تحلية مياه البحر بالتناضح العكسي ونظام المياه فائقة النقاء

نظرة عامة على عملية إنتاج المياه فائقة النقاء من مياه البحر

أولاً: التعريفات الأساسية

تحلية مياه البحر: إزالة كميات كبيرة من الملح والمواد الصلبة العالقة والكائنات الدقيقة من مياه البحر لإنتاج مياه عذبة قليلة الملوحة.
المياه فائقة النقاء: مياه تم إزالة جميع الأيونات والجسيمات والمواد العضوية والبكتيريا منها تقريبًا؛ تتميز بمقاومة كهربائية تبلغ 15-18 ميغا أوم.سم وتفي بمعايير جودة المياه للمختبرات وتصنيع الإلكترونيات والغلايات والمعدات البحرية المتطورة.
لا يمكن تحويل مياه البحر مباشرة إلى مياه فائقة النقاء؛ تتطلب معالجة متعددة المراحل. تدفق العملية الرئيسي هو: المعالجة الأولية + التناضح العكسي لمياه البحر بالمرحلة الأولى (SWRO) + التناضح العكسي بالمرحلة الثانية + EDI (إزالة الأيونات بالكهرباء) لإزالة الأملاح بعمق (الحل المتكامل الأكثر شيوعًا).

ثانياً: تدفق العملية الكامل

1. المعالجة الأولية لمياه البحر (الترشيح الأولي لحماية أغشية الترشيح)

تحتوي مياه البحر على العديد من الشوائب وتركيز الملح فيها يتراوح بين 30,000-40,000 ملغم/لتر؛ التنقية ضرورية:

1. خزان سحب المياه والترسيب: يترسب فيه الطمي والرمل والأعشاب البحرية والحطام العائم.
2. نظام الجرعات: يضيف مضادات الترسبات والمبيدات الحيوية والمخثرات لمنع النمو البيولوجي البحري وترسب كربونات الكالسيوم.
3. مرشح متعدد الوسائط + مرشح الكربون المنشط: يزيل الغرويات والمواد العضوية والكلور المتبقي.
4. مرشح الأمان الدقيق (5 ميكرومتر): يحبس الجسيمات الدقيقة لمنع خدش أغشية التناضح العكسي.

2. التناضح العكسي لمياه البحر بالمرحلة الأولى (SWRO - جوهر عملية التحلية)

مضخة تعزيز عالية الضغط تضغط مياه البحر إلى 55-70 بار، وتجبرها على المرور عبر أغشية التناضح العكسي المتخصصة لمياه البحر:

- النفاذ (مياه المنتج): مياه محلية ذات تركيز ملح يتراوح بين 300-500 ملغم/لتر.
- المركز (المحلول الملحي): محلول ملحي عالي التركيز؛ يمكن تصريفه في البحر أو معالجته لاستعادة الملح.
الوظيفة: يزيل أكثر من 99% من كلوريد الصوديوم، ويكمل خطوة التحلية الأساسية؛ في هذه المرحلة، تكون المياه مجرد مياه محلية ولا تلبي معايير المياه فائقة النقاء بعد. 3. التناضح العكسي الثانوي (RO - التنقية الأولية)

يدخل النفاذ من المرحلة الأولية إلى وحدة التناضح العكسي منخفض الضغط الثانوية لإزالة المزيد من أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم المتبقية بالإضافة إلى الأملاح النزرة:
يتم تقليل موصلية مياه المنتج إلى أقل من 5 ميكرو سيمنز/سم، مما يقلل بشكل كبير من محتوى الأيونات ويستخدم كمصدر تغذية لمرحلة المياه فائقة النقاء.

4. معالجة EDI (إزالة الأيونات بالكهرباء) للتنقية العميقة (مرحلة المياه فائقة النقاء الأساسية)

تحلية عميقة مستمرة دون الحاجة إلى تجديد بالأحماض/القلويات:
يتدفق نفاذ التناضح العكسي الثانوي إلى وحدة EDI، حيث يتم فصل الأنيونات والكاتيونات النزرة تحت تأثير مجال كهربائي؛
تستقر مقاومة مياه الخرج عند 15-18.25 ميغا أوم.سم، مما يلبي مواصفات المياه فائقة النقاء القياسية.

5. معالجة تلميع نهائية (اختياري للمياه فائقة النقاء المتطورة)

راتنج خلط نهائي للتلميع، ترشيح فائق، تعقيم بالأشعة فوق البنفسجية، وترشيح نهائي مسامي دقيق: يزيل آثار TOC والبكتيريا والجزيئات الدقيقة؛ مناسب لتصنيع الرقائق والمختبرات والتطبيقات الطبية.

ثالثاً: معلمات المعدات الرئيسية (نموذج قياسي 20 طن/يوم بحري/بري)

1. مياه التغذية: مياه البحر TDS 35,000 ملغم/لتر؛
2. معدل تحلية مياه البحر الأولي: ≥ 99.2%؛
3. معدل تحلية التناضح العكسي الثانوي: ≥ 98%؛
4. مقاومة مياه خرج EDI: 15-18.2 ميغا أوم.سم؛
5. معدل استرداد النظام: 40%-55% إجمالي؛
6. استهلاك طاقة التشغيل: طلب طاقة أعلى في مرحلة مياه البحر؛ استهلاك الطاقة هو 4-6 كيلو واط ساعة لكل طن من مياه المنتج.

رابعاً: سيناريوهات التطبيق

1. مياه تبريد للغلايات البحرية المتطورة والأجهزة الدقيقة؛
2. مياه العمليات لمنشآت الطاقة الشمسية القائمة على الجزر ومصانع أشباه الموصلات الصغيرة؛
3. إمدادات المياه للمختبرات البحثية العلمية البحرية والمعدات الطبية؛
4. مياه تعويض للغلايات عالية الضغط الكبيرة على الجزر. خامساً: مزايا العملية

1. تستخدم عملية فصل فيزيائية بالكامل؛ لا تنتج كميات كبيرة من السوائل الحمضية أو القلوية؛ صديقة للبيئة وسهلة الصيانة.
2. تصميم معياري؛ قابل للتخصيص لسعات 5 أو 20 أو 50 طنًا في الساعة.
3. تشغيل آلي بالكامل مع غسيل معياري تلقائي لوحدات الأغشية لتقليل الترسبات والتلوث.
4. استهلاك طاقة أقل وبصمة أصغر مقارنة بطرق التقطير التقليدية.