همه چیز درباره آب شیرین کن ترکیبی

همانطور که در پست های گذشته به تفصیل اشاره شد، کاربردهای دستگاه آب شیرین کن بسیار گسترده و متنوع است. بعلاوه، بیشتر انواع آب شیرین کن صنعتی با سیستم اسمز معکوس کار می کنند. یکی از انواع آب شیرین کن صنعتی، آب شیرین کن ترکیبی است که از دو نوع روش برای شیرین سازی آب استفاده می نماید. در این پست قصد داریم به این نوع آب شیرین کن، شیوه عملکرد آن و مزایا و معایب آن بپردازیم.

آب شیرین کن ترکیبی چه نوع سیستمی است؟

با توجه به اینکه علت شور بودن آب‌ها وجود نمک و املاح درون آن‌ها می‌باشد. برای حذف این نمک‌ها روش‌های مختلفی وجود دارد. یکی از این روش‌ها سیستم ترکیبی است که از روش حرارتی و غشایی استفاده می‌کند. این روش تاثیر بسیار زیادی بر روی کاهش املاح آب دارد. هر کدام از این دو روش محدودیت‌های خاص دارند که با ارائه ایده‌های مختلف نتایج بسیار خوبی هم حاصل خواهد شد. در یک نگاه کلی می‌توان گفت این روش از ترکیب روش‌های متعددی به وجود می‌آید.

روش‌های رایج در آب شیرین کن‌های ترکیبی

بر اساس مطالعات و بررسی‌های انجام شده بین تعداد بسیار زیادی از روش‌های شیرین سازی آب، چند ترکیب نسبت به دیگر ترکیبات از کاربرد بهتر و مطلوب‌تری برخوردار هستند. این  ترکیب و روش‌ها عبارتند از:

روش شیرین سازی آب MSF_RO

یکی از روش‌های رایج حرارتی در شیرین کردن آب دریا ،همین روش تقطیر فلش چند مرحله‌ای است. این روش بر پایه کاهش ناگهانی آب با تقطیر بسیار سریع طراحی شده است. برای شیرین کردن آب ابتدا آب‌ها را وارد مخازن آب گرم کرده و دمای این مخازن را تا ۹۰ تا ۱۲۰ درجه سانتیگراد بالا می‌برند. سپس فشار آب، کاهش پیدا می‌کند. این کاهش فشار باعث شکل‌گیری حالت فلاشینگ می‌شود، که در نتیجه آب تبخیر می‌گردد.

آبهای تبخیر شده از لوله‌های مبدل حرارتی عبور کرده و دوباره با افت فشار مواجه خواهند شد. در روش MSF_RO تعداد مراحل تا ۴۰ مرتبه تکرار خواهد شد. تعویض ممبران در این نوع سیستم خیلی دیر به دیر انجام می‌شود. به طوری که از ۳ تا ۵ سال عمر مفید خواهد داشت. از ویژگی‌های اصلی این نوع آب شیرین کن ترکیبی می‌توان به مصرف انرژی کمتر، هزینه ساخت کمتر، انعطاف پذیری بالا در عملکرد و کوبلینگ بهتر در نیروگاه‌های حرارتی اشاره کرد.

روش شیرین سازی NF_MSF

یکی دیگر از روش‌های تاثیر گذار در شیرین سازی آب به کارگیری از نانوفیلتراسیون‌ها است. در این روش اول نانوفیلتراسیون‌‎ها را برای حذف ca2 و mg2 به کار می‌برند. آب‌های شور دریا پس از تصفیه وارد Nf می‌شوند، بعد از دفع سختی‌های یونی آب شیرین کن حرارتی وارد Msf می‌شود. طبق تحقیقات انجام شده با استفاده از این روش ماکزیمم دمای آب شور به ۱۳۰ درجه افزایش پیدا خواهد کرد. تایم و زمان مورد نیاز برای رسوب زدایی از سطح های انتقال آب شیرین کن‌های حرارتی هم به ۱۲۰۰ افزایش پیدا خواهد کرد. از بارزترین و مشخص‌ترین مزیت‌های این روش می‌توان کاهش میزان رسوب تولید شده را نام برد.

روش شیرین سازی ترکیبیNF_RO_MSF

ام اس اف، نانو فیلتراسیون و اسمز معکوس هر کدام از یک سری ویژگی‌های خاص و منحصر به فردی برخوردار هستند. قرارگیری این سه در کنار هم یک نتیجه عالی را در شیرین کردن  آب‌ها خواهد داشت. از تلفیق NF_RO_MSF به عنوان یکی از بهترین روش‌های آب شیرین کن یاد می‌گردد. قدرت بسیار بالای Nf به حذف یون‌های کلسیم و منیزیم موجود در آب‌ها کمک می‌کند. آب‌های تصفیه شده دریاها وارد آن می‌شوند. آب‌های خروجی از NF وارد اسمز معکوس خواهد شد، تا RO املاح موجود در آن را با عملکرد و بازدهی بسیار بالا حذف کند و در نتیجه به فیلترهای آن هم آسیب خیلی کمتری وارد خواهد شد. در آخر خروجی RO برای تقطیر چند مرحله‌ای به کار برده می‌شود و آب با TDS خیلی مطلوبی از آن خارج می‌شود.

تفاوت عملکرد و تکنولوژی میان آب شیرین کن‌ها

آب شیرین کن‌ها بر اساس وجود یا عدم وجود تغییر فاز در طی فرایند به دو دسته تقسیم می‌شوند. فرایندهایی که به وسیله تغییر فاز عمل می‌کنند، ۳ دسته هستند که شامل (Multi effect distillation (MED)، Multi stage flash distillation (MSF و (Vapor compression distillation (VCD می‌باشند. علاوه بر این، فرایندهایی که با آنها تغییر فازی در آب ایجاد نمی‌کند، به دو دسته (Reverse osmosis (RO و (Electro dialysis (ED تقسیم می‌گردند.

تفاوت‌های این دو دسته بر اساس میزان شوری آب و هزینه‌های انجام فرایند شیرین کردن آب در نظر گرفته می‌شود. منابع انرژی در انجام این فرایند بر اساس انتخاب تکنولوژی مورد استفاده متفاوت است. بعضی از این روش‌ها نیاز به انرژی گرمایی دارند و برخی دیگر با استفاده از انرژی مکانیکی یا الکتریکی فرایند شیرین کردن آب را به خوبی اعمال می‌کنند.

معیارهای عملکرد آب شیرین کن ترکیبی

برای اینکه بتوانیم به عملکرد بهتر آب شیرین کن‌های ترکیبی پی ببریم، باید حتماً معیارهای مناسب آنها را مورد بررسی قرار دهیم، سپس آب شیرین کن‌ها را بر اساس همین معیارها با هم مقایسه نماییم. این معیارها عبارتند از:

• تناسب عملکرد: نسبت آب شیرین تولید شده به بخارهای مصرفی، نسبت به عملکرد آب شیرین کن حرارتی گفته می‌شود.
• سطح یا میزان انتقال حرارت‌های مخصوص: سطح حرارتی مورد نیاز و مناسب برای تولید یک کیلوگرم آب شیرین را سطح انتقال حرارت مخصوص می‌گویند
• انرژی‌های مصرفی مخصوص: اصولا به میزان انرژی که برای تولید یک کیلوگرم آب شیرین مصرف می‌شودرا انرژی مصرف می‌گویند.

مزیت‌های آب شیرین کن ترکیبی

استفاده و بکارگیری این نوع آب شیرین کن‌ها مزایای بسیار زیادی دارد که عمده مزایای آن عبارتند از:

• عملکرد مداوم و بازدهی بسیار بالا
• از بین برنده آلاینده‌های مختلف و مواد مضر
• تهیه آب‌های آشامیدنی سالم در مناطق دور از آب شیرین
• سازگاری با محیط زیست

معایب آب شیرین کن‌های ترکیبی

در کنار مزیت‌هایی که برای این روش یا سیستم ذکر شد، این نوع آب شیرین کن از هزینه‌های بسیار بالایی دارد،. زیرا به صرف انرژی بسیار زیادی نیازمند است، تا بتواند حجم زیادی آب را گرم کند. البته منظورمان از صرف انرژی زیاد، در قسمت روش حرارتی است. کشورهایی که از آب شیرین کن‌های حرارتی استفاده می‌کنند، باید حتماً دارای ذخایر نفتی مناسبی باشند تا موجب کاهش هزینه‌های تبدیل آب شور به شیرین گردند.