين است كه به جاي گرما ، اين چرخه يونهاي نمك را از مقدار شوري كم به يك مقدار شوري بالا منتقل مي كند. به طور مشابه با چرخه كارنو ، اين چرخه كاملاً برگشت پذير است ،بنابراين مي تواند در اصل با بازده ترموديناميكي ايده آل كار كند. از آنجا كه اين روش از استفاده از غشاهاي اسمزي عاري است ، مي تواند با روش اسمز معكوس رقابت كند. علاوه بر اين ، برخلاف اسمز معكوس ، اين روش به كيفيت آب خوراك و تغييرات فصلي آن حساس نيست و امكان توليد آب با هر غلظت دلخواه را فراهم مي كند.
ايالات متحده ، فرانسه و امارات متحده عربي در حال كار براي توليد نمك زدايي خورشيدي عملي هستند . WaterStillar AquaDania در دهاب ، مصر و Playa del Carmen ، مكزيك نصب شده است. در اين روش ، يك جمع كننده حرارتي خورشيدي به ابعاد دو متر مربع مي تواند از 40 تا 60 ليتر در روز از هر منبع آب محلي تقطير كند - پنج برابر بيشتر از عكسهاي معمولي. اين امر نياز به بطري هاي پلاستيكي PET يا حمل و نقل آب مصرف كننده انرژي را از بين مي برد . در كاليفرنياي مركزي ، يك شركت تازه تأسيس WaterFX در حال توسعه روشي با نمك زدايي با انرژي خورشيدي است كه مي تواند استفاده از آب محلي ، از جمله آب رواناب قابل تصفيه و استفاده مجدد را امكان پذير كند. آب زيرزميني شور در منطقه براي تبديل شدن به آب شيرين تصفيه مي شود و در مناطق نزديك به اقيانوس مي توان آب دريا را تصفيه كرد.
فرآيند Passarell براي هدايت نمك زدايي تبخيري به جاي گرما از فشار جوي كاهش يافته استفاده مي كند. بخار آب خالص توليد شده توسط تقطير سپس با استفاده از كمپرسور پيشرفته فشرده و متراكم مي شود. فرآيند فشرده سازي با ايجاد فشار كاهش يافته در محفظه تبخير ، راندمان تقطير را بهبود مي بخشد. سانتريفيوژهاي كمپرسوربخار آب خالص پس از كشيده شدن از طريق دميستر (از بين بردن ناخالصي هاي باقيمانده) و باعث فشرده شدن آن در برابر لوله هاي محفظه جمع آوري مي شود. فشرده سازي بخار باعث افزايش دماي آن مي شود. گرما به آب ورودي كه در لوله ها مي ريزد منتقل مي شود و آب لوله ها را بخار مي كند. بخار آب در خارج از لوله ها به عنوان آب محصول متراكم مي شود. با تركيب چندين فرآيند فيزيكي ، Passarell امكان بازيافت بيشتر انرژي سيستم را از طريق فرايندهاي تبخير ، كاهش دما ، فشرده سازي بخار ، چگالش و حركت آب فراهم مي كند.
انرژي زمين گرمايي مي تواند نمك زدايي را به حركت در آورد. در بيشتر مكان ها ، نمك زدايي زمين گرمايي با استفاده از كمبود آب زيرزميني يا سطحي ، از نظر زيست محيطي و اقتصادي ضربان مي زند.
غشاهاي نانولوله با نفوذپذيري بالاتر نسبت به نسل فعلي غشاها ، ممكن است منجر به كاهش نهايي ردپاي گياهان نمك زدايي RO شود. همچنين گفته شده است كه استفاده از چنين غشايي منجر به كاهش انرژي مورد نياز براي نمك زدايي خواهد شد.
نشان داده شده است كه غشاهاي نانوكامپوزيتي هرمتي ، سولفونيك قادر به از بين بردن آلاينده هاي مختلف به قطعات در هر ميليارد است و حساسيت كمي به سطح غلظت نمك دارند و يا هيچ حساسيتي ندارند.
غشاي بيوميمتيك روش ديگري است.
در سال 2008 ، Siemens Water Technologies از فناوري استفاده كرد كه از ميادين الكتريكي براي نمك زدايي يك متر مكعب آب استفاده مي كند در حالي كه فقط 1.5 كيلووات ساعت انرژي استفاده مي كند. در صورت دقيق بودن ، اين فرآيند نيمي از انرژي فرآيندهاي ديگر را مصرف مي كند. از سال 2012 يك كارخانه تظاهرات در سنگاپور در حال فعاليت بود. محققان دانشگاه تگزاس در آستين و دانشگاه ماربورگ در حال توسعه روش هاي كارآمدتري براي نمك زدايي آب دريا با واسطه الكتروشيميايي هستند.
براي انجام نمك زدايي بدون غشا در دما و فشار محيط مي توان از فرايندي استفاده كرد كه از امواج شوك هاي الكتروكينتيك استفاده مي كند. در اين فرآيند ، آنيون ها و كاتيون هاي موجود در آب نمك به ترتيب با استفاده از امواج شوك الكتروكينتيك با آنيون هاي كربنات و كاتيون هاي كلسيم مبادله مي شوند. يون هاي كلسيم و كربنات واكنش نشان مي دهند به شكل كربنات كلسيم ، كه رسوبات، ترك آب شيرين. بازده انرژي نظري اين روش هم تراز با دياليز الكترود و اسمز معكوس است .
Temperature Swing Solvent Extract (TSSE) به جاي غشا يا دماي بالا از يك حلال استفاده مي كند.
استخراج با حلال يك روش معمول در مهندسي شيمي است . اين مي تواند با گرماي كم درجه (كمتر از 70 درجه سانتيگراد (158 درجه فارنهايت) فعال شود ، كه ممكن است نيازي به حرارت دهي فعال نداشته باشد. در يك مطالعه ، TSSE تا 98.4 درصد نمك موجود در نمك را حذف كرد. يك حلال كه حلاليت با تغيير دما به آب نمك متفاوت است. در دماي اتاق حلال مولكول هاي آب را از نمك دور مي كند. سپس حلال مملو از آب گرم مي شود و باعث مي شود كه حلال آب فاقد نمك را آزاد كند.
اين مي تواند آب نمك بسيار شور را تا هفت برابر اقيانوس شور نمك زدايي كند. براي مقايسه ، روش هاي فعلي فقط دو برابر نمك نمك را كنترل مي كنند.
جهت اطلاع بيشتر به سايت ناب زيست مراجعه كنيد.
آب شيرين كن صنعتي