محطات تحلية المياه
- إنها سلسلة من العمليات الصناعية التي تزيل الأملاح الزائدة والمعادن من الماء. يمكن تحلية مياه الشرب لاستخدامها في الزراعة والصناعة والشرب.
- يهتم هذا العلم التطبيقي بالعديد من الدول التي تعاني من نقص المياه.
- ومن المتوقع أن ينمو هذا التطبيق في السنوات العشر القادمة بسبب حدوث نقص في المياه في العديد من البلدان.
- تتطلب عملية تحلية المياه الكثير من تقنيات الطاقة والمال.
- يعتبر استهلاك الطاقة في عملية التحلية من المشاكل الصعبة والعقبات التي يجب التغلب عليها.
- وهو من الأهداف التي يتم العمل عليها في المراكز العلمية.
- تركز المراكز العلمية على إيجاد بدائل ذات استهلاك أقل للطاقة وأكثر كفاءة وصديقة للبيئة.
- يتنوع الاتجاه العالمي الحالي بين تحلية مياه البحر ومعالجة مياه الصرف الصحي والأمطار.
- توجد معظم محطات تحلية المياه في الخليج العربي وليبيا.
- ومعظم محطات معالجة المياه في الولايات المتحدة والدول الأوروبية.
- تعد المملكة العربية السعودية أكبر منتج للمياه المحلاة حول العالم، تليها الولايات المتحدة الأمريكية حيث تمتلك أكثر من 800 محطة تحلية وتنتج ما يقرب من مليون متر مكعب في اليوم، وهو ما يمثل 12٪ من إنتاج المياه المحلاة حول العالم.
طرق التحلية
هناك طريقتان لتحلية المياه وهما
باستخدام الأغشية
- يتم ذلك من خلال استخدام غشاء شبه نافذ يعرف بغشاء التناضح العكسي حيث يسمح هذا الغشاء بمرور المياه العذبة في اتجاه الضغط المنخفض وعدم مرور الملح والبكتيريا من خلاله.
- يحتاج هذا تريندات إلى ضغط على جانب الغشاء المملوء بمياه البحر ويكون هذا الضغط 70 ضغط جوي.
- عادة يتم إنتاج هذا الضغط بمضخات تعمل بالكهرباء.
- يتم استخدام أغشية أخرى في عملية التفريد هذه.
- هناك أغشية أخرى قيد البحث للتناضح الأمامي، والمرشح النانوي، وغشاء تحلية المياه.
- تركز معظم الأبحاث على إيجاد أغشية أفضل وأكثر فعالية.
التقطير
- يتعلق الأمر برفع درجة حرارة الماء المالح إلى درجة الغليان وتكوين بخار الماء، والذي يتكثف بعد ذلك في ماء مقطر، بحيث يكون الماء المقطر خاليًا من الملح.
- هذا الماء المقطر ليس له طعم ويتم معالجته بعد ذلك ليكون صالحًا للشرب أو للري.
- غالبًا ما تستخدم هذه التقنية عندما تكون معالجة المياه شبه الخالية من الملح ضرورية للتطبيقات الصناعية والكيميائية والبيولوجية.
- تأتي الطاقة الحرارية المستخدمة لتبخير الماء من الغاز الطبيعي أو الفحم أو المفاعل النووي.
ينقسم التقطير إلى أربعة أنواع
- يتم التقطير العادي عن طريق غلي المحلول الملحي في خزان بدون ضغط، ويرتفع بخار الماء إلى أعلى الخزان ويخرج عبر مسار موصل إلى المكثف، والذي يكثف بخار الماء، والذي يتحول إلى قطرات ماء يتم تجميعها في خزان الماء المقطر. تستخدم هذه الطريقة في محطات تحلية المياه ذات الطاقة الإنتاجية الصغيرة.
- التقطير الومضي متعدد المراحل، في هذه الطريقة يمر الماء المالح بعد تسخينه إلى غرف متتالية ذات ضغط منخفض، فيتحول الماء إلى بخار ماء يتكثف على الأسطح الباردة ويتم تجميعه ومعالجته بكميات صالحة للشرب، وهذه الطريقة هي تستخدم في المصانع ذات القدرة الإنتاجية الكبيرة.
- يستفيد التقطير متعدد المراحل من الأبخرة من المبخر الأول لتتكثف في المبخر الثاني. يتم استخدام حرارة التكثيف لغلي المحلول الملحي في المبخر الثاني، لذلك يعمل المبخر الثاني كمكثف للأبخرة القادمة من المبخر الأول، وتصبح هذه الأبخرة في المبخر الثاني مثل مهمة تسخين البخار في المبخر الأول.
- التقطير باستخدام الطاقة الشمسية تعتمد هذه الطريقة على استخدام الطاقة الشمسية لتسخين المياه المالحة حتى تصل إلى نقطة التبخر ويتم تكثيفها على الأسطح الباردة وتجميعها في أنابيب.
مراحل التحلية
- أول معالجة للمياه هو إزالة المواد العالقة مثل الأوساخ والبكتيريا، ويتم ذلك من خلال المعالجة الأولية التقليدية للمياه أو المعالجة الأولية الحديثة للمياه. في هذه العملية، يتم إضافة بعض المواد الكيميائية لتسهيل عملية المعالجة.
- عملية إزالة الأملاح التي يتم فيها إذابة جميع الأملاح الذائبة في الماء والفيروسات والمواد الكيميائية والمواد العضوية المذابة في الماء من خلال استخدام الأغشية والتقطير.
- المعالجة النهائية للمياه، والتي يتم فيها إضافة بعض الأملاح والمواد الأخرى بحيث تكون المياه مناسبة للاستخدام الآدمي، ويتم ذلك عندما يكون للاستهلاك المباشر للناس مثل الشرب أو الزراعة أو الاستخدام المنزلي. إذا تم استخدامه في الصناعة أو الطب، لا يضاف إليه الملح لأنه سيؤثر سلبًا على جودة المنتج.
المشاكل البيئية الناتجة عن التحلية
- تستهلك عملية التحلية الكثير من الطاقة التي يتم الحصول عليها من خلال حرق الوقود أو الزيت، أو استخدام الطاقة الكهربائية أو الطاقة النووية، مما يؤدي إلى نسبة تريندات من ثاني أكسيد الكربون ومضاعفات التسرب النووي الإشعاعي.
- مخلفات عملية التحلية وهي المحلول الملحي المركز الذي يزداد عند إغراقه في البحر مما يؤثر سلباً على الحياة البحرية.
- المواد الكيميائية المستخدمة في عملية التحلية، والتي إذا تجاوزت الحد المسموح به، تؤدي إلى العديد من الأمراض على المدى الطويل.
- تعتبر عملية تحلية المياه من المشاريع الباهظة الثمن التي تحتاج إلى الكثير من المال للقيام بذلك، لم تكن منتشرة قبل ذلك في الماضي، لكنها أصبحت منتشرة في الوقت الحاضر بسبب التطور التكنولوجي وقلة مصادر مياه الشرب .
مجالات البحث والتطوير
تبحث العديد من مراكز الأبحاث حول العالم عن الموضوعات التالية
- إيجاد بدائل للطرق الحالية لعملية التحلية بإيجاد أغشية جديدة أفضل من الأغشية الحالية في فصل الأملاح واختيار العوامل الكيميائية والتشغيلية المناسبة.
- إيجاد بدائل للإضافات الكيماوية من خلال استخدام الهندسة الوراثية لتسريع عملية تنقية المياه ومعالجتها من خلال الكائنات الحية الدقيقة.
- إيجاد بدائل للطاقة المستخدمة في عملية التحلية، من خلال استخدام الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح أو طاقة مياه البحر.
أول محطة تحلية
- كانت الحكومة البريطانية أول من بنت محطة لتحلية المياه في عدن عام 1899، حيث قامت ببنائها لتزويد السفن التي تتوقف عند ميناء البحر الأحمر بالمياه الصالحة للشرب.
- قامت بعد ذلك ببناء أول محطة تجارية كبيرة لتحلية المياه في عام 1930 في أوروبا بالقرب من فنزويلا.
- ثم استمرت محطات التحلية في الانتشار حول العالم حتى وصلت إلى ما يقرب من 10500 محطة في عام 2005 وكانت تنتج أكثر من 55 مليار لتر من مياه الشرب يوميًا حول العالم.
في هذا المقال شرحنا محطات التحلية المستخدمة في تنقية مياه البحر، ومفهوم عملية التحلية، والمراحل التي تمر بها المياه في عملية التحلية، والطرق المستخدمة في التحلية، والمشاكل البيئية الناتجة عن عملية التحلية.، والبحث عن استخدام طرق بديلة لطريقة تحلية المياه ومحطة تحلية المياه الأولى.