ما اغلب می گوییم که آب دریا شور است، اما چگونه می توان این "نمکی" را از نظر علمی سنجید؟ کلید در شاخصی به نام TDS نهفته است.TDS یا "کل جامدات محلول" همانطور که از نامش پیداست به کل کل مواد معدنی، نمک ها و مقدار کمی از مواد آلی محلول در آب اشاره دارد.این مواد از سنگ ها، خاک و فعالیت های انسانی که به صورت یون در آب وجود دارند، منشاء می گیرند. آنها را بر حسب میلی گرم در لیتر (mg/L) اندازه می گیریم.
شما می توانید TDS را به عنوان "محتوای جامد نامرئی" یک لیوان آب در نظر بگیرید. آب معدنی که ما می نوشیم، به دلیل اینکه حاوی مقدار متوسطی از مواد معدنی است، به طور معمول دارای ارزش TDS در صدها است. در مقابل، آب مقطر یا آب تصفیه شده عمیق دارای مقدار TDS بسیار پایینی است. مزه شوری برجسته آب دریا دقیقاً به دلیل ارزش بسیار بالای TDS آن است که جزء اصلی آن سدیم کلرید آشنا است که به نمک خوراکی نیز معروف است.
◄ تقسیم طبیعی بین تازه و شور
یکی از اساسی ترین تفاوت های بین آب شیرین و آب دریا، مقدار TDS است. مقدار TDS آب شیرین رودخانه ها و دریاچه ها معمولاً در محدوده کم تا متوسط است و می تواند پس از تصفیه معمولی استانداردهای نوشیدن یا استفاده را برآورده کند. آب دریا اما کاملاً متفاوت است. میانگین مقدار TDS آن بسیار بالاست، ده ها یا حتی صدها برابر آب شیرین معمولی. این شکاف عددی بزرگ مانع اصلی است که نمکزدایی آب دریا باید بر آن غلبه کند-جدا کردن چنین مقدار زیادی از مواد جامد محلول از آب کار آسانی نیست.
► چالش اصلی نمکزدایی از آب دریا: TDS بالا
در حال حاضر، تکنولوژی اصلی برای نمک زدایی آب دریا، اسمز معکوس است.به عبارت ساده، اصل آن شامل استفاده از فشار بسیار زیاد برای وادار کردن آب دریا به داخل یک غشای نیمه تراوا است که فقط به مولکولهای آب اجازه عبور میدهد و در نتیجه نمکها و سایر مواد محلول را برای تولید آب شیرین مسدود میکند. در اینجا، سطح TDS مستقیماً دشواری و هزینه کل سیستم را تعیین می کند.
اولاً، هر چه مقدار TDS بالاتر باشد، «شوری» آب بیشتر است، و «فشار اسمزی» قویتر ایجاد میکند که جریان آب شیرین را خنثی میکند. برای غلبه بر این فشار، سیستم اسمز معکوس باید انرژی الکتریکی بیشتری مصرف کند تا پمپهای فشار بالا را هدایت کند.مصرف انرژی را به بخش عمده ای از هزینه های نمک زدایی تبدیل می کند.
ثانیا، TDS بالا به این معنی است که در طول فرآیند نمک زدایی، نمک های مسدود شده توسط غشاء به شدت در نزدیکی سطح غشا متمرکز می شوند. این به راحتی می تواند منجر به تبلور و رسوب نمک ها شود که مانند فلس به غشاء می چسبند. به این پدیده «پوسته پوسته شدن» می گویند.هنگامی که غشاء مسدود می شود، نه تنها راندمان تولید آب کاهش می یابد، بلکه طول عمر غشا نیز به طور قابل توجهی کوتاه می شود و جایگزینی عناصر غشا هزینه قابل توجهی را به همراه دارد.بنابراین، هدف اصلی در طراحی و بهره برداری از کلسیستم رو نمک زداییمبارزه با مشکلات فشار بالا و پوسته پوسته شدن ناشی از TDS بالا است.
◄ راه حل: هم افزایی فناوری و سیستم ها
برای مواجهه با چالش آب دریا{0}TDS بالا، تکیه بر غشای اسمز معکوس به تنهایی کافی نیست. یک استراتژی پیچیده و یکپارچه مورد نیاز است.
قبل از اینکه آب دریا وارد عناصر غشای هسته شود،باید تحت چند مرحله-پیش درمان قرار گیردمانند فیلتراسیون و دوز شیمیایی، برای حذف جامدات معلق، کلوئیدها و سایر موادی که می توانند غشاء را آلوده کنند و در نتیجه بار وارده بر "نیروی اصلی" را کاهش دهند. برای کاهش جرمگیری، آنتیاسکالانتها بهطور علمی وارد سیستم میشوند تا از تشکیل و چسبندگی کریستالهای نمک جلوگیری کنند.
از نظرمواد غشاییعلاوه بر غشاهای پلیمری رایج،غشای نمک زدایی سرامیکی، که عملکرد ضد رسوب قوی تر و عمر طولانی تری ارائه می دهد، توجه و تحقیقات روزافزونی را به خود جلب می کند. تحمل بیشتری نسبت به کیفیت آب سخت و فرآیندهای تمیز کردن دارد.
علاوه بر این، برای بازیابی انرژی و کاهش مصرف،سیستمهای مدرن{0}}با راندمان بالا مجهز به دستگاههای بازیابی انرژی هستند. این دستگاهها میتوانند فشار حاصل از تخلیه آب نمک با فشار بالا را بازیابی کنند و از آن برای تکمیل فشار آب تغذیه استفاده کنند، بنابراین به طور قابل توجهی در مصرف برق صرفهجویی میکنند. البته،تمیز کردن منظم غشاهای شیمیاییبازگرداندن عملکرد آنها نیز یک بخش ضروری از حفظ-عملکرد پایدار دراز مدت سیستم است.
در نتیجه، برای نمک زدایی آب دریا، مقدار TDS بسیار بیشتر از یک شاخص برای اندازه گیری کیفیت آب است. این یک پارامتر اصلی است که رویکرد فن آوری، مصرف انرژی سیستم، هزینه های عملیاتی و راندمان تولید آب را تعیین می کند. درک TDS به معنای درک این است که چرا فناوری نمکزدایی بسیار پیچیده است و دائماً نوآوری را دنبال میکنیم-ما از هوش و مهندسی برای مبارزه با "موانع شوری" که توسط طبیعت تعیین شده است استفاده میکنیم و در نتیجه منابع ارزشمند آب شیرین را از اقیانوس وسیع به دست میآوریم.