آب شیرین کن و فن آوری مورد استفاده در آن

آب شیرین کن و فن آوری مورد استفاده در آن

آب شیرین کن ها و فرایند شیرین کردن آب یکی از مهم ترین پیشرفت هایی است که در سالیان اخیر به کمک انسان ها آمده است. استفاده از روش های سنتی برای نمک زدایی از آب هزینه های فراوانی را به مصرف کنندگان تحمیل می کند و از طرف دیگر کمبود منابع آب شیرین موجب بروز خطراتی در سطح جهانی گردیده است. به همین سبب آب شیرین کن ها جایگاهی مناسب در صنعت تصفیه آب و فاضلاب پیدا کرده اند. به ویژه برای کشور هایی که با معضل کم آبی مواجه هستند استفاده از سایر منابع آبی می تواند راه کاری بسیار مهم تلقی گردد. آب شیرین کن ها برای انجام فرایند شیرین کردن آب نیاز به جریان آب شور و همچنین جریان آن شیرین با ذرات نمکی که در آن حل نشده است دارند. برای آن که درک صحیح تری از این عملکرد داشته باشید پیش از آن که در خصوص آب شیرین کن ها صحبت کنیم در خصوص فرایند شیرین کردن آب توضیحاتی را ارائه خواهیم داد.

آشنایی با فرایند شیرین کردن آب در آب شیرین کن

این فرایند برای تولید آب هایی با درصد شوری پایین و مناسب آشامیدن صورت می پذیرد. در این فرایند آب شور ورود شده به سیستم های شیرین کننده به دو بخش تقسیم می شود:

بخش اول: جریان آب خالص که دارای درصد کمی از نمک ها و سایر املاح است.
بخش دوم: جریان آبی که حاوی نمک ها و سایر املاح باقیمانده است.
مصرف انرژی یکی از مهم ترین موضوعاتی است که در فرایند شیرین کردن آب در آب شیرین کن ها مورد توجه قرار داده می شود. بر اساس مطالعات صورت گرفته در خصوص کارایی سیستم های آب شیرین کن، بهترین و کارآمد ترین سیستم ها از لحاظ مصرف انرژی آب شیرین کن هایی هستند که مصرف انرژی آن ها بین ۴ تا ۵ کیلووات برای تولید هر متر مکعب آب شیرین برآورد شده است.
تفاوت های موجود در عملکرد و تکنولوژی آب شیرین کن ها
معمولا آب شیرین کن ها می توانند به دو دسته اصلی تقسیم شود این تقسیم بندی بر اساس وجود یا عدم وجود تغییر فاز در طی فرایند در نظر گرفته می شود. فرایند هایی که با استفاده از تغییر فاز عمل می کنند ۳ دسته هستند که شامل Multi effect distillation (MED)، Multi stage flash distillation (MSF) و Vapor compression distillation (VCD) می باشند. علاوه بر این فرایند هایی که در آن ها تغییر فازی در آب ایجاد نمی شود به دو دسته Reverse osmosis (RO) و Electro dialysis (ED) تقسیم می گردند.
تفاوت های این دو دسته اصلی بر اساس میزان شوری آب و همچنین هزینه هایی است که برای انجام فرایند شیرین کردن آب توسط آب شیرین کن در نظر گرفته شده است. منابع انرژی برای انجام این فرایند بر اساس انتخاب تکنولوژی مورد استفاده متفاوت خواهد بود. برخی از این روش ها نیاز به انرژی گرمایی داشته و برخی دیگر با استفاده از انرژی مکانیکی یا الکتریکی فرایند شیرین کردن آب را انجام می دهند.
آب شیرین کن Electro dialysis
آب شیرین کن Reverse osmosis
آب شیرین کن Multi stage flash distillation
آب شیرین کن Multi effect distillation

معرفی فرایند هایی بر پایه تقطیر در آب شیرین کن

برخی از روش هایی که برای عملکرد آب شیرین کن ها ذکر شده بر اساس فرایند تقطیر بوده که در این میان می توان به Multi effect distillation (MED) و Multi stage flash distillation (MSF) اشاره نمود. در فرایند MSF در قسمتی به نام گرم کن آب شور حرارت دیده و سپس آب شور گرم شده به محفظه تبخیر کننده وارد می شود. نوع تنظیمات غشاء در این بخش به گونه ای است که آب به سرعت به جوش می آید و به صورت انفجاری به بخار تبدیل می شود. این فرایند تا زمانی ادامه می یابد که آب سرد شود. انجام فرایند شیرین کردن آب در یک آب شیرین کن MSF می تواند بین ۴ تا ۴۰ مرحله متغیر باشد. هر چه این مراحل بیشتر باشد بازدهی در قسمت باز یافت حرارت را افزایش می دهد و نیاز به سرمایه گذاری بالاتری هم دارد. اگر چه این فن آوری جایگاه خوبی در صنعت شیرین کردن آب دارد اما استفاده از فن آوری MED به سبب ویژگی های و برتری هایی که دارد طرفداران بیشتری بافته است. در این روش ها به جای استفاده از لوله های غوطه از تبخیر کننده های فیلم نازک استفاده شده و در نتیجه کاهش رسوب دهید و بهبود عملکرد در وضعیت ترمو دینامیکی را شاهد خواهیم بود.

images ی3 - آب شیرین کن و فن آوری مورد استفاده در آن

معرفی فرایند اسمز معکوس در آب شیرین کن ها

فرایند اسمز معکوس در آب شیرین کن ها به گونه ای است که از روش های فیزیکی برای جدا سازی نمک از آب با بهره گیری از خاصیت غشاهای نیمه تراوا استفاده می شود. در این فرایند دو فاز با وسیله یک غشاء از هم جدا می شود و اجزا در این بین جریان می یابند. در این فرایند میزان نفوذ پذیری یا تراوایی و همچنین انتخاب گری یا گزینش پذیری نقش مهمی را ایفا می نمایند. لازم به ذکر است کاربرد های وسیعی برای استفاده از روش اسمز معکوس بیان شده که از این میان می توان به تولید آب شرب از آب های شور، تامین نیاز کشاورزان و دام پروران، تامین آب مورد نیاز برخی صنایع مانند کارخانه های پتروشیمی، نساجی های و همچنین باز یافت پساب های صنعتی اشاره نمود.
فرایند های مبتنی بر غشاء را می توان بر اساس اندازه ذره هایی که بر اثر نیروی فشاری از غشاء مورد نظر عبور می کنند به ۴ دسته اصلی تقسیم بندی نمود:
فرایند Micro filtration
فرایند Ultra filtration
فرایند Nano filtration
فرایند Reverse osmosis

ویژگی های فرایند های غشایی  

  • این روش جزو روش هایی است که در آن ها تغییر فاز صورت نمی گیرد و به همین سبب میزان مصرف انرژی در آن ها کمتر است.
  • آب شیرین کن هایی که از روش غشایی استفاده می کنند نیاز به فضای کمتری دارند.
  • سرعت فرایند شیرین کردن آب در این آب شیرین کن ها بالاتر است که علت آن را می توان به نازک بودن غشای مورد استفاده و بالا بودن سرعت انتقال جرم نسبت داد.
  • آب شیرین کن های غشایی می توانند در دمای پایین فعالیت کنند و این ویژگی برای محلول هایی که در آن ها افزایش گرما موجب بروز تغییرات می شود بسیار کاربردی است.
  • سرمایه گذاری بر روی آب شیرین کن های غشایی در مقایسه با سایر روش ها بسیار کمتر و به صرفه تر خواهد بود.
  • سیستم های غشایی این قابلیت را دارند که در طول زمان گسترش و توسعه داده شوند.

images ی2 - آب شیرین کن و فن آوری مورد استفاده در آن

معرفی فرایند الکترو دیالیز در آب شیرین کن ها

فرایند الکترو دیالیز پیش از اسمز معکوس مورد استفاده قرار می گرفت. این فرایند بر اساس برخی از اصول مشخص صورت می پذیرد:

  • نمک های محلول در آب به صورت یون بوده که به شکل کاتیون یا آنیون باردار می گردند.
  • آنیون ها جذب بار الکتریکی مخالف الکترود می شوند.
  • غشا های مورد استفاده می توانند به صورت انتخابی ساخته شود. یعنی می توان غشا هایی ساخت که برای عبور آنیون ها یا کاتیون ها طراحی شده باشد.

آب شیرین کن های ترکیبی نسل جدیدی از فرایند شیرین کردن آب

استفاده از آب شیرین کن های ترکیبی این روز ها توسعه فراوانی یافته است. در این آب شیرین کن ها از فرایند های مورد استفاده از آب شیرین کن های مکانیکی و حرارتی در کنار هم استفاده می شود.

انواع آب شیرین کن های ترکیبی شامل موارد ذیل هستند:

  • آب شیرین کن های ترکیبی MSF_RO
  • آب شیرین کن های ترکیبی NF-MSF
  • آب شیرین کن های ترکیبی NF-RO-MSF

معیار های اثرگذار در عملکرد آب شیرین کن ها

برای آن که بتوان عملکرد آب شیرین کن ها مورد بررسی قرار داده و حتی بتوان آن ها را با هم مقایسه نمود لازم است با معیار های اثرگذار در این امر آشنا شویم. برخی از مهم ترین معیار های عملکرد در سیستم های آب شیرین کن شامل نسبت عملکرد، سطح انتقال حرارت مخصوص و انرژی مصرفی مخصوص می باشند.

  • نسبت عملکرد به معنای آب شیرین تولید شده به مقدار بخار مصرفی می باشد و با PR نمایش داده می شود.
  • سطح انتقال حرارت مخصوص یعنی سطح حرارتی مورد نیاز جهت تولید ۱ کیلو گرم آب شیرین توسط سیستم های آب شیرین کن که با علامت SA نشان داده می شود.
  • میزان انرژی مورد نیاز برای تولید ۱ کیلوگرم آب شیرین

با توجه به اهمیت موضوع نیاز به آب شیرین و این که کشور ایران دارای مشکلاتی در خصوص تامین آب شیرین به ویژه در مناطق گرم و خشک می باشند. شرکت پرتو کنترل آماده ارائه خدمات و تجهیزات مرتبط با سیستم های آب شیرین کن به متقاضیان محترم می باشد.

×
جهت دریافت مشاوره و انتخاب انواع تصفیه ساز ها