معرفی انواع آب شیرین کن صنعتی با جزئیات کامل

خشکسالی و کمبود منابع آبی از اصلی ترین چالش ها در تمام دنیا به شمار می روند؛ این در حالیست که 72 درصد از کره زمین را آب تشکیل داده است! در واقع چالش مهم شور بودن آب دریاها و غیرقابل استفاده بودن آنها برای مصارف خانگی و صنعتی و کشاورزی است. به همین دلیل از روش های شیرین سازی برای جداسازی املاح موجود در آب استفاده میشود که تنوع بالایی دارند. این روش ها در انواع آب شیرین کن صنعتی پیاده سازی شده و هر یک دارای مزایا و معایب و کاربردهای متفاوتی هستند. در ادامه انواع آب شیرین کن صنعتی بر اساس روش و نحوه عملکرد معرفی خواهیم کرد.

آب شیرین کن صنعتی چیست؟

آب دریا و اقیانوس ها و حتی آب بسیاری از رودخانه و قنات ها به دلیل وجود املاح طعم شور دارد. این آب ها به شدت به کیفیت محصولات کشاورزی آسیب وارد نموده و غیرقابل شرب هستند. علاوه براین، املاح موجود در این نوع آب در صنعت بر روی لوله و تاسیسات رسوب کرده و منجر به گرفتگی و خوردگی سطح آنها میشود. شیرین سازی آب یکی از راهکارهای مناسب است که هدف در آن کاهش املاح آب می باشد. دستگاه آب شیرین کن صنعتی به تجهیزاتی گفته میشود که یکی از روش های شیرین سازی و حذب املاح آب در آن پیاده سازی شده و در محیط های صنعتی استفاده میشود.

انواع آب شیرین کن صنعتی

روش های شیرین سازی آب تنوع بالایی داشته و در حالت کلی می توان آنها را به دو گروه حرارتی و غشایی دسته بندی کرد. از مدل های غشایی معروف ترین آنها آب شیرین کن صنعتی اسمز معکوس است که در اغلب صنایع از آن استفاده میشود. مدل های حرارتی اغلب به دلیل هزینه راه اندازی بالا کمتر مورد توجه قرار گرفته اند.

آب شیرین کن غشایی

یکی از کاربردی ترین انواع دستگاه آب شیرین کن صنعتی که بر اساس روش های غشایی عمل می کند، آب شیرین کن RO است. این روش از اسمز معکوس استفاده نموده و به دلیل عدم تشکیل لایه های رسوبی روی لوله و تاسیسات به شدت مورد توجه قرار گرفته است. روند کار در این دستگاه به صورت زیر است:

• آب حاوی املاح و ذرات معلق وارد مخزن دستگاه میشود.
• در مرحله پیش تصفیه بسیاری از ذرات ریز و معلق به کمک تجهیزاتی از قبیل فیلتر شنی جداسازی میشوند.
• سپس آب به کمک فشار پمپ به سمت غشای نیمه تراوا که در لایه وسط مخزن نصب شده هدایت میشود.
• املاح امکان عبور از منافذ بسیار ریز ممبران و فیلترها را در این مرحله پیدا نمی کنند. آب بدون املاح از غشا عبور می کند.
• برای تصفیه بهتر و بهبود طعم و بوی آب از سایر فیلترها از قبیل فیلتر کربنی عبور داده میشود.
• در آخرین مرحله در صورت نیاز گندزدایی آب انجام میشود.

مزایا و معایب آب شیرین کن صنعتی اسمز معکوس

از مهم ترین مزایای این روش می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• بازدهی و راندمان بالا
• راه اندازی و طراحی با هزینه کم
• مقرون به صرفه بودن از نظر مصرف انرژی
• ضدعفونی کردن آب و حذف باکتری و ویروس ها در حین شیرین سازی آب

علیرغم مزایای متعدد، این روش یک عیب عمده دارد. به صورت مرحله ای باید غشای دستگاه تمیز شده و شستشو  داده شود تا گرفتگی های روی منافذ آن از بین برود.

آب شیرین کن حرارتی

یکی از قدیمی ترین روش ها برای جداسازی املاح درون آب، حرارت دهی آن است. در حین بخار شدن آب بسیاری از املاح تشکیل رسوب داده و بعد از میعان، آب بدست آمده شیرین تر از گذشته خواهد بود. بر همین اساس چند روش در دستگاه های آب شیرین کن صنعتی اجرا شده است که عبارتند از:

تقطیر فلش چند مرحله ای MSF

یکی از قدیمی ترین روش ها برای شیرین سازی آب تقطیر چند مرحله ای سریع یا فلش Multi-stage flash distillation است که با نام های دیگری همچون تقطیر چند مرحله ای بازیافتی نیز شناخته شده است. دستگاه هایی که با این روش املاح آب را جداسازی می کنند، قادرند روزانه 50 تا 60 هزار مترمکعب آب را شیرین کنند.

نحوه شیرین سازی آب در این دستگاه ها به صورت زیر است:

• آب حاوی املاح وارد مخازن گرمکن میشود. در این مخازن دمای آب تا 120 درجه سانتی گراد افزایش پیدا می کند.
• سپس فشار آب به صورت ناگهانی کاهش پیدا می کند و باعث تبخیر آب میشود.
• آب تبخیر شده بر روی لوله های مبدل حرارتی چگالیده میشوند.
• سپس مجدد فشار آب کاهش پیدا می کند و مجدد آب تبخیر میشود.

این روند تا 4 مرتبه تکرار میشود و در نهایت بسیاری از املاح موجود در آب رسوب می کنند.

مزایا و معایب روش تقطیر فلش چند مرحله ای

از مهم ترین مزایای این روش می توان به قابلیت از بین بردن آلودگی ها و جداسازی ذرات جامد معلق در آب همزمان با شیرین سازی آن اشاره کرد. علاوه براین، بازدهی این روش در سطح بالایی قرار دارد. به دلیل هزینه بر بودن روش تقطیر فلش چند مرحله ای و رسوب های زیادی که روی لوله ها بوجود می آورد، در ساخت دستگاه آب شیرین کن صنعتی با استقبال کمتری روبرو شده است.  

تقطیر چند اثره MED

تقطیر چند اثره MED (Multiple-effect distillation) یکی دیگر از انواع دستگاه آب شیرین کن صنعتی است که بر مبنای حرارت دهی آب پیاده سازی شده اند. در این روش نیز آب در چندین مرحله تبخیر و تقطیر شده و از این طریق املاح روی لوله ها رسوب می کنند. روند کار دستگاه آب شیرین کن صنعتی MED به صورت زیر است:

• بخار آب وارد لوله های حرارتی میشوند.
• آب تغذیه وارد مخزن شده و با لوله های حرارتی برخورد می کند.
• به دلیل تبادل دمایی میان لوله های حرارتی و آب تغذیه، آب تبدیل به بخار میشود.
• آب شور حاوی املا وارد دستگاه میشود.
• به محض تماس آب شور با بخار موجود در محیط تبادل دمایی صورت گرفته و تبخیر انجام میشود.
• پس از تبخیر آب شور، املاح روی لوله ها رسوب می کند.
• در مرحله بعد بخار آب سرد شده و به مایع تبدیل می گردد و از دستگاه تخلیه میشود.

مزایا و معایب تقطیر چند اثره

این روش برای طراحی و پیاده سازی نیاز به هزینه و زمان زیادی ندارد و این یک مزیت محسوب میشود. مهم ترین دلیل برای استقبال کم از دستگاه آب شیرین کن صنعتی تقطیر چند اثره، رسوب شدن املاح بر روی لوله ها است که به مرور باعث خوردگی سطح میشود.

تقطیر فشرده سازی بخار VC

دستگاه آب شیرین کن صنعتی تقطیر فشرده سازی بخار VC یکی از روش های کاربردی برای شیرین سازی مقدار کم آب است. این روش برای مخازن بزرگ کاربرد ندارد. در این روش ابتدا بخار آب متراکم میشود. آب شور با ورود به دستگاه تبادل دمایی انجام داده و تبخیر شده و املاح خود را از دست می دهد.

جمع بندی

علاوه بر روش های حراری و غشایی، از روش های ترکیبی غشایی-حرارتی نیز در برخی از دستگاه های آب شیرین کن صنعتی استفاده میشود. در حالت کلی اسمز معکوس بیشترین کاربرد را در میان روش های غشایی داشته و بعد از آن در روش های حرارتی، MSF راندمان بالاتری دارد.