شكري عبدالغني الزعيتري
أولا : الطريقة الأولي لتحليه المياه بطرق التقطير والفكرة الأساسية لعمليات التقطير تكمن في رفع درجة الحرارة التي تعرض للمياه المالحة إلى درجة الغليان وتكوين بخار الماء الذي يتم تكثيفه بعد ذلك إلى ماء ومن ثم معالجته ليكون ماء صالحا للشرب أو الري. وطرق التقطير عديدة ومنها بعض الطرق المهمة : (1) التقطير العادي :يتم غلي الماء المالح في خزان ماء بدون ضغط. ويصعد بخار الماء إلى أعلى الخزان ويخرج عبر مسار موصل إلى المكثف الذي يقوم بتكثيف بخار الماء الذي تتحول إلى قطرات ماء يتم تجميعها في خزان الماء المقطر. وتستخدم هذه الطريقة في محطات التحلية ذات الطاقة الإنتاجية الصغيرة. (2) التقطير الومضي متعدد المراحل : اعتماداً على الحقيقة التي تقرر أن درجة غليان السوائل تتناسب طردياً مع الضغط الواقع عيها فكلما قل الضغط الواقع على السائل انخفضت درجة غليانه. وفي هذه الطريقة تمر مياه البحر بعد تسخينها إلى غرف متتالية ذات ضغط منخفض فتحول المياه إلى بخار ماء يتم تكثيفه على أسطح باردة ويجمع ويعالج بكميات صالحة للشرب. وتستخدم هذه الطريقة في محطات التحلية ذات الطاقة الإنتاجية الكبيرة (30000 ) متر مكعب أي حوالي 8 ملايين جلون مياه يوميا. (3) التقطير بمتعدد المراحل ( متعدد التأثير ) تقوم المقطرات المتعددة التأثيرات بالاستفادة من الأبخرة المتصاعدة من المبخر الأول للتكثف في المبخر الثاني. وعليه تستخدم حرارة التكثف في غلي ماء البحر في المبخر الثاني وبالتالي فإن المبخر الثاني يعمل كمكثف للأبخرة القادمة من المبخر الأول ،وتصبح هذه الأبخرة في المبخر الثاني مثل مهمة بخار التسخين في المبخر الأول وبالمثل ، فإن المبخر الثالث يعمل كمكثف للمبخر الثاني وهكذا ويسمى كل مبخر في تلك السلسة بالتأثير. (4) التقطير باستخدام الطاقة الشمسية :تعتمد هذه الطريقة على الاستفادة من الطاقة الشمسية في تسخين مياه البحر حتى درجة التبخر ثم يتم تكثيفها على أسطح باردة وتجمع في مواسير (5) - التقطير بطريقة البخار المضغوط : بينما تستخدم وحدات التقطير متعدد التأثير والتبخير الفجائي مصدر بخار خارجي للتسخين كمصدر أساسي للحرارة ، فإن التقطير بانضغاط البخار - والذي يختصر عادة إلى التقطير بالانضغاط -يستخدم بخاره الخاص كمصدر حراري بعدما يضغط هذا البخار. وفي هذه الطريقة ، يمكن الحصول على اقتصادية عالية للطاقة. ولكن ، من الضروري الحصول على الطاقة الميكانيكية باستخدام ضاغط أو أي شكل للطاقة المستفادة بأجهزة أخرى مثل ضاغط الطارد البخاري وبرغم اختلاف هذه العملية للتقطير عن العملية المثالية فأنه يلزم التنويه بأن مصادر حرارية كما هو الحال في عمليات التقطير الأخرى هي الأساس لتحويل أي كميات من مياه البحر إلي بخار،. يسخن ماء البحر مبدئيا في مبادل حراري أنبوبي مستخدما كلا من الماء الملح والماء المطرود والماء العذب الخارجي من الوحدة ثم يغلى ماء البحر داخل أنابيب المقطر. وتضغط الأبخرة ، ثم ترجع إلى المقطر حيث تتكثف خارج الأنابيب مما يوفر الحرارة اللازمة لعملية الغليان. وتسحب الغازات غير القابلة للتكثيف من حيز البخار والتكثيف بوساطة مضخة سحب أو طارد بخاري أيهما يلائم. ويعتبر الضاغط هو قلب وحدة التقطير. فإذا لم تضغط الأبخرة فإنه لا يمكنها التكثف على الأنابيب الحاملة لماء البحر المغلي لأن درجة حرارة تكثيف البخار النقي عند ضغط معين تقل عن درجة حرارة غليان الماء الملح عند هذا الضغط.
ثانيا : الطريقة الثانية لتحلية باستخدام طرق الأغشية (1) التناضح العكسي : تعتبر عملية التناضح العكسي حديثة بالمقارنة مع عمليتي التقطير والديلزة حيث تم تقديمها تجاريا خلال السبعينات. وتعرف عملية التناضح العكسي على أنها فصل الماء عن محلول ملحي مضغوط من خلال غشاء. ولا يحتاج الأمر إلى تسخين أو تغيير في الشكل ومن الناحية التطبيقية يتم ضخ مياه التغذية في وعاء مغلق حيث يضغط على الغشاء ، وعندما يمر جزء من الماء عبر الغشاء تزداد محتويات الماء المتبقي من الملح. وفي نفس الوقت فإن جزءا من مياه التغذية يتم التخلص منه دون أن يمر عبر الغشاء وقبل تمرير المياه المالحة في الأغشية لابد من أن تتم قبلها عملية المعالجة الأولية لأن مياه التغذية يجب أن تمر عبر ممرات ضيقة أثناء العملية كذلك يجب إزالة العوالق ومنع ترسب الكائنات الحية ونموها على الأغشية. وتشمل المعالجة الكيمائية التصفية وإضافة حامض أو مواد كيميائية أخرى لمنع الترسيب. والمضخة ذات الضغط العالي توفر الضغط اللازم لعبور الماء من خلال الأغشية وحجز الأملاح. وبعد التحلية لمياه البحر تتم المعالجة النهائية والتي فيها يتم المحافظة على خصائص الماء وإزالة الغازات مثل سلفايد الهيدروجين وتعديل درجة القلوية وإعداده للتوزيع والاستخدام
ثالثا : الطريقة الثالثة لتحليه المياه بطريقة البلورة أو التجميد. حيث تعتمد عملية إزالة ملوحة المياه بالتجميد على الحقيقة الثابتة أن بلورات الثلج المتكونة بتبريد ماء ملح تكون خالية من الملح وأهم مميزاتها التقليل من الترسب والتآكل إذ يتم التشغيل عند درجات حرارة منخفضة نسبيا. وتعتمد عملية إزالة ملوحة المياه بالتجميد - وتصميم معداتها - على القواعد الأساسية المعروفة والأجهزة الخاصة بتنقية التبريد ، ولكن بعد تعديلها لتناسب إزالة ملوحة المياه بالتجميد. وتنقسم عملية إزالة ملوحة المياه بالتجميد إلى طريقتين : التجميد المباشر والتجميد غير المباشر والفكرة الأساسية لعملية التجميد المباشر يعرف بعملية زارشين أيضا يعرف بعملية التفريغ والتبخير الفجائي وفي هذه العملية ، يدخل ماء البحر بعد تبريده في المبادل الحراري إلى برج التجميد (المبلور ) حيث يكون الضغط داخل البرج ما بين 3و4 مم زئبق ( حوالي 0. 005 ضغط جوي ) مما يسبب التبخير الفجائي لجزء من ماء البحر. . ومن دراسة احتياجات الطاقة الحرارية ، يتضح أن إزالة ملوحة المياه بالتجميد تحتاج إلى حوالي 80 سعرا حراريا لإنتاج كيلو جرام واحد من الثلج ، بينما تحتاج إزالة ملوحة المياه بالتبخير الى حوالي 600 سعر حراري لإنتاج كيلو جرام واحد من البخار. وعليه ، فإن الحرارة المستخدمة لإنتاج كيلو جرام واحد من البخار تكفي لإنتاج 7، 5 كيلو جرام من الثلج. أما التجميد غير المباشر تستخدم هذه الطريقة مبردا ذا ضغط جزئي أعلى بكثير من الضغط الجزئي للماء ، حتى يمكن التغلب على العيوب الناتجة من انخفاض الضغط الجزئي للماء عند درجة التجمد ، مما يسبب انخفاض كثافة بخار الماء ، وبالتالي يزداد حجم البخار الذي يلزم إزاحته ، هذا بالإضافة إلى الحاجة إلى جهاز محكم للتفريغ. وبالطبع ، يجب أن يختار المبرد بحيث لا يكون ذوبان في الماء حتى تسهل عملية الفصل. وتتوافر هذه الصفات في مبردات مختلفة تستعمل في هذا المجال مثل البيوتان والمواد العظوية المفلورة ، مثل فريون 114. وتبلغ درجة حرارة غليان البيوتان عند الضغط الجوي -0. 5 م مما يجعلها قريبة جدا من درجة حرارة تجمد الماء. ويدخل كل من سائل البيوتان وماء التغذية إلى المجمد ، حيث الضغط أقل بقليل من الضغط الجوي ، مما يسبب غليان البيوتان بعد أن يأخذ الحرارة اللازمة للتبخير من الماء بتحويله إلى ثلج. ويتكون 1. 15 طن من الثلج بتبخير طن واحد من البيوتان ( الحرارة اللازمة لتبخير البيوتان عند درجة -3م حوالي 91 سعر / كجم. وفي المصهر ، يتم التلامس ما بين البيوتان من الضاغط والثلج ، مما يسبب انصهار الثلج مع تكثف بخار البيوتان إلى سائل البيوتان ، ثم يتم فصل الماء عن البيوتان في المصفق نتيجة لاختلاف الكثافة ( 1 و 0. 6 على التوالي ). ويتم إرجاع سائل البيوتان إلى المجمد ، بينما يخرج الماء العذب من وحدة إزالة الملوحة بعد استخدامه لتبريد ماء البحر في مبادل حراري. وتستخدم عملية الفريون 114 طريقة الانصهار غير المباشر بدلا من الانصهار بالتلامس المباشر ( التي يستخدمها البيوتان(. . تابع بالعدد القادم الحلقة الخامسة عشر والأخيرة بعنوان (معالجة سوائل ومخلفات الصرف الصحي للاستفادة منها). <
Shukri_alzoatree@yahoo. com
