محطة تحلية مياه صغيرة

أنواع محطات تحلية المياه الصغيرة

محطة تحلية المياه الصغيرة هي جهاز يمكنه تحويل مياه البحر أو المياه المالحة أو المياه المحملة بالملح إلى مياه عذبة عن طريق إزالة الملح والشوائب الأخرى. يزداد الطلب على محطات تحلية المياه الصغيرة مع ازدياد بحث الناس عن أنظمة تنقية المياه المحمولة. تشمل بعض الأنواع الشائعة لمحطات تحلية المياه الصغيرة ما يلي:

• طقم تحلية المياه بالطاقة الشمسية

  المقطر الشمسي هو أبسط وأقدم جهاز تم تصميمه لتحويل مياه البحر إلى مياه عذبة. تستخدم المقطرات الشمسية أشعة الشمس ومبادئ التبخر والتكثيف للحصول على المياه النظيفة من المياه المالحة. يتكون المقطر من حوض مغطى بلوح زجاجي شفاف مائل. توضع مياه البحر أو المياه المالحة في الحوض، وعندما تسخنها الشمس، تتبخر المياه وتتحول إلى بخار. يتكثف البخار بعد ذلك على اللوح الزجاجي ويشكل قطرات تتدفق لأسفل إلى وعاء، حيث يتم جمعها كمياه مقطرة.

• ضخّات تحلية المياه بالتناضح العكسي

  تعمل محطة تحلية المياه بالتناضح العكسي (RO) من خلال استخدام مضخة عالية الضغط لدفع المياه المالحة عبر غشاء شبه نافذ. يسمح الغشاء فقط لجزيئات الماء بالمرور عبره بينما يترك الملح والشوائب الأخرى خلفه. ونتيجة لذلك، يتم إنتاج المياه العذبة على جانب واحد من الغشاء بينما يتم ترك المحلول الملحي المركز على الجانب الآخر. تُعد ضخّات تحلية المياه بالتناضح العكسي عنصرًا أساسيًا في محطة تحلية المياه بالتناضح العكسي. فهي تساعد على بناء الضغط الذي يُطلَب للتغلب على الضغط التنافذي الطبيعي في المياه المالحة. يتم تخزين المياه المنتجة بعد ذلك في خزان.

• مقطرات المياه المحمولة

  تُعدّ تقطير المياه عملية غلي المياه المالحة لإنتاج بخار. يتم بعد ذلك تبريد البخار لتشكيل المياه العذبة. يمكن لمقطرات المياه المحمولة توفير إمداد غير محدود من المياه العذبة طالما أمكن شرب المياه المالحة. يمكن وضع المقطر المحمول على موقد مخيم أو مصدر حرارة أو لهب مفتوح، وبعض الأجهزة لديها حتى قدرات إعادة تدوير المياه لتقليل كمية المياه المهدرة أثناء العملية.

مواصفات وصيانة محطات تحلية المياه الصغيرة

المواصفات

• القدرة:

  تشير إلى كمية المياه العذبة التي يمكن للجهاز إنتاجها في فترة معينة، عادةً ما يتم التعبير عنها باللتر أو الغالونات في الساعة أو في اليوم. على سبيل المثال، قد يكون لدى جهاز تحلية المياه بالتناضح العكسي المحمول قدرة تبلغ 1000 لتر يوميًا.

• جودة المياه المدخلة:

  تُعدّ محطات تحلية المياه الصغيرة مناسبة لأنواع مختلفة من مياه البحر أو المياه المالحة. على سبيل المثال، تم تصميم بعض الأجهزة خصيصًا لمعالجة مياه البحر، بينما يمكن للبعض الآخر التعامل مع المياه المالحة قليلاً، وهي مزيج من المياه العذبة والمياه المالحة.

• تقنية التحلية:

  تستخدم محطات تحلية المياه الصغيرة طرقًا مختلفة لإزالة الملح والشوائب من المياه. تشمل التقنيات الشائعة التناضح العكسي (RO) والتحليل الكهربائي (ED) والتقطير متعدد التأثير (MED). لكل طريقة مزاياها وقيودها وتطبيقاتها المحددة.

• مصدر الطاقة:

  تستهلك هذه الأجهزة كميات مختلفة من الطاقة اعتمادًا على طريقة التحلية التي تستخدمها. على سبيل المثال، تتطلب محطات تحلية المياه بالتناضح العكسي بشكل عام مدخلات طاقة أعلى لأنها تستخدم الضغط لدفع المياه عبر أغشية شبه نافذة. من ناحية أخرى، قد تتطلب أنظمة التحليل الكهربائي طاقة أقل لأنها تستخدم التيارات الكهربائية لفصل أيونات الملح عن الماء. بالإضافة إلى ذلك، قد تعمل بعض محطات تحلية المياه الصغيرة على البطاريات أو الألواح الشمسية، والتي تُستخدم في المناطق النائية.

• الأبعاد والوزن:

  جهاز تحلية مياه البحر المحمول مضغوط وخفيف الوزن لتسهيل النقل والتثبيت. على سبيل المثال، قد يكون لبعض الطرازات أبعاد تبلغ 1 متر في الطول، 0.5 متر في العرض، و 0.8 متر في الارتفاع، بوزن 50 كيلوغرام.

الصيانة

• التنظيف المنتظم:

  يساعد التنظيف الروتيني على الحفاظ على أداء وكفاءة محطات تحلية المياه الصغيرة. يضمن استخدام مواد التنظيف والأساليب المناسبة لأنواع المعدات المختلفة بقاءها في حالة جيدة. من المهم أيضًا تطوير جدول تنظيف بناءً على تكرار الاستخدام والعوامل البيئية، وإنشاء نظام للتنظيف المنتظم لمنع تراكم الملوثات.

• استبدال المواد الاستهلاكية:

  في محطات تحلية المياه الصغيرة، تُعدّ بعض الأجزاء القابلة للاستبدال أساسية لعمل الجهاز بشكل طبيعي. على سبيل المثال، يجب الحفاظ على نظافة الأغشية والمرشحات للحفاظ على جودة المياه. يمكن الحفاظ على كفاءة الأجهزة عن طريق استبدال الأجزاء البالية أو التالفة. بالإضافة إلى ذلك، من المهم استخدام مواد متوافقة والحفاظ على الجودة لضمان التشغيل السليم.

• فحص السجلات:

  تستخدم محطات تحلية المياه الصغيرة عادةً أنظمة تحكم رقمية أو سجلات لمتابعة حالة تشغيل المعدات. من خلال فحص السجلات بانتظام، يمكن تتبع المعلمات مثل الضغط ومعدل التدفق ودرجة الحرارة لتحديد المشكلات أو الشذوذ في النظام في الوقت المناسب. يساعد ذلك في اتخاذ الإجراءات التصحيحية أو جدولة الصيانة، مما يمنع حدوث أعطال محتملة ويضمن استقرار إنتاج المياه.

السيناريوهات

لقد زاد استخدام محطات تحلية المياه الصغيرة في مختلف الصناعات. تشمل بعضها:

• السياحة

  تُستخدم محطات تحلية المياه الصغيرة في قطاع السياحة لتوفير مياه الشرب العذبة. تستخدم المنتجعات البحرية الواقعة في المناطق ذات المياه الجوفية القليلة أو معدومة المياه المحلاة للاستخدام اليومي وشرب المياه. يمكن أيضًا استخدام هذه الأجهزة على السفن السياحية وعلى متن اليخوت لضمان توفير مستمر للمياه العذبة للضيوف وطاقم العمل.

• مُغامرُو الهواء الطلق

  قد يُشكل التخييم بالقرب من الشاطئ أو المشي لمسافات طويلة على طول المسارات الساحلية تحديًا عندما يتعلق الأمر بالعثور على مياه الشرب. تُعدّ محطات تحلية المياه المحمولة سهلة الحمل، وتضمن للمخيمين أو المُشاة دائمًا الوصول إلى المياه العذبة من مياه البحر. تُعدّ زجاجات المياه ومرشحات القش بعض الأجهزة المحمولة الشائعة للمُغامرين.

• الاستجابة للطوارئ

  تُعدّ أجهزة تحلية المياه المحمولة أدوات قيّمة خلال الكوارث الطبيعية مثل موجات تسونامي أو الأعاصير أو الزلازل. يمكن أن تُلوث هذه الأحداث أو تُعطل إمدادات المياه المحلية، مما يجعلها غير آمنة أو غير متاحة للأفراد المتضررين. يمكن للمستجيبين الأوائل الاعتماد على هذه الأجهزة لإنتاج مياه الشرب بسرعة وسهولة. يُعدّ مياه البحر مصدرًا سهلًا ومتاحًا.

• العسكرية والدفاع

  في العمليات العسكرية والمنشآت النائية، تضمن أجهزة التحلية الوصول إلى المياه العذبة. يعتمد الجنود الذين يتم نشرهم في المناطق القاحلة أو الساحلية مثل الصحاري على هذه الأجهزة لإنتاج المياه الصالحة للشرب والطهي والنظافة وصيانة المعدات.

• الجزر والمجتمعات النائية

  توفر التحلية مصدرًا مستدامًا للمياه للجزر. تُقدم محطات تحلية المياه الصغيرة بديلاً لاستيراد المياه باهظ التكلفة وتحد من اعتماد المجتمعات على الأمطار غير المنتظمة.

كيفية اختيار محطات تحلية المياه الصغيرة

عند اختيار محطة تحلية مياه صغيرة، من الضروري مراعاة القدرة والتكنولوجيا ومصدر الطاقة ومتطلبات التطبيق المقصود. من خلال تقييم هذه العوامل، من الممكن اختيار نظام تحلية المياه على نطاق صغير يلبي احتياجات المياه المحددة مع تحسين الكفاءة والاستدامة.

• قدرة التحلية: أول شيء هو تحديد مقدار المياه التي تُطلَب يوميًا (أو كل ساعة)، ثم اختيار محطة تحلية مياه صغيرة يمكنها إنتاج تلك الكمية من المياه العذبة لتلبية الطلب المحدد. على سبيل المثال، قد تكون أجهزة تحلية المياه المحمولة ذات القدرة 1-2 لتر في الساعة كافية للاستخدام الفردي أو على نطاق صغير. على النقيض من ذلك، قد توفر الوحدات الأكبر المُصممة للاستجابة للطوارئ أو إعداد المخيم المؤقت إخراجًا أعلى.
• تقنية التحلية: ستلعب عوامل مثل قيود المساحة وتوافر الطاقة والنفقات دورًا في تحديد الطريقة المحددة الأنسب للظروف الحالية. على سبيل المثال، يُعدّ التناضح العكسي (RO) حاليًا أكثر التقنيات استخدامًا على نطاق واسع نظرًا لكفاءته العالية في إزالة الأملاح والشوائب، لكنه يتطلب مصدرًا موثوقًا به للكهرباء. من ناحية أخرى، تستفيد المقطرات الشمسية مباشرة من ضوء الشمس عن طريق تبخير الماء من حوض مُغطى شفاف، مما قد يكون أكثر ملاءمة حيث يكون الإشعاع الشمسي وفيرًا.
• المتانة والموثوقية: تحقق من المواد المُستخدمة في البناء، مثل الطلاءات أو السبائك المقاومة للتآكل، لتحمل البيئات البحرية القاسية على المدى الطويل. من المهم أيضًا مراعاة حالات الطوارئ أو الظروف المؤقتة التي قد يُستخدم فيها الجهاز، لذلك يجب أن يكون سهل الإعداد والنقل والتخزين.

أسئلة وأجوبة حول محطات تحلية المياه الصغيرة

س1: كم تستهلك محطة تحلية المياه الصغيرة من الطاقة؟

ج1: يختلف استخدام الطاقة حسب التقنيات والنطاق. تستهلك محطات التناضح العكسي الصغيرة عادةً من 3 إلى 5 كيلووات ساعة لكل متر مكعب من المياه المنتجة.

س2: ما هي الاتجاهات والتطورات في تقنية تحلية المياه الصغيرة؟

ج2: تشمل الاتجاهات الرئيسية التقدم في تحلية المياه بالطاقة الشمسية وتحسين أغشية التناضح العكسي ونظم استعادة الطاقة والوحدات المعيارية صغيرة الحجم وحلول تحلية المياه اللامركزية.

س3: كيف تعمل صيانة محطات تحلية المياه الصغيرة؟

ج3: تُعدّ الصيانة من ضمنها التنظيف الدوري للأغشية وفحص مكونات الجهاز وإصلاحها ومعايرة أجهزة الاستشعار واختبار جودة المياه الروتينية وجدولة الصيانة الوقائية.