تشير تحلية مياه البحر إلى تكنولوجيا وعملية استخلاص المياه العذبة من مياه البحر. هناك العديد من تقنيات التحلية، مثل التقطير، وعمليات الأغشية (التناضح العكسي، والتحليل الكهربائي، والتقطير الغشائي، وما إلى ذلك)، وتبادل الأيونات، ولكن الطرق المناسبة لتحلية مياه البحر على نطاق واسع هي التقطير والتناضح العكسي.
هنا، سنقدم على وجه التحديد عملية تحلية التناضح العكسي لمياه البحر.
1. تعقيم مياه البحر وإزالة الطحالب
تحتوي مياه البحر على عدد كبير من الكائنات الحية الدقيقة والبكتيريا والطحالب. لا يؤدي تكاثر البكتيريا والطحالب ونمو الكائنات الحية الدقيقة في مياه البحر إلى خلق مشكلات لمرافق سحب المياه فحسب، بل يؤثر أيضًا بشكل مباشر على التشغيل الطبيعي لمعدات التحلية وخطوط الأنابيب. لذلك، غالبًا ما تستخدم مشاريع تحلية مياه البحر عوامل كيميائية مثل الكلور السائل وهيبوكلوريت الصوديوم وكبريتات النحاس لتعقيم وإزالة الطحالب.
2. التخثر والترشيح
لتحسين جودة المياه الداخلة إلى نظام التناضح العكسي وتقليل العكارة، عادة ما تتم إضافة مرشح متعدد الوسائط بعد التخثر والترشيح. تزيل هذه العملية المواد الصلبة العالقة والجسيمات الصغيرة من الماء، مما يزيد من تحسين جودة المياه قبل دخولها إلى نظام التناضح العكسي.
3. عوامل منع التقشر وعوامل الاختزال
تتميز مياه البحر بتركيبة معقدة، مع صلابة وقلوية عالية. لضمان الأداء الأمثل لنظام التناضح العكسي ومنع التقشر، يجب إضافة عوامل منع التقشر المقابلة بناءً على جودة المياه المحددة. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لاستخدام عوامل الأكسدة أثناء المعالجة المسبقة للتعقيم، تتم إضافة عامل اختزال إلى مياه تغذية التناضح العكسي لتحييد الكلور، مما يضمن أن محتوى الكلور المتبقي أقل من 0.1 جزء في المليون (أو ORP < 200mV)، مما يلبي متطلبات نظام التناضح العكسي للمواد المؤكسدة في مياه التغذية.
4. مرشح الأمان
نظرًا لملوحة مياه البحر العالية، يلزم استخدام مرشحات أمان من مواد الفولاذ المقاوم للصدأ 316L. عادة ما يتم تحديد حجم مسام المرشح على أنه 5 ميكرومتر لتصفية مياه البحر قبل دخولها إلى المضخة عالية الضغط، مما يمنع الجسيمات الأكبر من 5 ميكرومتر. يضمن ذلك التشغيل الآمن والمستقر للمضخة عالية الضغط وجهاز استعادة الطاقة وعناصر غشاء التناضح العكسي.
5. المضخة عالية الضغط وجهاز استعادة الطاقة
تعتبر المضخات عالية الضغط وأجهزة استعادة الطاقة ضرورية لتوفير تحويل الطاقة وتوفير الطاقة في معدات تحلية مياه البحر بالتناضح العكسي. يعتمد اختيار المضخة على معدل التدفق والضغط المطلوبين. يستخدم جهاز استعادة الطاقة عادةً هيكل توربين هيدروليكي للاستفادة من الضغط من تصريف مياه البحر المركزة لزيادة ضغط مياه التغذية بنسبة 30٪، واستعادة الطاقة بشكل فعال وتقليل استهلاك الطاقة، مما يقلل بدوره من تكاليف التشغيل.
6. أغشية ووحدات التناضح العكسي
تعتبر عناصر غشاء التناضح العكسي المكونات الأساسية لمعدات تحلية مياه البحر. يجب أن تتوافق الأغشية المختارة مع نظام تحلية مياه البحر المحدد. اعتمادًا على تصميم النظام، يمكن اختيار أنواع مختلفة من عناصر الغشاء. تشتهر أغشية التناضح العكسي بمعدلات التحلية العالية، ومقاومة الضغط الممتازة، ومقاومة الأكسدة، وخصائص مكافحة التلوث. يجب أن تكون المواد المستخدمة في الأجزاء عالية الضغط من أنظمة تحلية مياه البحر مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L أو أعلى لمنع التآكل بسبب ملوحة مياه البحر العالية.
7. التحكم في النظام
يستخدم نظام التحكم في معدات تحلية مياه البحر بالتناضح العكسي عادةً وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة (PLC) لإنشاء نظام تحكم أخذ عينات لامركزي، والذي يراقب تشغيل النظام مركزيًا. تم تجهيز النظام بمفاتيح حماية عالية ومنخفضة الضغط، وأجهزة تبديل أوتوماتيكية، ووظائف إنذار. عند حدوث حالات شاذة في معلمات مثل الموصلية أو التدفق أو الضغط، يمكنه التبديل تلقائيًا أو القفل أو إيقاف تشغيل النظام لحماية المضخة عالية الضغط وعناصر غشاء التناضح العكسي.
يتم تطبيق التحكم في التردد المتغير لبدء وإيقاف المضخة عالية الضغط، وتحقيق عمليات سلسة، وتوفير الطاقة، ومنع التلف الناتج عن مطرقة المياه أو الضغط الخلفي. تم تصميم البرنامج لتنظيف المياه منخفضة الضغط تلقائيًا قبل وبعد بدء التشغيل والإيقاف، خاصة أثناء الإيقاف، عندما تكون مياه البحر المركزة في حالة غير مستقرة وقد تتسبب في هطول الأمطار، مما يؤدي إلى تلوث سطح الغشاء. يؤدي التنظيف منخفض الضغط إلى إزاحة مياه البحر المركزة تلقائيًا، مما يحمي سطح الغشاء ويطيل عمره الافتراضي.
يسمح النظام أيضًا بعرض وتخزين وإحصائيات وجدولة وطباعة المعلمات ذات الصلة مثل درجة الحرارة ومعدل التدفق وجودة المياه وإنتاج المياه. تدفق العملية الديناميكي في واجهة التشغيل واضح وبديهي، مما يبسط العمليات اليدوية ويضمن تشغيل النظام تلقائيًا وآمنًا وموثوقًا به.