كيف تعمل محطة تحلية مياه البحر؟

يمكن أن تكون المياه العذبة نادرة بجانب البحر. قد يبدو هذا غريبًا، لكن مياه البحر مالحة جدًا بحيث لا يمكن استخدامها مباشرة. تحل محطة تحلية مياه البحر هذه المشكلة عن طريق إزالة الأملاح والشوائب. في هذه المقالة، ستتعرف على كيفية عمله، وأهمية التناضح العكسي، وما يؤثر على جودة المياه.

ما الذي يجب أن تفعله محطة تحلية مياه البحر؟

يحول المياه المالحة إلى مياه صالحة للاستخدام

أ محطة تحلية مياه البحر لها وظيفة رئيسية واحدة: فصل المياه العذبة عن مياه البحر. تحتوي مياه البحر على أملاح ذائبة ومعادن ومواد صلبة دقيقة ومواد عضوية وكائنات حية صغيرة. وهي أمور طبيعية في المحيط، ولكنها تسبب مشاكل للشرب والإنتاج والتنظيف والعديد من الاستخدامات الصناعية.

المصنع لا يقوم ببساطة 'بتنقية' المياه القذرة. يجب أن تقلل الأملاح الذائبة على مستوى أعمق بكثير. ولهذا السبب تستخدم الأنظمة الحديثة غالبًا التناضح العكسي، والذي يُسمى أيضًا RO. يمكن لأغشية RO إزالة معظم الأملاح الذائبة والعديد من الشوائب عندما يتم تصميم النظام بشكل جيد.

يحمي نظام العلاج

مياه البحر الخام صعبة على المعدات. وقد تحمل الرمال والأصداف والطحالب والمواد الصلبة العالقة والأملاح المسببة للتآكل. إذا دخل هذا الماء مباشرة إلى أغشية التناضح العكسي، فسوف يفسد النظام بسرعة. قد ينخفض ​​الناتج، وقد يرتفع الضغط، وقد تحتاج الأغشية إلى التنظيف كثيرًا.

لذلك، التصميم الجيد يحمي النبات نفسه أولاً. فهو يقوم بتصفية الحطام الكبير، وتصفية الجزيئات الدقيقة، والتحكم في الحجم، والحفاظ على استقرار الماء الداخل قبل مرحلة الضغط العالي.

يوفر الماء للاستخدام الحقيقي

الهدف النهائي للمياه ليس هو نفسه دائمًا. يحتاج بعض المستخدمين إلى مياه الشرب. يحتاج البعض إلى مياه معالجة. ويحتاج البعض الآخر إلى المياه للسفن البحرية أو الجزر أو الفنادق الساحلية أو إمدادات الطوارئ أو المواقع الصناعية.

وهذا يعني أن المصنع يجب أن يتم تصميمه وفقًا لظروف حقيقية. إن ملوحة مياه التغذية، ومعدل التدفق المطلوب، وإمدادات الطاقة، ومساحة التركيب، ومعايير المياه النهائية كلها أمور مهمة.

ملحوظة: قبل اختيار النظام، اختبر مياه البحر الخام أولاً. فهو يساعد على تحديد خطة المعالجة المسبقة ونطاق الضغط وخطة ما بعد العلاج الصحيحة.

 

كيف تتم العملية خطوة بخطوة

إن تناول مياه البحر يجلب المياه الخام إلى النبات

الخطوة الأولى هي التناول. يحتاج النظام إلى تدفق ثابت لمياه البحر من مصدر ساحلي أو مصدر بحري أو نقطة تخزين. يجب أن يقلل تصميم المدخول من دخول المواد الصلبة الكبيرة والنمو البحري والمياه غير المستقرة.

بالنسبة للأنظمة الصغيرة أو المدمجة، قد يكون تناول الطعام بسيطًا. بالنسبة للمشاريع الأكبر، يصبح تخطيط القبول أكثر أهمية. يمكن أن يؤدي سوء استهلاك المياه إلى انسداد متكرر للمرشح وتشغيل المصنع غير المستقر.

الفحص يزيل الحطام الكبير

بعد تناولها، تمر مياه البحر عبر الشاشات أو المرشحات الخشنة. تعمل هذه على إزالة الحطام المرئي مثل الأعشاب البحرية والأصداف والحجارة والمواد العائمة. قد تبدو هذه الخطوة أساسية، لكنها تحمي المضخات والمرشحات اللاحقة.

إذا دخلت مواد صلبة كبيرة إلى النظام، فقد تؤدي إلى تلف المضخات أو انسداد الأنابيب. وقد يقومون أيضًا بتحميل المرشحات الدقيقة بشكل زائد. الحاجز الأول المستقر يصنع الكل محطة تحلية مياه البحر أسهل في التشغيل.

المعالجة المسبقة تقوم بتحضير الماء للتناضح العكسي

تعتبر المعالجة المسبقة واحدة من أهم أجزاء العملية. وعادة ما تتضمن مراحل الترشيح التي تعمل على إزالة المواد الصلبة العالقة والعكارة وبعض المواد العضوية. اعتمادًا على مصدر المياه، قد يشمل ذلك الترشيح الرملي، أو ترشيح الكربون المنشط، أو الجرعات الكيميائية، أو خطوات وقائية أخرى.

الهدف بسيط: الحفاظ على سطح غشاء RO نظيفًا ومستقرًا. تعمل أغشية RO بشكل أفضل عندما يتم إعداد مياه التغذية بشكل جيد. مياه التغذية النظيفة تعني انخفاض خطر التلوث، وضغط أكثر ثباتًا، وإنتاج أفضل على المدى الطويل.

التحكم المضاد للتقشر يقلل من تراكم المعادن

تحتوي مياه البحر على العديد من المعادن الذائبة. تحت الضغط، قد تشكل هذه المعادن قشورًا على سطح الغشاء. يمنع المقياس تدفق المياه ويقلل من أداء الغشاء.

يساعد التحكم المضاد للتحجيم على تقليل هذه المخاطر. وغالبا ما يستخدم قبل مرحلة RO. في العديد من الأنظمة، توضع مرشحات الخرطوشة أيضًا قبل مضخة الضغط العالي. إنهم يلتقطون الجزيئات الدقيقة قبل دخول الماء إلى قسم الغشاء.

مضخة الضغط العالي تخلق القوة

التناضح العكسي يحتاج إلى الضغط. تدفع المضخة مياه البحر نحو أغشية التناضح العكسي تحت ضغط عالٍ. هذه القوة ضرورية لأن مياه البحر تقاوم الانفصال بشكل طبيعي بسبب محتواها من الملح.

غالبًا ما تعني الملوحة المرتفعة ارتفاع الطلب على الضغط. إذا كانت المضخة ضعيفة للغاية، فلن يتمكن النبات من إنتاج ما يكفي من المياه العذبة. إذا تم التحكم في الضغط بشكل سيء، فقد تواجه الأغشية الإجهاد. يؤثر الاختيار الجيد للمضخة على كل من الإنتاج واستخدام الطاقة.

تعمل أغشية RO على فصل المياه العذبة عن الماء المالح

هذه هي الخطوة الأساسية. تدخل مياه البحر المضغوطة إلى الأوعية الغشائية. تمر جزيئات الماء عبر الغشاء شبه المنفذ. وتبقى معظم الأملاح الذائبة على الجانب الآخر.

ويسمى الماء الذي يمر عبره متخللا. هذا هو تيار المياه المعالجة. يسمى تيار الرفض المالح بالتركيز أو المحلول الملحي. يحمل الأملاح المزالة بعيدًا عن النظام.

تنتج محطة تحلية مياه البحر دائمًا كلا التيارين. لا يحول كل مياه البحر إلى مياه عذبة. يخبرنا معدل الاسترداد بكمية مياه التغذية التي تصبح مياهًا صالحة للاستخدام.

بعد المعالجة يجعل الماء صالحًا للاستخدام

يتخلل RO نسبة ملح أقل بكثير، لكنه قد لا يزال بحاجة إلى معالجة نهائية. قد تحتاج مياه الشرب إلى تعديل درجة الحموضة وإعادة التمعدن والتطهير. قد تحتاج المياه الصناعية إلى التلميع، اعتمادًا على العملية.

المعالجة اللاحقة تجعل الماء مستقرًا وأكثر أمانًا وأكثر ملاءمة للاستخدام النهائي. بعد ذلك، ينتقل الماء إلى خزان أو نظام التوزيع.

نصيحة: لا تحكم على النبات من خلال قدرته الإنتاجية فقط. غالبًا ما تحدد المعالجة المسبقة المستقرة ما إذا كان النظام يعمل بشكل جيد مع مرور الوقت.

 

ماذا يحدث داخل غشاء RO

التناضح يحرك الماء بشكل طبيعي

التناضح هو عملية طبيعية. يميل الماء إلى التحرك عبر الغشاء من الجانب الأقل ملوحة إلى الجانب الأكثر ملوحة. تحاول هذه الحركة تحقيق التوازن في التركيز.

التناضح العكسي يفعل العكس. ويستخدم الضغط لدفع مياه البحر ضد هذه الحركة الطبيعية. يجبر هذا الضغط جزيئات الماء على المرور عبر الغشاء مع ترك معظم الأملاح خلفها.

الغشاء ليس شاشة بسيطة

يتخيل الكثير من الناس أن غشاء RO عبارة عن شبكة دقيقة جدًا. هذا ليس دقيقا. وهو يعمل من خلال طبقة غشاء خاصة تسمح لجزيئات الماء بالمرور بسهولة أكبر من الأيونات الذائبة.

وهذا هو السبب في أن التناضح العكسي يمكنه إزالة الملح المذاب، وليس فقط الجزيئات المرئية. يمكن للمرشحات العادية أن تحبس الرمل أو الصدأ. يمكن لأغشية RO فصل المواد الذائبة الأصغر بكثير.

يتحكم الضغط في الإنتاج

الضغط يؤثر بقوة على الأداء. إذا كان الضغط منخفضًا جدًا، ينخفض ​​إنتاج الماء. إذا كان الضغط مرتفعًا جدًا، فقد يؤدي النظام إلى إهدار الطاقة أو الضغط على المكونات.

ويعتمد الضغط المناسب على ملوحة مياه التغذية، ودرجة الحرارة، ونوع الغشاء، وتصميم النظام، والإخراج المطلوب. تساعد المراقبة الجيدة المشغلين على إبقاء المصنع في نطاق عمل آمن.

يتخلل ومحلول ملحي مغادرة الغشاء

ينتج قسم RO تدفقين. تتخلل هو تيار المياه العذبة. الماء المالح هو تيار الملح المركز.

وهذا الانقسام طبيعي. ومن المهم أيضا لتصميم النظام. يساعد تدفق المحلول الملحي على حمل الأملاح بعيدًا عن سطح الغشاء. وبدون تدفق كافٍ للرفض، قد ترتفع مخاطر التحجيم والتلوث.

 

لماذا يعد العلاج المسبق أمرًا بالغ الأهمية؟

يمنع تلوث الغشاء

يحدث التلوث عندما تتجمع الجزيئات أو المواد العضوية أو النمو البيولوجي على سطح الغشاء. القاذورات تقلل من تدفق المياه. كما أنه يزيد من الطلب على الضغط ويمكن أن يزيد من وتيرة التنظيف.

بالنسبة لمياه البحر، غالبًا ما يكون خطر التلوث أعلى منه في مياه المصدر النظيفة. يمكن أن تتغير الطحالب والكائنات الحية الدقيقة والمواد الصلبة العالقة حسب الموسم. ولهذا السبب يجب أن تتناسب المعالجة المسبقة مع مصدر المياه المحلي.

أنه يقلل من مخاطر التحجيم

التحجيم يختلف عن التلوث. يحدث ذلك عندما تشكل المعادن رواسب صلبة على سطح الغشاء. هذه الرواسب تسد قنوات المياه وتقلل من رفض الأملاح.

قد يصبح التقشر أسوأ عندما يكون الاسترداد مرتفعًا جدًا أو عندما تكون السيطرة الكيميائية ضعيفة. تساعد الجرعات المضادة للتحجيم وتصميم التدفق المناسب على تقليل هذه المخاطر.

إنه يقلل من ضغط الصيانة على المدى الطويل

المعالجة المسبقة الجيدة يمكن أن تطيل عمر الغشاء. ويمكنه أيضًا تقليل وقت التوقف عن العمل واستخدام مواد التنظيف الكيميائية والإنتاج غير المستقر. وهذا أمر مهم بالنسبة للمحطات الساحلية والأنظمة البحرية والمواقع النائية، حيث قد لا يكون الوصول إلى الخدمة سهلاً.

قد تبدو محطة تحلية مياه البحر وكأنها آلة RO من الخارج. ومن الناحية العملية، غالبًا ما يقرر نظام المعالجة المسبقة مدى موثوقيته.

ملاحظة: إذا ارتفع ضغط الفلتر كثيرًا، فتحقق من جودة المياه الخام وأداء المعالجة المسبقة قبل إلقاء اللوم على أغشية RO.

 

كيف تعمل كفاءة الطاقة

الضغط يخلق الطلب الرئيسي على الطاقة

يأتي معظم استخدام الطاقة في نظام تحلية المياه بتقنية التناضح العكسي من ضغط مياه البحر. تتميز مياه البحر بملوحة عالية، لذا فهي تحتاج إلى ضغط أكبر من المياه قليلة الملوحة. وهذا هو السبب في أن تحلية مياه البحر عادة ما تستهلك طاقة أكثر من العديد من طرق معالجة المياه الأخرى.

الطلب على الطاقة ليس ثابتا. يعتمد ذلك على الملوحة ودرجة الحرارة وكفاءة المضخة وحالة الغشاء ومعدل الاسترداد وتصميم النظام.

تصميم موفر للطاقة يقلل من تكلفة التشغيل

غالبًا ما يركز التصميم الحديث لمحطات تحلية مياه البحر على تقليل استخدام الطاقة. يمكن أن تساعد المضخات الأفضل والتدفق الأمثل والتحكم الآلي وميزات استعادة الطاقة.

يعد استرداد الطاقة مفيدًا بشكل خاص في الأنظمة الأكبر حجمًا. يترك تيار المحلول الملحي قسم RO تحت الضغط. وبدلاً من إهدار كل هذا الضغط، يستطيع النظام استعادة جزء منه وإعادة استخدامه. هذا يقلل من الحمل على مضخة الضغط العالي.

يجب أن تتوافق القدرة مع الطلب الحقيقي

يمكن أن يؤدي تضخيم النظام إلى إهدار المال والطاقة. يمكن أن يؤدي الحجم الصغير إلى نقص المياه وإرهاق النبات. يعتمد الحجم الأفضل على الطلب اليومي على المياه، وذروة الاستخدام، وسعة التخزين، والطاقة المتاحة.

قد تناسب الوحدة المدمجة موقعًا ساحليًا صغيرًا أو سفينة. قد يناسب نظام الحاويات احتياجات الجزيرة أو البلدية أو الصناعية الأكبر. يجب أن يتناسب التصميم الصحيح مع الموقع بدلاً من إجبار الموقع على ملاءمة الجهاز.

 

كيف تحافظ الأتمتة على استقرار المصنع

التحكم الآلي يقلل من العمل اليدوي

غالبًا ما تستخدم الأنظمة الحديثة أدوات التحكم التلقائية لإدارة المضخات والصمامات والشطف والإنذارات والحماية عند إيقاف التشغيل. وهذا يساعد النبات على العمل بشكل أكثر اتساقًا. كما أنه يقلل من الأخطاء أثناء التشغيل اليومي.

تعتبر الأتمتة مفيدة للمواقع التي تحتاج إلى إنتاج مستقر للمياه ولكن قد لا يكون لديها مشغلين مدربين تدريباً عالياً في الموقع طوال اليوم. يمكنه توجيه النظام خلال بدء التشغيل العادي والتشغيل والشطف والاستجابة للأخطاء.

تظهر المراقبة صحة النظام

يجب على المشغلين مراقبة الضغط والتدفق والموصلية ودرجة الحرارة وجودة المياه. تخبرهم هذه القراءات عن أداء النبات.

على سبيل المثال، قد يشير الضغط المرتفع إلى انسداد الفلتر أو تلوث الغشاء. قد تشير الموصلية العالية للتخلل إلى تلف الغشاء أو مشاكل في الختم أو ظروف التشغيل السيئة. قد يشير انخفاض التدفق إلى وجود مشاكل في التلوث أو التحجيم أو المضخة.

التنظيف يحمي الأغشية

يساعد التنظيف التلقائي على إزالة الأملاح المركزة من أسطح الأغشية. إنه مفيد بشكل خاص بعد إيقاف التشغيل أو أثناء دورات التشغيل. لا يحل التنظيف محل التنظيف المناسب، ولكنه يساعد في تقليل التراكم.

يمكن أن تساعد هذه الميزة في تحسين استقرار الغشاء وتقليل تكرار الصيانة. بالنسبة لأنظمة مياه البحر، تعتبر هذه الحماية ذات قيمة لأن مياه التغذية قاسية بشكل طبيعي.

 

ما الذي يحدد جودة المياه النهائية

ظروف مياه البحر الخام مهمة

ليست كل مياه البحر هي نفسها. قد تختلف مياه المحيط المفتوح عن مياه الميناء. قد تحتوي المياه الساحلية على المزيد من المواد الصلبة العالقة أو المواد العضوية. يمكن لنمو الطحالب الموسمية أيضًا أن يغير نوعية المياه.

قبل اختيار محطة تحلية مياه البحر، يجب على المستخدمين اختبار المواد الصلبة الذائبة والعكارة ودرجة الحرارة ودرجة الحموضة والصلابة والملوثات المحتملة. وهذا يساعد على تجنب خيارات التصميم السيئة.

يؤثر أداء RO على إزالة الملح

تتحكم مرحلة الغشاء في معظم عمليات إزالة الملح. يعتمد أداء RO الجيد على جودة الغشاء والضغط والمعالجة المسبقة وتوازن التدفق والصيانة.

إذا كان النظام نظيفًا ويتم التحكم فيه جيدًا، فيجب أن تظل جودة التخلل مستقرة. إذا حدث تلوث أو تقشر، فقد ينخفض ​​الإنتاج والجودة. ولهذا السبب فإن المراقبة ليست اختيارية.

بعد العلاج يضبط النتيجة النهائية

قد تكون مياه RO منخفضة في المعادن. بالنسبة لمياه الشرب، قد تحتاج إلى تعديل درجة الحموضة وإعادة التمعدن لتحسين الطعم والثبات. يمكن أيضًا إضافة التطهير لحماية المياه المخزنة.

بالنسبة للاستخدام الصناعي، تعتمد المعالجة اللاحقة على التطبيق. تحتاج بعض العمليات إلى موصلية أقل. ويحتاج البعض الآخر إلى درجة حموضة ثابتة أو تلميع إضافي. يجب أن يتبع التصميم النهائي هدف جودة المياه.

 

خاتمة

تعمل محطة تحلية مياه البحر من خلال السحب والمعالجة المسبقة والتناضح العكسي عالي الضغط والمعالجة اللاحقة والتخزين. كل خطوة تحمي جودة المياه واستقرار النظام. توفر KYWATER أنظمة عملية لتحلية مياه البحر باستخدام تقنية التناضح العكسي (RO)، والتحكم الآلي، والتصميم المراعي للطاقة، ودعم خدمات المشاريع لاحتياجات المياه الساحلية والبحرية والصناعية والجزرية.

 

الأسئلة الشائعة

س: ما هي محطة تحلية مياه البحر؟

ج: تعمل محطة تحلية مياه البحر على إزالة الملح من مياه البحر وإنتاج مياه عذبة صالحة للاستخدام.

س: كيف تعمل محطة تحلية مياه البحر؟

ج: تقوم محطة تحلية مياه البحر بتصفية مياه البحر وضغطها وفصل الملح من خلال أغشية التناضح العكسي.

س: لماذا يحتاج إلى معالجة مسبقة؟

ج: المعالجة المسبقة تحمي الأغشية من الرمل والقاذورات والقشور والمياه الخام غير المستقرة.

س: هل RO أفضل من الترشيح العادي؟

ج: نعم. تعمل تقنية التناضح العكسي على إزالة الأملاح الذائبة، بينما تعمل المرشحات العادية على إزالة الجزيئات المرئية بشكل أساسي.

س: ما الذي يؤثر على تكلفة تحلية المياه؟

ج: يؤثر استخدام الطاقة والملوحة والقدرة والأغشية والمرشحات والتنظيف وظروف الموقع على التكلفة.

س: لماذا تنخفض جودة المياه؟

ج: قد يؤدي التلوث أو التقشر أو تآكل الأغشية أو سوء المعالجة المسبقة أو الضغط الخاطئ إلى تقليل الأداء.