طراحی و تولید آب شیرین کن

آب شیرین کن صنعتی چیست؟

در واقع عمل نمک زدایی فرآیند حذف نمک و سایر مواد معدنی از آب دریا یا آب شور است تا برای مصارف نیمه صنعتیف خانگی یا مصارف صنعتی مناسب شود.

روش های مختلفی برای نمک زدایی وجود دارد، از جمله استفاده از دستگاه آب شیرین کن صنعتی یا اسمز معکوس (RO) و الکترودیالیز (ED). در این مقاله، نحوه عملکرد این روش‌ها، مزایا و معایب، هزینه‌های ساخت و نگهداری و نحوه مقایسه آنها با سایر روش‌های نمک‌زدایی را بررسی خواهیم کرد.

آبش یرین کن/ اسمز معکوس (RO):

اسمز معکوس RO یک روش نمک زدایی است که از یک غشای نیمه تراوا برای فیلتر کردن نمک و سایر ناخالصی ها از آب دریا یا آب شور استفاده می کند. غشاء به مولکول های آب اجازه عبور می دهد و در عین حال یون ها و مولکول های بزرگتر را مسدود می کند. در نتیجه آب تصفیه شده در یک طرف غشا و آب شور غلیظ در طرف دیگر جمع می شود.

RO چگونه کار می کند؟

فرآیند RO توسط دستگاه آب شیرین کن صنعتی معمولاً شامل چندین مرحله است. ابتدا، آب برای حذف ذرات بزرگ، زباله‌ها و مواد آلی پیش تصفیه می‌شود. سپس از یک پمپ فشار بالا عبور می کند که آن را از طریق غشای نیمه تراوا مجبور می کند. آب تصفیه شده ای که از غشاء خارج می شود به عنوان تراوش شناخته می شود، در حالی که آب نمک غلیظ باقی مانده را آب نمک می نامند.

مزایای استفاده از RO:

یکی از مزایای اولیه استفاده از دستگاه آب شیرین کن صنعتی RO این است که آب آشامیدنی با کیفیت بالا تولید می کند که برای مصرف انسان ایمن است. RO همچنین بسیار کارآمد است و می تواند تا 99٪ مواد جامد و ناخالصی های محلول را از آب حذف کند. علاوه بر این، این یک فرآیند نسبتا ساده است که نیازی به عملیات شیمیایی گسترده یا سایر تجهیزات پیچیده ندارد.

معایب استفاده از RO:

علیرغم مزایای آن، RO دارای چند اشکال است. یکی از معایب اصلی این است که برای کار کردن به مقدار قابل توجهی انرژی نیاز دارد که می تواند ردپای کربن کارخانه آب شیرین کن را افزایش دهد. علاوه بر این، پمپ های فشار بالا و غشاهای نیمه تراوا که در RO استفاده می شوند گران هستند و نیاز به تعویض مکرر دارند و به هزینه های کلی تعمیر و نگهداری می افزایند.

هزینه های ساخت و تعمیر و نگهداری RO:

هزینه های ساخت و نگهداری یک کارخانه RO به عوامل مختلفی از جمله اندازه کارخانه، کیفیت آب تغذیه و تجهیزات خاص مورد استفاده بستگی دارد. به طور معمول، ساخت یک کارخانه RO می تواند از 1 میلیون دلار تا 10 میلیون دلار یا بیشتر هزینه داشته باشد، با هزینه های نگهداری از 100000 تا 500000 دلار در سال.

مقایسه سیستم اسمز معکوس با سایر روش های نمک زدایی:

در مقایسه با سایر روش های نمک زدایی، مانند تقطیر حرارتی، RO دارای چندین مزیت است. به عنوان مثال، انرژی کارآمدتر است و ضایعات آب نمک کمتری نسبت به تقطیر تولید می کند. با این حال، ممکن است برای تصفیه منابع آب بسیار شور مناسب نباشد، جایی که ED ممکن است گزینه بهتری باشد.

الکترودیالیز (ED):

ED یکی دیگر از روش های نمک زدایی است که از غشای انتخاب کننده یون برای جداسازی نمک و سایر مواد معدنی از آب دریا یا آب شور استفاده می کند. این فرآیند شامل اعمال میدان الکتریکی در سراسر غشا است که یون‌های بارهای مخالف را به دو طرف غشاء جذب می‌کند. ED فرآیندی است که از یک میدان الکتریکی برای جداسازی نمک و مواد معدنی از آب دریا یا آب شور استفاده می‌کند. مانند RO، ED از یک غشای نیمه تراوا استفاده می کند، اما در عوض، از یک بار الکتریکی برای جذب یون ها به سطح غشاء استفاده می کند. یون های دارای بار مثبت به سمت الکترود با بار منفی و یون های دارای بار منفی به الکترود با بار مثبت جذب می شوند. این فرآیند دو جریان آب تولید می‌کند: یکی پر نمک و مواد معدنی و دیگری کم نمک و مواد معدنی.

مزایای استفاده از ED:

ED مزایای متعددی نسبت به سایر روش های نمک زدایی دارد. یکی از مزیت های قابل توجه آن نیاز به انرژی پایین آن در مقایسه با روش های تقطیر حرارتی سنتی است. ED همچنین دارای ردپای کوچکی است که آن را برای پروژه های در مقیاس کوچک ایده آل می کند. علاوه بر این، ED را می توان برای بازیابی نمک ها و مواد معدنی ارزشمند استفاده کرد و اثرات زیست محیطی تخلیه آب نمک را کاهش داد.

معایب استفاده از ED:

یکی از معایب اصلی استفاده از ED راندمان حذف نمک کمتر آن در مقایسه با RO است. ED معمولاً 90-95٪ نمک را حذف می کند، در حالی که RO می تواند تا 99٪ نمک را دفع کند. ED همچنین برای اطمینان از عملکرد بهینه نیاز به نظارت مستمر دارد. علاوه بر این، سیستم های ED می توانند به پوسته پوسته شدن و رسوب حساس باشند، که می تواند عملکرد آنها را در طول زمان کاهش دهد.

هزینه ساخت و نگهداری ED:

هزینه ساخت و نگهداری یک سیستم ED بسته به اندازه و پیچیدگی پروژه می تواند متفاوت باشد. به طور کلی، سیستم‌های ED به تجهیزات کمتری نسبت به سیستم‌های RO نیاز دارند، که ساخت آنها را ارزان‌تر می‌کند. با این حال، هزینه های نگهداری مداوم مانند جایگزینی غشاء و محلول های تمیز کردن می تواند در طول زمان افزایش یابد.

مقایسه اسمز معکوس با سایر روش های نمک زدایی:

در مقایسه با سایر روش‌های نمک‌زدایی مانند تقطیر حرارتی و ED، RO نرخ دفع نمک بالاتری دارد و به انرژی کمتری در واحد آب تولید شده نیاز دارد. نسبت به تقطیر حرارتی قابل اطمینان‌تر و راحت‌تر نگهداری می‌شود و ردپای کوچک‌تری نسبت به ED دارد. با این حال، برای حذف ناخالصی‌ها به پیش تصفیه نیاز دارد و هزینه سرمایه‌گذاری اولیه بالای آن می‌تواند مانعی برای ورود به برخی از پروژه‌های مقیاس کوچک باشد.

نتیجه:

RO و ED دو مورد از رایج ترین روش های نمک زدایی هستند که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند. هر دو مزایا و معایب خود را از نظر کارایی، هزینه و الزامات نگهداری دارند.