على الرغم من أن أكثر من 701 تيرابايت 3 تيرابايت من سطح الأرض مغطاة بالمياه، إلا أن الغالبية العظمى منها هي مياه البحر التي لا يمكن أن تُستغل مباشرة! ومع تزايد حدة أزمة المياه العالمية المتزايدة، تلعب تكنولوجيا تحلية مياه البحر دورًا متزايد الأهمية كحل;
A محطة معالجة مياه البحر, والمعروفة أيضًا باسم محطة تحلية مياه البحر، هي منشأة رئيسية تستخدم قدرات خاصة لتحويل مياه البحر إلى مياه عذبة وتحتل موقعًا محوريًا في مجال الموارد المائية؛ ففي العديد من المناطق القاحلة والأماكن التي تعاني من ندرة موارد المياه العذبة، تلعب محطات معالجة مياه البحر دورًا لا يمكن الاستغناء عنه.
من حيث الفعالية، تتمثل المهمة الأساسية لمحطة معالجة مياه البحر في إزالة الملح والشوائب والمواد الضارة الأخرى من مياه البحر التي يتم الحصول عليها من خلال سلسلة من العمليات التكنولوجية المعقدة والدقيقة، من أجل إنتاج مياه عذبة تلبي مختلف طرق الاستخدام؛ حيث إن مصادر المياه العذبة هذه لها استخدامات عادية ويمكن استخدامها كمصدر موثوق لمياه الشرب اليومية للسكان، مما يحل مشاكل مياه الشرب لدى الناس! ويمكن استخدامها أيضًا في الري الزراعي، مما يساعد على نمو المحاصيل بقوة، ويضمن التقدم السلس للإنتاج الزراعي. ويمكنه أيضًا معالجة الإنتاج الصناعي، وتلبية احتياجات المياه الصناعية المختلفة، وتعزيز التنمية الثابتة للصناعة.
محطة معالجة مياه البحر، والمعروفة أيضاً بمنشأة تحلية مياه البحر، وهدفها الرئيسي هو تحويل مياه البحر التي تبلغ نسبة الأملاح فيها حوالي 35000 ملجم/لتر إلى مياه عذبة تقل نسبة الأملاح فيها عن 500 ملجم/لتر من خلال طرق فيزيائية أو كيميائية، مما يجعلها مناسبة لمياه الشرب أو الاستخدام الصناعي والزراعي;
يعتمد مبدأ هذه العملية بشكل أساسي على مسارين رئيسيين للمهارة: الطريقة الحرارية والطريقة الغشائية؛ تستخدم الطرق الحرارية (مثل التقطير) الطاقة الحرارية لتعزيز الانتقال الطوري في مياه البحر وخداع جزيئات الماء لتقسيم توزيع الملح في مراحل مختلفة، مما يحقق محتوى مائي مالح مرتفع! وتعتمد قواعد الغشاء على الطاقة الخارجية والنفاذ الانتقائي من خلال الغشاء، مما يسمح لجزيئات الماء بالمرور بينما يتم الاحتفاظ بالملح.
عادة ما تستوعب محطات تحلية مياه البحر الحديثة أربع مراحل عملية رئيسية: سحب المياه والمعالجة المسبقة، والتحلية المركزة، والمعالجة اللاحقة، وتوزيع المياه المنتجة! المعالجة المسبقة هي خطوة حاسمة تهدف إلى إزالة المواد الصلبة العالقة والطحالب والكائنات الدقيقة من مياه البحر، ومنع التحجيم والتشويش اللاحق.
هناك ثلاثة أنواع رئيسية من تقنيات تحلية مياه البحر التي حققت تطبيقات تجارية واسعة النطاق على مستوى العالم: التناضح العكسي، والتبخير الوميضي متعدد المراحل، والتقطير متعدد التأثيرات بدرجة حرارة منخفضة!
1. تقنية التناضح العكسي يعد التناضح العكسي أكثر تقنيات تحلية المياه بالأغشية استخدامًا في الوقت الحالي؛ ويتمثل المبدأ في تطبيق ضغط خارجي على مياه البحر يسبق ضغطها الأسموزي (عادةً 5.5-6.8 ميجا باسكال)، مما يتسبب في اختراق جزيئات الماء للغشاء شبه النفاذية مقابل هدف النفاذ الطبيعي، بينما يتم الاحتفاظ بأيونات الملح.
وتكمن الميزة الأكبر للتناضح العكسي في انخفاض استهلاكه للطاقة، والذي يبلغ نصف استهلاك الطاقة في الغسيل الكهربائي و1/40 من استهلاك التقطير! مع الاستخدام الواسع النطاق لـ جهاز استرداد الطاقة, يمكن أن يصل قبول الطاقة في محطات التناضح العكسي الحديثة إلى أكثر من 901 تيرابايت في الساعة لكل طن من المياه إلى أقل من 3-4 كيلوواط في الساعة.
2. إمكانية التبخير الوميضي متعدد المراحل تنتمي تقنية التبخير الومضي متعدد المراحل إلى تقنية التحلية الحرارية، التي تُدخل مياه البحر الساخنة في سلسلة من غرف التبخير الومضي مع انخفاض الضغط تدريجياً، وتبخير بعض مياه البحر على الفور، وتكثيف البخار للحصول على المياه العذبة؛ وهذه المهارة متطورة تقنياً ومتطلباتها منخفضة للمعالجة المسبقة لمياه البحر، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص لمنشآت التحلية الكبيرة والكبيرة جداً وتعمل على نطاق واسع في دول الخليج;
3. القدرة على التقطير متعدد التأثير في درجات الحرارة المنخفضة يعد التقطير متعدد التأثيرات منخفض الحرارة أحد أكثر التقنيات كفاءة في استخدام الطاقة في التقطير. فهو يعمل في درجات حرارة أقل من 70 درجة مئوية، ويصل بين عدة مبخرات في سلسلة، ويستخدم البخار المتكون من التأثير الأمامي كمصدر حراري للتأثير الخلفي. ومن خلال التبخير المتعدد والتكثيف المتعدد، يحصل على ماء مقطر يعادل أضعاف كمية البخار المسخّن! هذه القدرة تمنع بشكل فعال مشكلة تقشر الملح غير العضوي ويمكن أن تخدع مصادر الحرارة المنخفضة الدرجة.
يقارن الجدول التالي الخصائص الرئيسية لثلاث تقنيات رئيسية لتحلية مياه البحر السائدة:
| المعلمات الفنية | التناضح العكسي | التقطير الوميضي متعدد المراحل | التقطير متعدد التأثير بدرجة حرارة منخفضة |
|---|---|---|---|
| مبدأ العمل | الفصل الغشائي | التبخر الحراري | التبخر الحراري |
| مستوى استهلاك الطاقة | 3-4 كيلوواط/ساعة/م3 | 10-14 كيلو واط/ساعة/م3 | 6-8 كيلوواط/ساعة/م3 |
| جودة مياه المنتج | جيد | ممتاز | ممتاز |
| متطلبات المعالجة المسبقة | عالية | منخفضة | متوسط |
| المقياس المطبق | كبير وكبير جداً | كبير وكبير جداً | |
| مناطق التلاعب الرئيسية | على مستوى العالم | دول الخليج | المناطق الصناعية الساحلية |
إن تشغيل محطة معالجة مياه البحر عبارة عن هندسة نظام معقد ومتطور. وإذا أخذنا مثالاً محطة تحلية مياه البحر بالتناضح العكسي، فإن عملية تشغيلها تتضمن بشكل أساسي النقاط الرئيسية التالية:
جوهر تناول الماء: وعادة ما يتم أخذ المياه من منطقة البحر على عمق معين من الساحل من خلال أنابيب مخصصة، أو يتم خداع “بحيرة مياه البحر” الساحلية لتخزين مياه البحر أثناء المد العالي؛ ;
مرحلة ما قبل العلاج: يتم إخضاع مياه البحر لشبكة خشنة وخزان رملي لإعادة الضغط لإزالة المواد الصلبة العالقة التي يزيد قطرها عن 1 مم. بعد ذلك، يتم ترشيحها من خلال مرشح متعدد الوسائط ومرشح دقيق لتقليل مؤشر كثافة الخلط إلى أقل من 3، من أجل حماية غشاء التناضح العكسي اللاحق! تشمل المعالجة المسبقة أيضًا التعقيم ومعالجة قتل الطحالب، وتنتج مولدات هيبوكلوريت الصوديوم المستخدمة عادةً في مياه البحر هيبوكلوريت الصوديوم لقتل الكائنات الحية الدقيقة.
عملية التحلية المركزة: يتم ضغط مياه البحر المعالجة مسبقًا إلى حوالي 5.5-6.8 ميجا باسكال بواسطة مضخة عالية الضغط ثم تدخل إلى مجموعة غشاء التناضح العكسي؛ حيث تمر جزيئات الماء عبر جدار الغشاء لتصبح مياهًا عذبة، بينما يتم اعتراض الملح لتكوين مياه مالحة مركزة!
مرحلة ما بعد المعالجة: يجب تمعدن المياه العذبة المنتجة وتطهيرها. وبإضافة ثاني أكسيد الكربون والمعادن اللازمة، والتطهير باستخدام هيبوكلوريت الصوديوم، تصبح المياه المنتجة النهائية مناسبة لطريقة منظمة الصحة العالمية لمياه الشرب!
على الرغم من أن تكنولوجيا معالجة مياه البحر قد تم تطبيقها بشكل ناضج، إلا أنها لا تزال تواجه تحديات متعددة مثل استهلاك الطاقة والتكلفة والأثر البيئي، في حين ظهرت الابتكارات التكنولوجية واحدة تلو الأخرى.
تحديات استهلاك الطاقة والابتكار تعتبر تحلية مياه البحر من الأصول كثيفة الاستهلاك للطاقة، وتقليل استهلاك الطاقة هو الهدف الرئيسي للابتكار التكنولوجي! وقد قللت تقنية التناضح العكسي بشكل كبير من استهلاك الكهرباء لكل طن من المياه من خلال أجهزة حصاد الطاقة الفعالة;
تحدي التكلفة والتحسينات وقد انخفضت تكلفة تحلية مياه البحر، التي كانت تصل إلى 1 تيرابايت 4 تيرابايت 10 للمتر المكعب في السبعينيات، إلى 1 تيرابايت 4 تيرابايت 0.5-1 للمتر المكعب. وقد أدى مشروع تحلية مياه البحر في هواشيا تشينغداو إلى خفض التكاليف بشكل كبير من خلال تعزيز معدلات التوطين;
التأثير البيئي والاحتيال على الموارد يمكن أن يؤدي التصريف المباشر للمياه المالحة المركزة الناتجة عن تحلية مياه البحر إلى الإحساس بالبيئة البحرية، لكن التقنيات الجديدة تحولها إلى مورد؛ فقد وقعت شركة تشينغداو لإمدادات المياه في هايدان عقدًا في عام 2023 لإنشاء أول مشروع لاستخراج الليثيوم من المياه المالحة المركزة في العالم، والذي يمكنه إنتاج 40 طنًا من كربونات الليثيوم من المياه المالحة المركزة كل عام، مما يرشد إلى مسار جديد لاستكشاف موارد الليثيوم.
جدول: مقارنة بين استهلاك الطاقة والاستثمار في العمليات الرئيسية لتحلية مياه البحر
| المهارات | استهلاك الكهرباء (كيلوواط/ساعة/م3) | استهلاك الطاقة الحرارية (كيلو جول/كجم) | تكلفة الاستثمار | صعوبة التشغيل والصيانة |
|---|---|---|---|---|
| التناضح العكسي | 3.8-5.0 | لا حاجة لمصدر حراري | منخفضة | متوسط |
| التبخير الوميضي متعدد المراحل | 2.5-5.0 | 290-390 | عالية | متوسط |
| التقطير متعدد التأثير | 1.5-2.5 | 230-370 | عالية | متوسط مرتفع |
أصبحت تحلية مياه البحر عنصراً أساسياً في نظام إمدادات المياه العالمي، خاصة في المناطق القاحلة والمدن الساحلية.
وفقًا للجمعية الدولية لتحلية المياه، هناك 18000 محطة رائدة لتحلية المياه تم إنشاؤها في جميع أنحاء العالم، توفر أكثر من 950000 متر مكعب من المياه العذبة يوميًا لأكثر من 150 دولة بخصم 300 مليون! هذه المنشآت لا تحل مشكلة إمدادات مياه الشرب المحلية فحسب، بل تساهم بشكل أساسي في الإدارة المستدامة لموارد المياه العالمية!
في إسرائيل، وهي واحدة من أكثر البلدان التي تعاني من ندرة المياه في العالم، مكّن التلاعب الواسع النطاق بتكنولوجيا تحلية مياه البحر البلاد من تحقيق الاكتفاء الذاتي الأساسي في إمدادات المياه. وتبلغ الطاقة الإنتاجية السنوية لمحطات تحلية مياه البحر الخمس الكبيرة في إسرائيل حوالي 600 مليون متر مكعب، مما يلبي 601 تيرابايت 3 تيرابايت من احتياجات المياه في الكون؛ كما تحظى تحلية مياه البحر باهتمام متزايد؛ حيث تم الانتهاء من 121 مشروعًا لتحلية مياه البحر على مستوى البلاد، بطاقة إنتاجية يومية من المياه تبلغ 1008800 طن؛ و
مع تقدم التكنولوجيا وانخفاض التكاليف، تتحول تحلية مياه البحر من “مصدر مياه طارئ” إلى “مصدر مياه تقليدي” وتصبح وسيلة مهمة للتخفيف من أزمة المياه العالمية. من خلال الابتكار في المواد وتحسين العمليات، أصبح استهلاك الطاقة في محطات تحلية مياه البحر بنسبة 80% مقارنة بالمراحل السابقة. وستلعب في المستقبل دوراً أكثر أهمية في ضمان سلامة المياه العالمية!
إن تكنولوجيا تحلية المياه، باعتبارها الوسيلة الأساسية لمعالجة ندرة المياه العالمية، تعمل باستمرار على تحسين الكفاءة وخفض التكاليف وتقليل الأثر البيئي من خلال الابتكار التكنولوجي؛ ومع نضج تكنولوجيا اقتران الطاقة المتجددة وتحسين سلسلة الصناعة بأكملها، من المتوقع أن تلعب تحلية مياه البحر دورًا أكثر تركيزًا في بناء نظام مستدام لاستخدام الموارد المائية، مما يوفر ضمانات قوية للبشرية للاستجابة لتحديات الموارد المائية.
كيسارو هي شركة رائدة في تصنيع معالجة المياه ومقرها الصين، وهي متخصصة في تصميم وتصنيع أنظمة معالجة المياه عالية الكفاءة.
مع أكثر من 20 عامًا من الخبرة في هذا المجال، نحن متخصصون في تنشيط مصادر المياه المختلفة، بما في ذلك مياه البحر، ومياه الآبار، ومياه الآبار، ومياه الآبار، ومياه الصنبور، والمياه الجوفية وغيرها.
المنتجات
الشركة
اتصل بنا
