ما معنى تحلية المياه

أحدث طرق تحلية مياه البحر

التناضح العكسي

يتم استخدام الضغط في عملية التناضح العكسي (بالإنجليزية: Reverse Osmosis) لدفع محلول الماء عبر غشاء منفّذ؛ حيث يمنع هذا الغشاء الجزيئات المذابة الكبيرة، مثل الملح من المرور خلاله، وتستهلك عملية التناضح العكسي طاقة أقل مقارنةً بالعمليات الكبيرة الأخرى، ومن معيقات هذه العملية أنّ الأغشية فيها معرّضة حالياً أثناء استخدامها لتجمّع الكثير من البكتيريا عليها، والتي قد تؤدّي إلى انسدادها، على الرغم من أّنها أصبحت أكثر فعاليّة مع مرور الوقت، وتتلف هذه الأغشية عندما يتم استخدام الكلور فيها لعلاج البكتيريا، ومن المشاكل الأخرى في هذه العملية: جودة الماء الذي ينتج عنها، إلى جانب عملية المعالجة المُسبقة التي تتطلبها المياه المالحة.

الفصل الكهربائي

يتم تحلية مياه البحر عن طريق استخدام التيار الكهربائي لفصل الماء عن الملح؛ حيث يدفع التيار الأيونات عبر غشاء نافذ انتقائي، حاملاً معه أيونات الملح التي تم فصلها، وتكمن أهم ميّزات هذه الطريقة في أن كمية الطاقة المطلوبة تعتمد على كمية الملح الموجودة في الماء في بداية العملية، وهي تعتبر عملية مناسبة لتحلية المياه التي يكون فيها تركيز الملح أولياً، لكنها تستهلك أيضاً طاقة كبيرة لتحلية مياه البحر.

التقطير السريع

متعدد المراحل تستخدم عملية التقطير السريع متعدد المراحل (بالإنجليزية: multistage flash) الحرارة لتتمكن من تحلية ماء البحر، وتُسمى بعملية التقطير السريعة نسبةً إلى سرعة غليان الماء، والذي يحدث على عدّة مراحل، أو لعدة مرات؛ فعندما يتم إدخال الماء المالح إلى كل مرحلة من مراحل التحويل، فإنه يتعرّض لحرارة بخار وضغط تتم إضافتهما من مصادر خارجية، ويتم تجميع بخار الماء الذي يتشكّل خلال كل مرحلة، ويكون بخار الماء هذا ماءً عذباً، أما المركز الملحي المتبقي فيُعرف باسم “brine”، ولا يتم عادةً إضافة مواد كيميائية، أو عوامل تخفيف المياه.

التقطير متعدد الآثار

تشبه عملية التقطير متعدد الآثار (بالإنجليزية: Multi-effect distillation) عملية التقطير السريع متعددة المراحل؛ حيث تتم عملية تبخير الماء عبر عدّة حُجرات، وينخفض الضغط بشكل تدريجي في كل حجرة عن الحجرة التي تسبقها، ويتكاثف البخار الذي يتشكل في إحدى الغرف في الغرفة التي تليها، ليتم استخدام الحرارة الصادرة عن التكاثف كمصدر للتسخين، وتتم هذه العملية عن طريق رش مياه التغذية على مجموعة الأنابيب فوق كل حجرة، ويتم في الحجرة الأولى إضافة بخار ماء من مصدر خارجي، ثم تتبخر مياه التغذية لأنها تمتص الحرارة من البخار، فيدخل البخار الناتج في الغرفة الأولى عبر أنبوب إلى الغرفة الثانية، والتي يكون فيها الضغط أقل، وتؤدي الحرارة الناتجة عن التكاثف إلى جعل ماء التغذية في الغرفة الثانية تتبخر بشكل جزئي، ثم تتكرر هذه العملية في الغرف التالية، بحيث يتكاثف بخار الماء، ليتحول إلى ماء عذب داخل الأنبوب ثم يتم ضخه.

التناضح الأمامي

يستخدم التناضح الأمامي (بالإنجليزية: Forward Osmosis) العملية الأسموزية التي تتم بشكل طبيعي، والتي تتحرك فيها جزيئات المادة من منطقة ذات تركيز منخفض إلى منطقة ذات تركيز عالٍ، وتتطلب هذه العملية حوالي نصف التكلفة التي تتطلبها عملية التناضح العكسي؛ لأنّها تستهلك طاقة أقل حتى تتم العملية؛ حيث يتحرك محلول ماء البحر عبر غشاء شبه منفذ نحو محلول الأمونيا الملحي عالي التركيز، مخلفاً وراءه أملاح البحر على الجانب الآخر من الغشاء، ثم يتم تسخين المحلول حتى يتبخر ملح الأمونيا، ويمكن إعادة استخدام هذا الملح لأغراض أخرى، وتتمثل أكبر مشاكل هذه العملية في أنّها لا تزال تقنية جديدة لتحليه المياه على نطاق واسع وهي تتمتع بإمكانيات كبيرة، وتحتاج إلى تمويل وأبحاث لاستكشاف إمكانياتها، وما هي الجوانب التي تحتاج إلى تحسين، والأمور التي يمكن فعلها لتقليل تكاليف الطاقة.

بحث عن تحلية مياه البحر

المقصود بتحلية المياه

المقصود بعملية تحلية مياه البحر هي تحويل مياه البحر والمحيطات المالحة إلى مياه عذبة يُمكن استخدامها للشرب، تُستخدم تحلية المياه في ظلّ التناقص المستمر لمصادر المياه العذبة في أنحاء العالم الناتج عن الزيادة المستمرّة في أعداد السّكان، وتقوم عمليّة تحلية المياه على التخلّص من الأملاح الزائدة في مياه البحار والمحيطات لجعلها قابلة للشّرب، وتحتاج هذه العملية إلى تكلفة عالية، واستهلاك كثيف للطّاقة، وأيضاً تحتاج إلى العديد من المرافق لإتمام عمليّة تحلية المياه.

طرق تحلية المياه

توجد ثلاث طرق للقيام بعملية تحلية المياه، وتعتمد هذه الطرق على عدّة مبادئ تُستخدم لذات الهدف، وهي التقنيات الحرارية، والكهربائية، والقائمة على الضغط، وهي كالآتي:

• التقنيات الحرارية: تعتبر هذه التقنيّة من أقدم الطرق التي تم استخدامها في عمليات التقطير، وتقوم على مبدأ القيام بغليان الماء ثُم جمع البخار الناتج وإعادة تكثيفه وجمعه كماء خالٍ من الأملاح، ولكنها تحتاج للكثير من الطاقة للتحويل من مستوى لآخر، وتم حديثاً استخدام تقنيات مثل أوعية الضغط المنخفض للتقليل من درجة حرارة الغليان وبالتالي التقليل من الطاقة اللازمة لتحلية المياه.
• التقنيات الكهربائيّة: في هذه التقنية يتم الإعتماد على تيّار كهربائي لفصل الملح عن الماء، فيقوم هذا التيّار بدفع أيونات المياه عبر غشاء نفّاذ وفصل أيونات الملح عنها، وتتميّز هذه العملية بأنّ كميّة الطاقة المُستهلكة تعتمِد على تركيز الأملاح في المياه لهذا فهي غير مناسبة لتحلية مياه البحار لأنها كثيرة الملوحة.
• تقنيات الضغط: تُشبه هذه العملية التقنية المُعتمدة على الفصل الكهربائي؛ حيث إنها تعتمد على مبدأ التناضح العكسي أو الأسموزية المعاكسة (بالإنجليزية: Reverse osmosis)، فتندفع جُزيئات الماء عبر غشاء نفّاذ وتترك جزيئات الأملاح، وهي بذلك تتميّز باستهلاك الطاقة المعتمِد على تركيز الأملاح في الماء، فتُعدّ غير مناسبة أيضاً لتحلية مياه البحار.

فوائد تحلية مياه البحر

تُستخدم تقنيات تحلية مياه البحر بشكل رئيسي في البلدان المتقدّمة التي تمتلك موارد اقتصادية وتقنية عالية، ومن الممكن أن تصبح متاحةً في البلدان الأخرى مستقبلاً بسبب البحث المستمر عن تقنيات جديدة وحلول أفضل للمشكلات الموجودة حاليّاً كمشاكل الجفاف، والاكتظاظ السكّاني، وما تترتب عليها من منافسة على مصادر المياه، وعلى الرّغم من التخوّف العلمي من فكرة الاستخدام المُفرط لمياه البحر والاعتماد عليها بشكل كلّي إلّا أنها تبقى خياراً جيّداً لتوفير مياه الشّرب للكثير من السكّان.

معنى تحلية المياه بالانجليزي

Water desalination

كيفية تحلية ماء البئر

طرق تحلية مياه الآبار

التحلية بالطرق الحرارية (بالإنجليزية:Thermal desalination)، وتعرف أيضاً بالتقطير (distillation)، وهي واحدة من أقدم الطرق في معالجة مياه البحر، والمياه المالحة لتحويلها إلى مياه صالحة للشرب، وتعتمد على مبادئ الغليان، والتبخر، والتكاثف، حيث يتم تسخين الماء حتى يصل إلى حالة التبخر الأمر الذي يؤدي إلى ترسيب الملح، أما البخار الناتج فيتم تكثيفه للحصول على مياه عذبة، ومن الجدير بالذكر أنه يتم إنتاج الطاقة الحرارية عن طريق مولدات البخار، أو الطاقة الناتجة عن النفايات، أو الطاقة الناتجة عن الضغط الخلفي للبخار في محطات الطاقة، أما عمليات التحلية الحرارية الأكثر شيوعاً فهي:

• التقطير متعدد المراحل (multi-stage flash distillation).
• التقطير متعدد التأثير (Multiple-effect distillation).
• التبخير باستخدام الضغط الناتج عن البخار (vapour-compression evaporation).
• التوليد المشترك للطاقة (cogeneration).
• تحلية المياه باستخدام الطاقة الشمسية (solar water desalination).

التحلية باستخدام الفصل الغشائي بالكهرباء

يتم في هذا النوع من التحلية فصل المياه عن الأملاح باستخدام التيار الكهربائي، عبر غشاء انتقائي نفاذي، حيث يحمل التيار الكهربائي أيونات الأملاح الذائبة معه، وتتميز هذه الطريقة بأن كمية الطاقة المستهلكة تعتمد على كمية الملح الموجود في المياه، وبالتالي فهي مناسبة للمياه التي تحتوي على كمية قليلة من الأملاح، أما بالنسبة لمياه البحر فإن هذه الطريقة تحتاج إلى كميات كبيرة من الطاقة.

التحلية باستخدام التناضح العكسي

(بالإنجليزية:Reverse osmosis)، تعتبر هذه الطريقة إحدى الطرق الشائعة لتحلية المياه، حيث تستخدم هذه الطريقة لفصل المياه عن الأملاح لكنها تتطلب ضغطاً كبير للغاية، وذلك لإجبار المياه على الحركة عبر الأغشية السميكة التي يزيد سمكها بمقدار ألف ضعف عن سمك الجرافين؛ حيث إن افضل طرق التحلية الجديدة هي التحلية باستخدام الجرافين (graphene)، فهذه الطريقة تحتاج إلى ضغط أقل، ويمكن من خلالها تنقية المياه بتكلفة أقل، وتعمل بشكل أسرع من الأنظمة المستخدمة حالياً.

المواد الكيميائية المستخدمة في تحلية المياه

تتطلب عملية تحلية المياه مواد كيميائية قبل المعالجة والتنظيف، والتي تضاف إلى الماء قبل تحلية المياه لجعل العلاج أكثر كفاءة ونجاحًا.

تشمل هذه المواد الكيميائية الكلور وحمض الهيدروكلوريك وبيروكسيد الهيدروجين، ويمكن استخدامها لفترة محدودة فقط من الوقت. بمجرد فقدها لقدرتها على تنظيف المياه، يتم إلقاء هذه المواد الكيميائية، الأمر الذي يصبح مصدر قلق بيئي كبير.

غالبًا ما تجد هذه المواد الكيميائية طريقها إلى المحيط، مما قد يؤدي الى تسمم النباتات والحيوانات التي تعيش هناك.