طرق تحلية مياة البحر

تسربات المياه

تدعى عملية تحلية مياه البحر أو المياه المالحة أو الآسـنة بواسـطة إسـتخدام الطاقة الشمسـية بالتحلية الشمسـية. وتسـتخدم تقنية التحلية الشـمسـية لسـد الإحتياجات المتزايدة لمياه الشـرب أو للأغراض الزراعية. هذه التقنيـة تعتبر الحـل المسـتقبلي لمشـاكل نقص المياه نظرا لكونهـا إقتصـادية الى جانب توفر الكثير من مصـادر المياه المـالحة والشمس في المناطق التي تشـح فيها مصـادر المياه العذبة.

التقنية تعتمد على تبخيـر الميـاه المالحة لفصل الأملاح والمواد العـالقة ومن ثم تكثيف بخـار المـاء الى ميـاه عذبـة صـالحة للشـرب أو للإسـتخدام أينمـا تطلبت الإحتياجات في المجالات الزراعية أو الصنـاعية. النظام يتكون من وحدة عالية الكفـاءة لتجميع وتركيز لأشـعة الشـمس لتغذية عمليـة التبخير الأوليـة بالطـاقة والحرارة اللازمتين. ومن ثم يقوم النظـام يتمريرالبخـار الى نظـام متعدد المراحل للتكثيف والتنقية والتجميع. يمكن للنظـام أن يعمـل على مدى الأربع والعشـرين سـاعة عن طريق إضـافة نظام كهروضوئي ليقوم خلال سـاعات النهـار بتوليد وتخزين الطـاقة التي يتطلبهـا النظـام خلال الليـل بعد غيـاب الشـمس.

وقد استخدمت أساليب التقطير الشمسي من قبل البشر منذ آلاف السنين. من البحارة اليونانيين في وقت مبكر لالكيميائيون الفارسي، وقد استخدمت هذه التكنولوجيا الأساسية لإنتاج المياه العذبة والمياه المقطرة الطبية. وكانت اللقطات الشمسية في الواقع الأسلوب الأول يستخدم على نطاق واسع لمعالجة المياه الملوثة وتحويلها إلى شكل الصالحة للشرب. في عام 1870 تم منح أول براءة اختراع أمريكية لجهاز التقطير الشمسي لنورمان يلر والتون ايفانز. وبعد ذلك بعامين في لاس ساليناس، وشيلي، وكارلوس ويلسون، وهو مهندس السويدية، بدأ بناء الطريقة المباشرة الشمسية مصنع التقطير بالطاقة لتزويد المياه العذبة للعاملين في نترات الفضة والألغام. انها تعمل بشكل مستمر لمدة 40 عاما وأنتج ما معدله 22.7 M3 من الماء المقطر يوميا باستخدام النفايات السائلة من عمليات التعدين وتغذية المياه لها

أنواع تحلية المياه بالطاقة الشمسية :

هناك نوعان من الوسائل الأساسية لتحقيق تحلية المياه باستخدام الطاقة الشمسية، من خلال مرحلة تغيير من قبل إدخال الحرارية، أو في مرحلة واحدة خلال الفصل الميكانيكي. مرحلة تغيير (أو متعددة المراحل) ويمكن تحقيق ذلك إما عن طريق التقطير الشمسي المباشر أو غير المباشر. ويتم إنجاز مرحلة واحدة في الغالب عن طريق استخدام الخلايا الضوئية لإنتاج الكهرباء لدفع مضخات بالرغم من أن هناك طرق تجريبية قيد البحث باستخدام جمع الحرارية الشمسية لتوفير هذه الطاقة الميكانيكية

كثير من الدول تفتقر إلى مصادر للمياه الصحالحة للشرب لكنها لا تفتقر إلى مياه البحار ، حيث تكون هذه الدول مجاورة لأحد البحار ، و ما يميز مياه البحر إنها لا تصلح للشرب و لا تصلح لري المزروعات بسبب ملوحة مياه البحر ، و لكن إذا تخلصنا من الملوحة و قمنا بمعالجة ممكن أن نحصل على ماء صالح للشرب و على ماء جاهز للري لذلك تلجأ هذه الدول إلى ما يسمى بتحلية مياه البحر و المقصود بهذه التحلية هي تحويل الماء المالح إلى ماء مقطر صافي خالى من الملوحة و المعادن و جاهز للشرب و يكون بفصل جزيئات الملح عن الماء حت يصبح ماء صالح للشرب و تكون عملية التحلية بعدة طرق و تشتهر المملكة العربية السعودية من أكثر الدول التي تقوم بتحلية المياه و خصوصا تحلية مياه البحر الأحمر .
طريقة تحلية مياه البحر عن طريق التّقطير
عملية التّقطير تعتمد على تحويل الماء من الحالة السّائلة إلى الحالة الغازية حيث بعد ذلك يتكاثف و يتحول إلى الحالة السائلة ، و بتوضيح أكثر هناك ما يسمى بمحطات تحلية المياه و هي عبارة عن خزانات كبيرة جداً يتم وضع مياه البحر فيها و تخضع هذه الخزانات لدرجات حرارة عالية تصل لدرجة الغليان حيث عندما يصل الماء إلى درجة الغليان يتحول إلى بخار و البخار هو جزيء الماء أي لا يحتوي على أملاح لأنها تبقى متجمعة في قاع الخزان ، و يذهب هذا البخار عبر أنبابيب حتى يتكاثف داخل هذه الأنابيب إذا تعرض لدرجة حرارة منخفضة عن طريق التبريد و يتحول إلى سائل أي مياه تجري داخل الأنبوب حى تصب في خزانات أخرى و يتم معالجتها عن طريق الأوزون من الأملاح و البكتيريا و المعادن حتى تصبح صالحة للشرب ، ثم تضخ عبر أنابيب و توزع على المنازل و أحياء المدن .

طريقة تحلية مياه البحر عن طريق الأغشية
و المقصود بهذه العملية حيث يتم ضخ كميات كبيرة من المياه المالحة من مياه البحر بعد تجميعها في خزانات و بإستخدام المضخة يتم ضخ مياه البحر عبر مجرى يحتوي على أغشية و ظيفتها هو فصل الأملاح عن المياه و تسمى هذ الطريقة الترشيح حيث تترشح الأملاح إلى أسفل الخزان و يتم طرها عبر مجرى خاص ثم تذهب المياه التي تم تشيحها إلى ما يسمى بوحدة المعالجة المركزية و تقوم بمالجة الميه من البكتيريا و تحويله لمياه صالحة للشرب ، أو يتم ضخها في خزانات ليتم ري المناطق الزراعية المجاورة لها ، و يذكر إن الأملاح التي تم إزالته يتم إرجاعها للخزان الأول حتى يتم تصفية المياه مع كمية المياه الجديدة و أحيانا يتم معالجتها و تحويلها لملح طعام نقي .

تحلية مياه البحر
تغطي المياه مساحة كبيرة من الأرض تصل إلى حوالي ثلاثة أرباع سطح هذه الكوكب، ولكن لا يمكننا القول بأن جميع هذه المياه هي عذبة أو صالحة للشرب، فحسب العديد من الإحصائيات تصل نسبة المياه العذبة الموجودة على الأرض إلى حوالي 1% من إجمالي المياه الموجودة على الأرض، ولكن مع الحاجة الكبيرة للمياه العذبة سواء أكان للشرب أو لأغراض أخرى كالزراعة مثلاً.
وأصبح البحث عن وسائل لتنقية المياه أكبر بكثير، وإحدى أهم هذه الوسائل التي تم ابتكارها هي تحلية مياه البحر باستخدام محطات خاصة للتحلية، بحيث يتم من خلالها إزالة الشوائب والأوساخ من المياه إضافةً للمعادن الثقيلة؛ لذلك سوف نتناول هنا أهم الطرق المستخدمة في تحلية مياه البحر.
طرق تحلية مياه البحر
يتم تحلية مياه البحر بطرق مختلفة ومن أبرزها ما يلي.

التقطير
وله عدة أشكال وهي:
أولاً التقطير العادي، والذي يتم على مرحلة واحدة فقط، بحيث يتم الاستفادة من الطاقة التي تنتج من البخار المتكاثف عن تسخين المياه.
التقطير بالتفريغ، والذي يتم استخدام الضغط المنخفض فيه.
إضافةً إلى التقطير الشمسي، والذي يتم فيها تعريض المياه إلى أشعة الشمس، من خلال وضعها على أسطح باردة حتى تتركز عليها أشعة الشمس وتبخرها من ثم تكاثفها، وتعتبر هذه من أقدم طرق التحلية وأقلها كفاءة.

التناضح العكسي
وهنا يتم استخدام فلاتر مصنعة من سيراميك أو مادة مبلمرة معينة؛ حتى تسمح للماء بالنفاذ واحتجاز الأملاح في مكان معين، وتم استخدام هذه التقنية لأول مرة في السبعينات من القرن العشرين وانتشرت لعدة أسباب من أهمها سهولة استخدامها وتركيبها إضافةً إلى توافر قطعها وإمكانية صيانتها بسهولة وتوفيرها لدرجة كبيرة من الأمان، أمّا المشاكل التي التي تنتج عن استخدام هذه التقنية فهي وجود كميات من المياه المالحة؛ نتيجةً وجود ضغط عالٍ في المضخات وتحديداً الضخمة؛ لذلك يتم إضافة وحدات أخرى لتتناضح العكسي وأهمها ما يلي:

المعالجة الأولية، التي تتضمن استخدام فلاتر رملية أو مصنوعة من الحصى بطبقات متعددة، بحيث تعمل على احتجاز المود الطينية والعضوية الموجودة في الماء، وبعد ذلك يتم وضع فلاتر مضغوطة تعمل على إزالة المواد الصالبة العالقة في المياه.
وحدة من التناضح العكسي، والتي يستخدم فيها ثلاثة فلاتر يقوم كل واحد منها باستقبال المياه المالحة؛ لزيادة كمية المياه المالحة وبالتالي التقليل من الطاقة المستهلكة.
المعالجة النهائية، التي تشمل التعديل والتعقيم للأملاح ونسبتها؛ للتخلص من جميع رواسبها.