تحلية مياه البحر
تشير تحلية مياه البحر إلى عملية استعادة المياه العذبة من المياه المالحة، حيث يتم استخراج جزيئات الماء من مياه البحر لجعلها آمنة للاستهلاك البشري، في جوهرها، يتم ضخ المياه من المحيط ودفعها عبر نسيج غشائي متعدد الأوجه شبه منفّذ يرفض جزءًا كبيرًا من أقل من 99% من المعادن الموجودة في مياه التغذية.
ما هي عملية تحلية مياه البحر
- تعرف عملية تحلية مياه البحر بأنها عملية إزالة الأملاح والشوائب من مياه البحر من أجل الحصول على المياه العذبة.
- خلال هذه العملية تستخدم محطات التحلية عملية التناضح العكسي، ويتم ضخ مياه البحر إلى محطة التحلية من البحر، ثم تمر عبر الترشيح قبل المعالجة لإزالة معظم الجزيئات.
- ثم يتم دفع مياه البحر المفلترة تحت الضغط من خلال أغشية خاصة، حيث يتم عكس عملية التناضح التي تحدث عادة في الطبيعة.
- المسام الموجودة في الأغشية صغيرة جدًا بحيث يتم فصل الملح والبكتيريا، والفيروسات والشوائب الأخرى عن مياه البحر.
- في جوهرها تشمه هذه العملية المصافي المجهرية، حوالي نصف المياه التي تدخل النبات من البحر تصبح مياه شرب عذبة.
- يتم بعد ذلك إعادة الملح والشوائب الأخرى التي تمت إزالتها من مياه البحر إلى المحيط عبر الناشرات، مما يضمن اختلاطه بسرعة ويمنع تأثيره على البيئة البحرية.
- تخضع المياه المحلاة بعد ذلك لمزيد من المعالجة، لتلبية معايير مياه الشرب.
اقرأ أيضا: ما هو زبد البحر وفوائده
تعريف التناضح العكسي
- ثبت أن التناضح العكسي هو الطريقة الأكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة، لاستعادة المياه العذبة من مياه البحر أو إزالة الملح من مياه البحر.
- يستلزم التناضح التدفق الطبيعي للمياه عبر غشاء من منطقة تركيز ملح منخفض، إلى منطقة تركيز ملح عالية. بالنسبة لعملية التناضح، يتم تطبيق ضغط خارجي أعلى، ويتم عكس التدفق الطبيعي للمياه.
- يتدفق من تركيز الملح العالي إلى تركيز الملح المنخفض، يتم إنتاج تيار جديد من المياه الصالحة للشرب الصالحة للشرب، وذلك لأن مسام الغشاء صغيرة جدًا بحيث تعمل بشكل فعال كمصفاة مجهرية، وتقوم بترشيح الملح والبكتيريا والفيروسات الضارة الأخرى.
كيفية تحلية مياه البحر
- تستخدم تحلية المياه تقنية التناضح العكسي لفصل جزيئات الماء عن مياه البحر، تُدفع المياه القادمة من المحيط آلاف الأغشية المُلفوفة بإحكام وشبه منفذة تحت ضغط عالٍ جدًا، تسمح الأغشية لجزيئات الماء الصغيرة بالمرور، تاركة الملح والشوائب الأخرى وراءها.
- تاريخيًا، كانت تحلية المياه تُعتبر مكلفة للغاية، بحيث لا يمكن اعتبارها خيارًا قابلاً للتطبيق على نطاق واسع، أنها ببساطة تتطلب الكثير من الطاقة.
- لكن التقنيات الأحدث، مثل التناضح العكسي والتقطير الوميض متعدد المراحل، بدأت ببطء منذ الخمسينيات في تغيير هذا الرأي، خاصة في الأماكن التي تندر فيها مصادر المياه العذبة وتكثر فيها أعداد الناس.
- كما يتم تطوير تقنيات تحلية المياه على نطاق أصغر بكثير، مجموعات تحلية المياه المحمولة هي مثال على ذلك.
- يعمل الباحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، على خفض مستوى تحلية المياه إلى مستوى النانو، وتسخير أغشية انتقائية الأيونات الكهروستاتيكية، لتجنب المتطلبات والعيوب التي غالبًا ما ترتبط بطريقة التناضح العكسي، مثل الحاجة إلى مستويات عالية من الضغط، وحدوث انسدادات وسدادات غير مقصودة.
- يطلقون على عملية تركيز أيون الاستقطاب، ويتصورون أنه يساعد في مناطق الكوارث، لن تنتج الوحدات الكميات الهائلة من المياه العذبة التي توفرها النباتات، لكنها ستكون مكتفية ذاتيًا وقابلة للحمل وتعمل بالخلايا أو البطاريات الشمسية، يمكن توزيع العديد من الوحدات خلال جهود الإغاثة، وتوفير المياه الصالحة للشرب حتى إعادة إنشاء البنية التحتية.
اقرأ أيضا: عدد البحار والمحيطات في العالم
خطوات عملية تصفية المياه
- نظام امتصاص مياه البحر: يهدف نظام سحب مياه البحر هذا إلى توصيل مياه البحر إلى محطة التناضح العكسي للمياه العذبة، هناك أنواع مختلفة من طرق السحب تعتمد على جودة المياه في منطقة السحب، والظروف الجيولوجية، وبيانات الأرصاد الجوية، والكوارث الطبيعية، مثل مدخول آبار الشاطئ، ومياه البحر المفتوحة.
- نظام ما قبل المعالجة: تزيل الجاذبية المواد العضوية والجزيئات الدقيقة عن طريق ترشيح الرمل والفحم، تتم إضافة مادة الندف إلى مياه البحر لربط الجزيئات الصغيرة معًا وتسهيل تصفيتها.
عادة ما تعتمد محطات تحلية المياه هذه المرشحات المسبقة، بما في ذلك مرشح الوسائط المتعددة، والفلتر النشط، ومرشحات الأمان الدقيقة المرشح متعدد الوسائط وفلتر الكربون المنشط المملوء برمل الكوارتز المكرر، والكربون المنشط بجوز الكاكاو على التوالي لإزالة المواد الصلبة العالقة، والجزيئات الغروانية والكلور المتبقي والكائنات الحية الدقيقة، والرائحة والجزيئات الأخرى في الماء الخام.
تتم إضافة مادة التخثر عن طريق مضخة الجرعات قبل دخول الماء الخام في مرشح الوسائط المتعددة، ثم تتم إزالة الندف المتكون من مادة التخثر والغرويات من خلال المرشح، لتلبية متطلبات مياه تغذية التناضح العكسي.
لمنع الجسيمات الموجودة في المياه الخام والأنابيب من الدخول إلى وحدة التناضح، يتم اختيار مرشحين أمان واحدًا تلو الآخر كمعالجة مسبقة للتناضح. - محطات الغسل العكسي: تزيل محطة ضخ الغسيل العكسي أي جزيئات متراكمة/ يتم ضخ مياه البحر المفلترة إلى مبنى التناضح بواسطة مضخات الطرد المركزي لمحطة الضخ المعزز، هنا يرتفع ضغط الماء إلى ما يقرب من 5 بار – أي ما يعادل الغوص حتى عمق 50 مترًا.
- معالجة النفايات: تتكاثف المواد الصلبة من مياه الغسيل العكسي بفعل الجاذبية، ثم تُنزع المياه في جهاز طرد مركزي، قبل إزالتها للتخلص منها خارج الموقع كنفايات صلبة.
- مبنى التناضح العكسي: يتم دفع مياه البحر عند ضغط مرتفع عبر طبقات عديدة من الأغشية الاصطناعية لإزالة الأملاح والمعادن، تمر المياه العذبة عبر الأغشية، بينما يتم فصل مياه البحر المركزة (محلول ملحي) – وهذا ما يسمى بالتناضح العكسي.
يتم توجيه ما تبقى من مياه البحر المركزة إلى جهاز استعادة الطاقة، قبل إعادتها إلى المحيط عبر نفق المخرج. - إعادة التمعدن: تتم إضافة الفلوريد والمعادن إلى المياه العذبة، لتلبية إرشادات مياه الشرب، ثم يتم تطهير المياه المعاد تدويرها ونقلها إلى خزان مياه الشرب.
- خزان مياه الشرب ومحطة ضخ: يتم تخزين المياه في خزان مياه الشرب بسعة 40 مليون لتر، ويتم ضخها في خط أنابيب بطول 18 كيلومترًا لنقلها وإلى شبكة مياه الشرب.
