شيرين‌سازي آب (Water Desalination) نياز به آب به سرعت در حال افزايش است و منابع آب شيرين موجود نمي‌توانند همه‌ي نيازها را برآورده سازند.
در حال حاضر آب نمي‌تواند به صورت طبيعي، خود به خود پالايش شده، با هزينه كم و به آساني در دسترس همه قرار گيرد. خشكسالي‌هاي متمادي در مناطق گوناگون باعث جابجايي و مهاجرت جمعيت به سمت اين منبع حياتي شده و اثرات آن در بخش‌هاي اجتماعي و اقتصادي قابل ملاحظه است.
شيرين كردن آب دريا بيش از 50 سال قبل كاربرد داشته و يك روش مناسب براي تصفيه و تامين آب در تعدادي از كشورها به شمار مي‌رود. امروزه از نظر فني و اقتصادي امكان توليد آب در حجم زياد و با كيفيت بسيار عالي به وسيله‌ي فرآيندهاي شيرين‌سازي آب وجود دارد. در عين حال توليد آب شيرين براي جمعيت زياد همگام با رشد جمعيت، توسعه‌ي بهداشت و كشاورزي مدرن، هزينه‌هاي زيادي را در برخواهد داشت.
دو فناوري مهم شيرين‌سازي آب از جمله روش تبخير و روش استفاده از غشا پيشرفت و تكامل خوبي داشته‌اند. در سال‌هاي اخير مشكل هزينه كمتر شده است، به طوري كه هزينه‌ي نمكزدايي آب دريا به 50 تا 80 سنت در هر متر مكعب رسيده و اين كاهش به طور مستمر ادامه دارد. نمك زدايي آب لب‌شور ارزان‌تر است و هزينه‌ي آن در حدود 20 تا 35 سنت در هر مترمكعب مي‌باشد. فناوري غشايي با استفاده از مكانيسم نفوذ در آب، در هر جا ممكن و عملي است. فاضلاب نيز با استفاده از غشاها به ندرت تصفيه مي‌شود. در تعدادي از كشورها شيرين‌سازي آب به عنوان يك منبع مهم تامين آب در نظر گرفته مي‌شود.
Desalination Overview
شيوه‌هاي مهم شيرينسازی آب
فرآيند تقطير چند مرحله‌اي ناگهاني (MSF) مهم‌ترين شيوه‌ي نمكزدايي آب مي‌باشد كه بيشتر در كشورهاي حاشيه‌ي خليج‌فارس كاربرد دارد.
اين فناوري با ظرفيت جهاني توليد بيش از 4000 مترمكعب در روز در حدود 48 درصد واحدهاي بزرگ جهان را شامل مي‌شود.
در ميان ديگر روش‌هاي تبخير، تقطير چند مرحله‌اي يا MED با استفاده از لوله‌هاي عمودي يا افقي يا لوله‌هاي نازك دوتايي قابل اشاره است. روش ميعان بخار براي مكان‌هاي دورافتاده، پناهگاه‌ها، جزاير و … روش مقبول و قابل اجرايي است. از اين روش گرچه به صورت گسترده استفاده نمي‌شود، اما آبي با كيفيت خيلي خوب، كاربري ساده، قابل اطمينان و بازده قابل ملاحظه توليد مي‌كند.
به منظور توليد آب شيرين روش اسمز معكوس (RO) در ميان فرايندهاي غشايي داراي رشد سريع‌تري است. انواع ديگر غشاها كه اغلب در بهبود كيفيت آب به كار مي‌روند، در ادامه شرح داده مي‌شود.
Reference Plant Definition
غشاها
فناوري غشايي اسمز معكوس (RO) روشي اميدبخش براي نمكزدايي آب شور و آب دريا مي‌باشد. در اسمز معكوس از فشار ديناميكي براي غلبه بر فشار اسمزي محلول نمك استفاده مي‌شود. بنابراين باعث نفوذ انتخابي آب از سمت آب شور به سمت ديگر غشا مي‌گردد. بر اثر دفع نمك‌ها از غشا جداسازي اتفاق مي‌افتد. غشاهاي RO لايه‌هاي نازك پليمري نيمه‌تراوا هستند كه به لايه‌ي محافظ ضخيمي چسبيده‌اند. غشاها اغلب از استات سلولز، پلي‌آميدها و پلي سلوفون‌ها ساخته مي‌شوند و تفاوت آن‌ها در منظم يا نامنظم بودن و تركيب لايه‌ي نازك غشا است.
غشاها به تغييرات PH، غلظت‌هاي كم از تركيبات اكسيدكننده مثل كلر و دي اكسيد كلر، محدوده‌ي وسيعي از مواد آلي و حضور باكتري و جلبك در محيط حساس هستند. بنابراين تصفيه‌ي مقدماتي دقيق به منظور جلوگيري از آلودگي غشا و رسوب‌گذاري ضروري است. صاف‌سازي مقدماتي براي حذف جامدات محلول از آب ورودي به سامانه، تزريق مقداري اسيد براي زدايش يون‌هاي بي‌كربنات، هوادهي براي حذف دي‌اكسيدكربن و صاف‌سازي به وسيله‌ي كربن فعال براي حذف تركيبات آلي محلول و تركيبات كلرينه قابل استفاده مي‌باشد.
رسوب‌زداهاي گوناگون به منظور جلوگيري از ته‌نشيني جامدات محلول در اثر افزايش غلظت به كار مي‌روند. اين مواد در مقابل رسوب‌گذاري CaCo3، CaSo4، SrSo4 و BaCo3 موثر بوده اما در مقابل رسوب سيليكات تاثير اندكي دارند.
به منظور ايجاد بهترين نسبت سطح غشا به حجم عمليات، دو نوع طرح متناسب با فشار مخزن غشاهاي مارپيچي و غشاهاي فيبري متخلخل ارايه شده است.
انرژي برق تنها براي پمپ كردن آب تا فشار عملياتي به نسبت بالا مورد نياز است. استفاده از توربين‌هاي مخصوص، بخشي از انرژي را مي‌تواند تامين كند. فشار عملياتي بين 10 تا 25 بار براي آب لب شور و براي آب دريا بين 50 تا 80 بار متغير است.
فشار بالا براي ايجاد نفوذ كافي در غلظت‌هاي به نسبت بالايي از آب شور در ميان غشا مورد نياز است. درصد تبديل آب مي‌تواند به حد 90 تا 95 درصد، در آب‌هاي سبك لب شور و در آب دريا به 35 تا 50 درصد بازيافت برسد. بازيافت كم به ويژه در مورد آب درياهاي به نسبت محدود، مثل درياي سرخ و خليج‌فارس قابل انتظار است.
افزايش دماي آب تا حداكثر محدوديت غشا، سبب افزايش شدت جريان عبوري از غشا مي‌شود. در نيروگاه برق بر اثر عبور جرياني از آب دريا از سامانه‌ي خنك‌كننده، گرم‌شدن آب و در نتيجه افزايش كارآمدي رخ مي‌دهد. كيفيت آب بستگي به ويژگي‌هاي غشا، ميزان بازيافت آب و طراحي مناسب سامانه دارد. بعضي مولكول‌هاي به نسبت كوچك مثل دي‌اكسيدكربن، سولفيد هيدروژن و سيليكات ممكن است از ميان غشا نفوذ كرده و سبب آلودگي آب توليد شده شوند. اين مشكل در هنگام به كارگيري هوادهي يا تعويض كننده‌هاي يوني يا تغيير حجم آب و رقيق‌سازي محلول رخ مي‌دهد. تركيبات آلي كوچك محلول در آب ورودي ممكن است از راه‌هاي گوناگون وارد آب شده و نزول كيفيت آن را سبب شوند.
جامدات محلول (TDS) آب ورودي ممكن است بين 100 تا 600 ميلي‌گرم در ليتر باشد. با استفاده از يك مرحله‌ي ثانويه اين مساله قابل حل مي‌باشد، اما هزينه را به طور قابل ملاحظه افزايش مي‌دهد.
اسمز معكوس اغلب براي واحدهاي كوچك و بزرگ استفاده مي‌شود و حدود 22 درصد از واحدهاي بزرگ دنيا با ظرفيتي بيش از 4000 مترمكعب در روز را شامل مي‌شود. اين شيوه مي‌تواند به آساني در آب شيرين كن‌هاي حرارتي نيز به كار رود.
فناوري ديگر الكترودياليز (ED) يا پيشرفته‌تر از آن الكترودياليز برگشت‌پذير (EDR) مي‌باشد. در اين فرآيند يون‌ها توسط جريان برق مستقيم (DC) مجبور به عبور از غشاهاي نميه‌تراوا مي‌شوند. در اين روش به دليل خواص انتقال ترموديناميكي، غشا نسبت به رسوب‌گذاري حساس نمي‌باشد. متاسفانه اين شيوه آن طور كه انتظار مي‌رفت نسبت به ديگر فرآيندها چندان موفق نبوده است. به تازگي از اين شيوه براي شيرين‌كردن آب شور و تصفيه‌ي آب استفاده مي‌شود.
غشاهاي نانوفيلتراسيون براي زدايش نمك‌هاي سنگين از آب به كار مي‌روند. غشاهاي اولترافيلتراسيون راه حل جديدي براي حذف باكتري‌ها و ويروس‌ها از آب مي‌باشند. غشاهاي ميكروفيلتراسيون براي زدايش ذرات معلق به كار مي‌روند و ممكن است در مقابل انگل‌هاي ژيارديا و كريپتوسپريديوم كه از مهم‌ترين انگل‌ها به شمار مي‌روند، نقش محافظ ايفا كنند.
غشاهاي الكترودياليز برگشت‌پذير (EDR) اغلب براي زدايش نمك‌هاي خاصي از جمله نيترات‌ها به كار مي‌روند. برخي از غشاهاي اشاره شده براي تصفيه‌ي مقدماتي آب‌هاي آلوده قبل از نمكزدايي به روش RO نيز كاربرد دارند.
فرآيندهاي غشايي به تدريج در تصفيه‌ي آب، پالايش و بازيافت فاضلاب، تصفيه‌ي پساب صنايع و … رواج يافته است.
Basic set up of a Reverse Osmosis (RO) system
نمكزدايي آب به روش حرارتي
روش تقطير ناگهاني چند مرحله‌اي (Multi-Stage Flash)
تقطير ناگهاني چند مرحله‌اي (MSF) روشي ساده و بسيار متعارف است. اين روش بيش از 30 سال است كه كاربري تجاري دارد. آب دريا با فشار مشخص از ميان لوله‌هاي بسته كه در آن تبادل حرارتي انجام مي‌گيرد عبور مي‌كند و بخار در بخش بالايي اتاقك مايع مي‌شود.
سپس با استفاده از سوخت داغ و يا بخار خروجي آب تا بالاترين دماي تعيين شده در سامانه گرم مي‌شود و باعث تبخير ناگهاني در قسمت پاييني اتاقك شده و اين روند همراه با كاهش فشار از اتاقي به اتاق ديگر ادامه مي‌يابد.
بخار توليد شده به لوله‌هاي موجود در بالاي اتاقك برخورد كرده و مايع مي‌شود. به اين ترتيب باعث انتقال حرارت به آب خام مي‌شود. بخارهاي مايع شده گردآوري مي‌شود. از طرفي آب شور خروجي كه نمك آن تغليظ گشته، به دريا بازگردانده مي‌شود.
قسمتي از آب شور مجدداً به داخل سامانه برگشته و به منظور افزايش كارآمدي، با آب ورودي مخلوط مي‌شود. اين روش انرژي زيادي براي گرم‌كردن و پمپاژ آب نياز دارد. افزايش بازده انرژي تابع تعداد مراحل موجود، بالاترين دماي پيش گرم كردن آب دريا، انتقال حرارت مناسب توسط بخار كندانس شده، استفاده‌ي مناسب از گرماي خروجي توسط محصول و آب شور خروجي، كنترل و پيشگيري از تشكيل رسوب، جلوگيري از تجمع گازهاي غيرقابل تراكم و … دارد.
خوردگي در سامانه به دماي بالا، اكسيژن محلول در آب و نوع و جنس مواد براي انتقال حرارت سطوح مرتبط مي‌باشد.
اين فرآيند به غلظت اوليه‌ي آب دريا و ذرات معلق موجود در آب دريا چندان حساس نيست و تنها يك صاف‌سازي ساده پاسخگو خواهد بود.
به منظور كنترل ميزان رسوب‌گذاري ممكن است مقداري اسيد يا مواد رسوب‌زدا به آب ورودي افزوده شود و اين يك مزيت مهم براي اين فرآيند نسبت به ساير فرآيندهاي تقطير است، به طوري كه ذرات جامد به جز در اتاقك بر روي ساير سطوح انتقال حرارت رسوب نمي‌گذارند. همچنين از بيواسيدها براي جلوگيري از فعاليت بيولوژيكي در تصفيه‌ي مقدماتي ممكن است استفاده مي‌كنند.
براي حذف اكسيژن و كاهش احتمال تجمع گازهاي غيرقابل تراكم، به هوازدايي نياز است. تصفيه‌ي مقدماتي براي شيوه‌هاي تبخيري نمكزدايي آب نيز مناسب است. محصول اين روش مزاياي متعارف و عمومي بيشتر فناوري‌هاي تبخيري را داراست به طوري كه محتوي TDS آب توليد شده در حدود 50 ميلي‌گرم در ليتر است (به علت جابجا شدن قطره‌ها همراه با بخار).
با استفاده از اين روش توليد آبي با كيفيت بهتر و TDS كمتر از 10 ميلي‌گرم در ليتر نيز امكان‌پذير است. فرآورده‌هاي جانبي تا حدودي مزاحم هستند و مي‌توانند باعث خوردگي گردند. به طور معمول براي كنترل غلظت نمك و جلوگيري از خوردگي، اين فرآورده‌هاي جانبي با منابع آبي ديگر مخلوط مي‌شوند.
Components of a MSF Plant
تقطير چند مرحله‌اي (Multi-Effect Distillation)
تقطير چند مرحله‌اي (MED) يكي از اميدبخش‌ترين فناوري‌هاي تبخيري موجود مي‌باشد. مفهوم تبخير چند مرحله‌اي در صنعت شيمي بسيار متعارف است. كاربرد اين فرآيند براي نمكزدايي آب دريا از 25 سال قبل آغاز شده است. اين روش مي‌تواند در دماي پايين و فشار بخار كم به عنوان منبع اصلي انرژي به كار رود. بخار مورد نياز مي‌تواند از طريق سوخت يا ذغال سنگ يا بخشي از خروجي نيروگاه برق تامين شود.
Desalination Technologies
Heat Supply For Multi Effect Distillation System
بخار توليد شده توسط منبع توليد بخار براي تبخير آب دريا (كه كمي پيش گرم شده است) و توليد بخار بيشتر در فشار پايين استفاده مي‌شود. اولين جريان بخار پس از تراكم و ميعان به اتاق توليد بخار يا ژنراتور بخار نيروگاه بر مي‌گردد. بخار ثانويه‌ي توليد شده به مرحله‌ي دوم مي‌رود تا كندانس شود. به طوري كه با انتقال گرماي نهان تبخير به آب دريا كه در لوله‌هاي افقي در جريان است جرياني از فيلم مايع ريزشي پديد مي‌آيد. همان‌طور كه در طراحي پيش‌بيني شده فرآيند بين بالاترين دماي ممكن و پايين‌ترين دماي سرد متحمل (بسته به دماي آب دريا) چندين بار تكرار مي شود.
محصول تغليظ شده در انتها جمع‌آوري مي‌شود. يك پمپ خلا، بخار باقي‌مانده پس از آخرين مرحله‌ي كندانس را براي كنترل افت فشار خارج مي‌كند.
MED اغلب روي لوله‌هاي عمودي يا افقي اجرا مي‌شود. به طوري كه بخار بر يك طرف سطح انتقال حرارت كندانس شده و در سطح ديگر آب دريا تبخير مي‌گردد. در اين روش فيلم دوتايي انتقال حرارت با استفاده از مكانيسم ميعان – تبخير تشكيل مي‌شود. اين عمليات به طور معمول 8 تا 16 مرحله متداول است و فرآيند كارآمدي خوبي دارد. براي مثال نسبت آب توليد شده به بخار ورودي (بر حسب تن) در روش MED مي‌تواند به 15 نيز برسد. اين نسبت براي يك واحد MSF حدود 10 است.
طراحي جديدي نيز بر مبناي برج‌هاي عمودي ابداع شده است. اين ابتكار توسط بخش آب كاليفرنياي جنوبي با همكاري شركت Parson & Reynold Metale انجام شده است.
طراحي بر مبناي 30 واحد لوله نازك عمودي است كه در برج بتوني بلندي قرار مي‌گيرد. آب دريا روي سطح داخلي لوله‌ها تبخير مي‌شود، به گونه‌اي كه فيلمي از آب به سمت پايين جريان مي‌يابد. بخار روي سطح خارجي لوله‌ها كندانس مي‌شود. با استفاده از يك پمپ، آب ورودي به سمت بالا جريان مي‌يابد. در قسمت ديگر مقداري از بخار براي پيش‌گرم كردن آب ورودي كه به سمت بالا پمپ مي‌شود به كار مي‌رود. در روش MED نسبت به فرآيند MSF، دماي بالاتري به دست مي‌آيد.
با استفاده از تركيب دو ستون عمودي براي دماي پايين و بالا با لوله‌هاي نازك آلومينيومي دوتايي ممكن است سطح مورد نياز براي انتقال حرارت همراه با مشكل خوردگي كاهش يابد.
طراحان اين روش ادعا مي‌كنند كه مي‌توانند آبي با هزينه‌ي نيم دلار در هر مترمكعب توليد كنند. نسبت آب توليد شده به بخار ورودي در حدود 24 مي‌باشد. توالي مراحل براي به كارگيري و بازيافت بهتر انرژي ضروري است. در مواردي كه دماهاي پايين‌تر براي عمليات همراه با هزينه‌هاي كم گرمايش در دسترس باشد، بهينه‌سازي شرايط عملياتي منجر به كاهش تعداد مراحل خواهد شد. با كاهش دماي عملياتي، قابليت استفاده از موادي با قيمت پايين‌تر و بدون بروز مشكل خوردگي شديد ايجاد مي‌شود، بازده فرآيند در غلظت‌هاي بالا و افزايش نقطه‌ي جوش محدوده مي‌گردد. برخلاف فرآيند MSF كه محصول در اثر تبديل گرماي محسوس به گرماي نهان تبخير توليد مي‌شود، فناوري MED از گرماي نهان تبخير براي توليد همان گرماي نهان تبخير در بخش‌هاي ديگر استفاده مي‌كند. بازده توليد به الزام از آنچه در واحد تقطير MSF حاصل مي‌شود، بيشتر است. طراحي‌هاي گوناگون نظير جريان‌هاي موازي يا جريان‌هاي مخالف در مقابل توليد مستقيم بخار نيز وجود دارد. اين طراحي‌ها همچنين در مسير چرخش آب شور در ارتباط با منحني اشباع هيدرات‌هاي سولفات كلسيم متفاوت هستند. عمليات با جريان هم سو روش مناسبي است به طوري كه با كاهش دماي آب حد اشباع افزايش مي‌يابد.
در عمليات با جريان غيرهم جهت بالاترين حد اشباع در بالاترين دما رخ مي‌دهد. اين نكته در كنترل ذرات ريز مهم مي‌باشد و در هزينه پمپ و چرخش آب تاثيرگذار است.
شيوه‌ي توزيع جريان آب روي سطح انتقال حرارت به منظور كنترل رسوب نيز ضروري است. عمليات با جريان هم جهت در طراحي برج MED-MWD كه بالاترين دما در پايين‌ترين غلظت رخ مي‌دهد مورد توجه است. در اين طراحي منحني غلظت – دما در طول برج محدود است و به تقريب موازي با منحني اشباع سولفات كلسيم – دما مي‌باشد.
متراكم‌سازي بخار (Vapor Compression)
تراكم بخار (VC) در واحدهاي كوچك مستقر در مكان‌هاي خاص اجرا مي‌شود. مكانيسم اين فرآيند شبيه فرآيند MED است با اين تفاوت كه اساس كار آن تراكم بخار از طريق تبخير آب تا فشار بالاتر مي‌باشد. بخار براي توليد حرارت در فرآيند تبخير دوباره استفاده مي‌گردد.
تراكم بخار ممكن است با استفاده از كمپرسور مكانيكي يا به وسيله‌ي مخلوط كردن با مقدار كمي بخار در فشار بالا انجام گيرد (تراكم حرارتي). خوراك در مجاور آب شور و محصول خروجي سامانه پيش گرم مي‌شود. انتقال حرارت اغلب در شكل فيلم دوتايي ريزشي كه مكانيسم موثري در انتقال حرارت مي باشد انجام مي‌گيرد. گرماي نهان متراكم كردن بخار براي توليد بخار بيشتر در سمت ديگر سطح انتقال حرارت استفاده مي‌شود.
فرآيند اغلب 1 تا 3 مرحله دارد. بنابراين دماي عملياتي خاص براي بهينه‌سازي فرآيند انتخاب مي‌شود. كمپرسور مكانيكي با استفاده از برق كار مي‌كند و نياز به گرماي خارجي ندارد.
قسمتي از آب براي افزايش بازيافت آب در چرخش مي‌باشد. به نظر مي‌رسد فرآيند VC موثرترين فرآيند شيرين‌سازي از طريق تبخير باشد. انجام عمليات در دماي پايين با استفاده از فلزاتي مانند آلومينيوم با خوردگي بسيار كم امكان ساخت واحد را فراهم كرده است.
بزرگ‌ترين واحدهاي VC موجود، ظرفيت توليد بيش از 5000 مترمكعب در روز را دارند. استفاده از جريان برق، اين روش را براي استفاده موازي با ساير شيوه‌هاي شيرين‌سازي سازگار ساخته، به طوري كه براي بهينه‌سازي مصرف انرژي از عمليات تركيبي استفاده مي‌شود.
كمپرسورهاي جديد كارامدي بيش از 80 درصد دارند. كيفيت محصول شبيه به ديگر فرآيندهاي تبخير است. اين روش براي زدايش قسمتي از نمك‌هاي در حد اشباع نيز قابل استفاده مي‌باشد.
ساير شيوه‌ها
تلاش‌هاي ارزنده‌اي در مورد بعضي از فرآيندها انجام شده كه حداقل اشاره به تعدادي از آن‌ها مهم است.
آب شيرين كن‌هاي خورشيدي هنوز كاملاً در اين مقوله قرار نگرفته‌اند. استفاده از پوشش شفاف اجازه مي‌دهد پرتو خورشيد به طور مستقيم لايه‌هاي آب را گرم كند. آب تبخير شده و بخار به سمت بالا مي‌رود تا روي سطح، ميعان صورت پذيرد. سپس بخار كندانس شده جمع مي‌گردد. يكي از معايب اين روش اين است كه حدود 250 مترمربع سطح براي توليد 1 مترمكعب آب شيرين در هر روز مورد نياز است. اين نقيصه، به كارگيري اين روش را حتي براي مناطق بياباني و خشك نيز غيرموثر مي‌سازد زيرا انرژي خورشيدي فقط تا زمان عمليات در دسترس است.
شيوه‌هاي مختلفي براي بالا بردن تبخير همراه با كاهش سطح مورد نياز، به كار مي‌روند. شكل ديگري از انرژي خورشيدي كه به تازگي استفاده شده، حوض خورشيدي است كه گرمايي در حدود 90 درجه‌ي سانتيگراد توليد مي‌كند. اين شيوه با استفادهاز محلول نمك با غلظت به نسب بالا در زير حوض انجام مي‌گيرد كه نور خورشيد را جذب كمرده و با لايه بالايي كه محلول رقيق‌تري است مخلوط نمي‌شود.
باتري‌هاي خورشيدي براي توليد الكتريسيته در واحدهاي VC يا RD مي‌توانند استفاده شوند. انواع مختلفي از جمع‌كننده‌هاي انرژي و آيين‌هاي مقعر توليدكننده بخار، جمع‌كننده‌هاي روغن داغ يا كوره‌هاي ذخيره تركيبات شيميايي وجود دارند. تجهيزات استفاده از انرژي خورشيدي گران قيمت است و اين دليل اصلي عدم استفاده از اين روش در شيرين كردن آب مي‌باشد. در حال حاضر فرآيندهاي خورشيدي تنها مي‌تواننددر شرايط نادر و توليد در حد كم به كار روند.
فناوري ديگر روش انجماد است كه به توليد آب به وسيله ته‌نشيني يخ محلول و استخراج بخار اشاره مي‌كند. فرايند مي‌تواند در نقطه سه گانه بخار، مايع و بخار رخ دهد. نمك‌هاي آزاد به صورت يخ در محللو اصلي باقي مي‌مانند و با استفاده از حلال‌هاي آلي با فشار كم و تبخير آن ها، آب شيرين به دست مي‌آيد.
روش انجماد به تازگي براي يخ‌سازي در ظرفيت بالا و براي سامانه‌هاي خنك‌كننده به كار مي‌رود. روش‌هاي مختلف استخراج آب با استفاده از حلال‌هاي آلي با فشار بخار پايين براي انجماد، حذف آب از هواي مرطوب و … به طور مجزا به كار مي‌روند.
مصرف انرژي
دربازده معقول و بهينه، هزينه انرژي واحد آب شيرين‌كن 30 تا 50 درصد هزينه توليد آب است. در شرايطي كه هزينه مصرف برق در حد معمول قرار دارد، پايين‌ترين هزينه انرژي از سوخت‌هاي فسيلي حاصل خواهد شد و همين موضوع دليل عدم استفاده واحد آب شيرين‌كن ازمنبع ديگر انرژي مي‌باشد.
برخي از محققين و سازمان‌هاي سعي كردند روش‌هاي جديدي با استفاده از منابع انرژي تجديد‌پذير، نظرير انرژي هسته‌اي، انرژي خورشيدي، باد و غيره ارائه دهند. اين تمايل همراه با ميل به سوي كاهش انتشار آلاينده‌هاي ناششي از سوخت ها در هوا و كم كردن تخليه گازهاي گلخانه‌اي افزايش يافته است. تحقيقات براي به كارگيري شكل‌هاي جديد انرژي و نمكزدايي آب سرنوشت‌ساز است. بي‌شك تلاش بيشتري بايد به استفاده از منابع انرژي تجديد‌پذير اختصاص يابد. آزمون واقعي در مورد منبع جديد انرژي، منجر به پذيرش توليد برق يا استفاده از انرژي‌هاي متداول شده است. جلوگيري از انتشار گازهاي گلانه‌اي نياز به بررسي روي ديگر انواع انرژي دارد و تنهاي قابل تعميم به موضوع نمكزدايي نمي‌باشد. استفاده از انرژي هسته‌اي كه گران‌تر از انرژي فسيلي است د مناطقي با بي‌ثباتي سياسي، خطرناك است. همچنين در جاهايي كه فناوري آن در دسترس نيست مسئله‌ساز است. باتري‌هاي برقي – نوري نياز به سرمايه‌‌گذاري و فضاي جمع‌آوري زيادي دارند تصور كلي بر اين است كه توليد الكتريسيته در شب نسبت به روز و در زمستان نسبت به تابستان مفيدتر است. براي مثال توليد آب شيرين در شب كه انرژي كمتري در منطقه مصرف مي‌شود از لحاظ مصرف برق مقرون‌به صرفه‌تر است. عيب اصلي اين است كه تجهيزات آب شيرين‌كن زمان زيادي از شبانه‌روز بلااصتفاده مي‌مانند. در هر واحد پيشرفته اگر تجهيزات به طور كامل استفاده نشوند، هزينه توليد بالاتر خواهد رفت.
به كارگيري انرژي بخار نيروگاه‌هاي برق _ آبي در سيكل دوتايي
هر سيكل بخار نيروگاه مقدار زيادي از انرژي را در مرحله كندانس (ميعان) شدن پس از توربين، با خودجابجا مي‌كند. اين گرما ممكن است با يك فرآين آب شيرين‌كن حرارتي به منظور استفاده از بخار تركيب شود. مشكل اين است كه در نيروگاه، بخار خروجي دمايي حدود 40-35 درجه سانتيگراد دارد كه براي انجام عمليات واحد نمكزدايي خيلي پايين مي‌باشد. در عوض با استفادهاز توربين‌هاي فشار معكوس، خروج بخار در فشار و دماي بالا ممكن است. با اين روش مقداري كاهش توليد در بخش توليد اصلي نيروگاه رخ خواهد داد.
در هر صورت جمع‌بندي و بهينه‌سازي اين دو فرآيند براي اجرا با يكديگر مشكل است. اين روش به طور موفقيت‌آميز در كشورهاي حاشيه خليج‌فارس به كار گرفته شده است.
قوانين و مقررات
اشتراک
گزارش
My comments