تحلية المياه: الطرق و الإعدادات

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

يعتقد العلماء أن البشرية قد وصلت إلى فترة تندلع فيها النزاعات حول المياه العذبة. هناك طريقة واحدة فقط لحل هذه المشكلة وهي إيجاد أفضل طريقة لتحلية المياه

ما هي تحلية المياه

أي سائل في تركيبته يحتوي على نسبة معينة من الأملاح والكائنات الحية الدقيقة والمعادن. تنقية المياه الطبيعية أو مياه الصنبور تزيل المواد الضارة منها. لكن في بعض الأحيان تحتوي على كمية كبيرة من الأملاح مما يجعلها غير صالحة للاستهلاك.

نزع المعادن من الماء هو انخفاض في تركيز الأملاح الذائبة فيه. يمكن أن يكون الإجراء كليًا ، عندما يُحرم السائل من أي محتوى ملح ، أو جزئيًا ، عندما تبقى فيه كمية معينة من الملح.

طرق

التحلية الكاملة تتم بالطرق التالية:

• التقطير بالطريقة الحرارية
• طريقة التبادل الأيوني.
• طريقة الغسيل الكهربائي
• التناضح العكسي الغشاء.

إزالة الملح الجزئي بالطرق التالية:

• جير
• تليين الباريت.
• H- الموجبة.
• تجميد.

طرق تحلية المياهتتطلب المياه كلاً من التكاليف المالية وتكاليف الطاقة. يعتمد اختيار طريقة المعالجة على درجة محتوى الملح في السائل الأولي ، وإنتاجية التركيب ، وتكاليف مكونات العملية (الحرارة ، الكهرباء ، الكواشف). كل طريقة لها مزاياها وعيوبها وتحدث بمساعدة الوسائل التقنية.

تحلية جزئية

المياه المحرومة من جميع الشوائب ، تستخدم في العديد من العمليات الصناعية وهي ضرورية للاستهلاك الداخلي من قبل عدد محدود للغاية من الناس. تتطلب الاحتياجات المنزلية إزالة المعادن من المياه إلى حد معين. في أغلب الأحيان ، يحدث تليين السائل عن طريق الكاتيونات.

في هذه العملية ، يتم استبدال الأملاح الصلبة بكاتيونات الهيدروجين ، والتي بدورها تتفاعل لتدمير أيونات البيكربونات. تشكل المنتجات مركبًا يُفرز كغاز. تقدر درجة التنقية بكمية كربونات الكالسيوم المزالة.

تقطير المياه

تحلية المياه باستخدام طريقة التقطير هي الطريقة الأقدم والأكثر شيوعًا اليوم. الميزة هي توافرها العالمي ، والعيب هو التكلفة العالية للعملية. تستخدم المقطرات للحصول على الماء بدون شوائب. هناك عدة أنواع من المبخرات ، والفرق بينها يكمن في التصميم ونوع الطاقة المستخدمة. الأكثر شيوعًا هي الأجهزة البخارية والكهربائية ، وهي باهظة الثمن وتستهلك الكثير من الطاقة.

الجهاز عبارة عن غلاية (او عدة غلايات)الضغط المنخفض ، حيث يتحول السائل إلى بخار ويفصل تركيز الملح. من أجل أن يتلقى الماء أقصى تنقية ، يتم الوصول إلى درجة حرارة الغليان البطيء في الجهاز. في هذا الوضع ، الشوائب الثقيلة لا تدخل نواتج التكثيف. أحد الخيارات لتقليل التكلفة هو زيادة عدد المراحل ، لكن هذا التثبيت يستلزم استثمارًا أوليًا كبيرًا.

معدات التقطير ، بالإضافة إلى استهلاك الكثير من الطاقة ، لها تكلفة مذهلة لجميع الأجزاء. يمكن أن توفر الأنابيب والتجهيزات والمبادلات الحرارية باهظة الثمن والمبخرات المصنوعة من الكوارتز أو البلاتين درجة عالية من النقاء. المواد الأخرى غير مناسبة.

الطريقة الكهروكيميائية

جوهر الطريقة هو تمرير الماء عبر مجال كهربائي ، بينما يتم نقل أيونات الملح - يتم توزيع الكاتيونات باتجاه الكاثود ، والأنيونات - باتجاه الأنود. يتكون النظام من ثلاث حجرات ، والتي تم تشكيلها باستخدام أغشية الكاثود والأنود. الحجرة الوسطى تحتوي على مياه معدة للتحلية.

يتم تمرير تيار كهربائي ثابت عبر التيار ، وبمساعدته يتم فرز الأملاح في أغشية الكاثود والأنود. الطريقة مكلفة للغاية من حيث تكاليف المعدات وتكاليف الكهرباء ، وبالتالي لم يتم استخدامها على نطاق واسع.

التبادل الأيوني

الطريقة الأكثر موثوقية لتحقيق تحلية المياه هي طريقة التبادل الأيوني. ترسيب الشوائب بهذه الطريقةيسمح لك بالحصول على سائل أنظف في وقت قصير ، وهو أمر مهم لتحلية المياه الصناعية. الطريقة الأكثر فعالية من حيث التكلفة وتعطي أفضل نتيجة تنظيف.

تعتمد الطريقة على إزالة الكاتيونات والأنيونات من الأملاح من السائل ؛ ونتيجة للتنقية ، يمكن تحقيق درجات مختلفة من التنقية ، حتى الإزالة الكاملة لعوامل الملح. تحدث تحلية المياه عن طريق التبادل الأيوني بمشاركة المبادلات الأيونية ، وهي عبارة عن بوليمرات غير قابلة للذوبان في الماء تحتوي على أيون متحرك. في ظل الظروف التي تم إنشاؤها ، يدخل البوليمر المحضر في تفاعل متبادل مع أيونات الملح من نفس العلامة. توضع المبادلات الأيونية في وسط مائي منتفخة ، ويزداد حجمها بمقدار 1.5-2 مرات.

مع مرور الوقت ، تجمع المبادلات الأيونية الأملاح الذائبة في الماء وتصبح أكثر كثافة. يتم إعادة توليد المبادلات الأيونية المشبعة ، وبعد ذلك يتم تنظيفها. المنتجات التي يتم الحصول عليها من المبادلات الأيونية المشبعة تسمى "الواتس" ، وهي تشمل محاليل الأملاح والقلويات. بعضها مواد قيمة ، لذلك يتم التخلص منها كمكونات قيمة.

التناضح العكسي

التقدم التقني وبدء النقص في المياه العذبة أدى إلى ظهور تقنيات جديدة لتحلية المياه وتحلية المياه. أصبحت طريقة المعالجة بالتناضح العكسي طريقة شائعة ، يتم ضمان موثوقيتها من خلال تطوير تقنيات الأغشية. يعود سبب الاهتمام الصناعي إلى انخفاض تكاليف الطاقة نسبيًا. تُستخدم معظم الأجهزة الخاصة بهذا المبدأ في المعالجة اللاحقة لمياه النهر ، حيث تم إثبات فعاليتها مرارًا وتكرارًا.

لللاستخدام المنزلي ، تعد محطات تحلية المياه القائمة على مبدأ التناضح العكسي مناسبة من حيث استهلاك الطاقة وجودة المنتج الذي تم الحصول عليه. يعتمد مبدأ التناضح العكسي على مرور الماء تحت الضغط عبر غشاء غير منفذ للأملاح الذائبة والشوائب الأخرى. يتم توفير عملية تحلية المياه من خلال أغشية اصطناعية شبه منفذة لا يمكنها الاحتفاظ ببعض الغازات المذابة في الماء (الكلور وثاني أكسيد الكربون وما إلى ذلك).

طريقة التناضح العكسي تنقي المياه من جميع الشوائب ، وتحدث إزالة كاملة للمعادن مما يضر بجسم الإنسان. في معظم الحالات ، يتعين على الشخص العادي الاختيار بين ماء الصنبور أو معالجته بنوع من الفلتر. أهون شر الماء ، خالي من كل المكونات الطبيعية.

اليوم في بعض البلدان توجد بالفعل مصانع لإنتاج مياه الشرب ، حيث يتم استخدام طريقة التناضح العكسي لتحلية المياه ، ويتم إزالة الغازات المذابة منها كمعالجة إضافية لاحقة. من أجل إعطائها حالة طبيعية قريبة من الطبيعية ، تضيف المؤسسات الأملاح الضرورية بتركيز تم التحقق منه للمياه النقية.

إيجابيات وسلبيات الأساليب الأساسية

لكل طريقة من طرق تحلية المياه صفات إيجابية وسلبية. بعد النظر فيها بالتفصيل ، يمكنك فهم أيهما يفضل:

• التبادل الأيوني يساعد في الحصول على أنقى مياه النظام موثوق به ولا يتفاعل مع درجة التمعدنسائل المصدر ، يتطلب تكاليف معدات قليلة. تتم عملية التحلية بأقل قدر من الفاقد في استهلاك المياه. تشمل عيوب الطريقة التلوث البيئي السريع بالمواد الكيميائية الضارة ، والتكلفة العالية للكواشف نفسها ، وسرعان ما يصبح النظام ملوثًا ويتطلب استبدالًا متكررًا للمرشحات. من الصعب التخلص من النفايات وأجزاء الفلتر
• التقطير. تُستخدم محطات تحلية المياه القائمة على الطريقة الحرارية دون استخدام المواد الكيميائية ، وتُظهر الجودة الجيدة للسائل الناتج ، ويمكن استخدام الحرارة المتولدة أثناء التشغيل لاحتياجات أخرى. السمة المميزة لهذه الطريقة هي القدرة على التخلص من الغازات المذابة في الماء. تشمل عيوب الطريقة: ارتفاع تكاليف الطاقة ، الحاجة إلى معالجة المياه ، تكلفة صيانة التركيب (تنظيف جميع الأجزاء) ، ارتفاع تكلفة المعدات.
• تتميز تركيبات الغشاء بالبساطة في الحالة الأولية للماء ، ولا تتطلب العملية كواشف كيميائية ، كما أنها سهلة الصيانة. الصفات السلبية هي: تحضير الماء لعملية المعالجة ، كمية كبيرة من الماء لضمان عمل الجهاز ، استهلاك عالي للطاقة مما يؤثر على تكلفة المنتج النهائي.

تحلية في المنزل

تنقية المياه هي الطريقة الأقل تكلفة للمعالجة اللاحقة. هناك طريقتان شائعتان لتحلية البئر أو سائل البحر في المنزل:

• ضع وعاء من الماء في الفريزر واتركه حتى يتجمد تمامًا. ملح مع جزءلن يتجمد السائل ، يجب إذابة الثلج ويمكن استخدامه على الفور. لتنقية إضافية ، يجدر تمرير الماء الذائب عبر أي مرشح منزلي. تسمى الطريقة بالتقطير البارد
• التبخر. يأخذون وعاءين بأحجام مختلفة ، ويصب ماء البحر / الماء المالح في الأكبر ، ويترك الأصغر فارغًا ويضعه في وعاء كبير. يمكن وضع الهيكل بالكامل على الموقد للتدفئة أو تركه في الشمس بعد إغلاق الغطاء. من الضروري تحقيق غليان بطيء من الماء المالح. ستتركز الأبخرة الخالية من الملح في الحاوية الفارغة. سوف تستمر عملية التبخر في الشمس بشكل أبطأ بكثير. بهذه الطريقة يتم الحصول على كمية قليلة من مياه الشرب.

تحلية وتحلية المياه بالطرق التقليدية أمر ممكن ، لكنه غير فعال. الخيار الأفضل هو شراء وحدة تنظيف منزلية.

المنشآت المحلية

للاحتياجات المنزلية ، غالبًا ما تكون هناك حاجة إلى أنظمة المعالجة اللاحقة للمياه. يمكن إجراء تنقية المياه بعدة طرق:

• الأسهل والأكثر تكلفة هو إبريق مع مرشحات قابلة للاستبدال.
• فوهة بفلتر على الصنبور.
• فلاتر مياه مكتبية.
• أنظمة مدمجة لتنقية السوائل اعتمادًا على الموقع (فقط في المطبخ ، عند نقطة دخول مصدر المياه إلى المنزل ، وفلاتر متعددة المراحل لتنقية المياه من بئر ارتوازي ، وما إلى ذلك).

لا يمكن لأي من الأنظمة المنزلية التخلص تمامًا من الأملاح من السائل ، لكنها يمكن أن تعمل على تليين الماء العسر. في هذاعليك معرفة العناصر المشبعة بها لتحديد نظام أو خراطيش ماء أو فلاتر أو كواشف. تتطلب عملية تحلية المياه وحدات كبيرة ، ومنطقة تركيب كبيرة ، واستثمارات مالية كبيرة ، وتوفر صيانة للنظام ، وهو ما لا يتوفر لمجموعة كبيرة من المستهلكين.

أنواع التنظيف المنزلي

اليوم ، يتم استخدام الأنواع التالية من معالجة المياه على نطاق واسع:

• تنقية الفحم. الجهاز عبارة عن وعاء مملوء بالفحم المنشط او الفحم. يتم تنقية المياه التي تمر عبر هذا الفلتر من الكلور ، والعناصر الزيتية ، والمبيدات الحشرية ، والكائنات الدقيقة ، والبكتيريا ، وما إلى ذلك.
• تنظيف جيد. ينقسم هذا النوع من المرشحات إلى نوعين - وظيفة واحدة ومتعددة الوظائف. يتطلب أي خيار صيانة - تغيير خراطيش المياه باستمرار ، واستبدال التركيبات ، وما إلى ذلك.
• تنظيف خشن. تخلص من الجزيئات الكبيرة من الأوساخ (الرمل ، الصدأ ، الرواسب ، إلخ).
• تنظيف عميق. يتضمن هذا النوع من المرشحات أنظمة التناضح العكسي ، والمرشحات متعددة المراحل ، إلخ.

في معظم مناطق روسيا ، لا يلزم سوى تنقية مياه إضافية ، نظرًا لوجود موارد مائية كافية في البلاد. المنطقة الوحيدة التي قد يكون هناك نقص في المياه العذبة هي شبه جزيرة القرم ، والتي قد تتطلب منشآت صناعية لتحلية مياه البحر. جميع أجهزة تنفيذ العمليات لها براءة اختراع.تحلية وتحلية المياه يجب أن تتم باستخدام طرق علمية مع اختبار إلزامي للنتائج في ظروف المختبر.