تولید آب خلوص بالا با استفاده از فناوری هیبرید حرارتی-غشایی

به گزارش مجله خبری نگار،دراین راستا یک گروه از پژوهشگران دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل موفق به تولید آب خلوص بالا با استفاده از فناوری هیبرید حرارتی-غشایی شده اند؛ مبنای این فرآیند بر اختلاف دمای دو جریان استوار است. در این فرایند آب ناخالص با دمای بالا و آب خالص با دمای پایین به داخل ماژول غشایی فرستاده شده و فرآیند تصفیه انجام می‌شود. میزان بازیابی آب ورودی این فرایند بسیار بالاست. تقریبا ۱۰۰ درصد آب ورودی به سیستم بازیافت می‌شود.

باتوجه به اینکه کشور ایران نیز در یک منطقه خشک قرار گرفته و با مشکلات بسیاری در تامین آب شرب مناسب به ویژه در مناطق خشک و جنوبی کشور مواجه است. خشکسالی‌های چند سال اخیر نیز بر شدت این مشکلات افزوده است. همچنین گسترش صنعت به ویژه صنعت نفت در مناطق جنوبی کشور باعث افزایش آلودگی منابع آبی شده است، اما وجود منابع آبی در شمال و جنوب ایران این امکان را فراهم آورده تا با استفاده از فناوری‌های مناسب این مشکل را حل کنیم.

پیشینه شیرین سازی آب در ایران
از دیرباز مناطق مرکزی و جنوب ایران از کم آبی رنج می‌برند. اگرچه مناطق حاشیه خلیج فارس و دریای عمان به منابع عظیم آبی دسترسی دارند، اما این آب به حدی شور است که باید تصفیه شوند. به عبارت دیگر آب از جریان برای شرب و کشاورزی نامناسب است. طی سال‌های گذشته مجموعه‌ای از انواع آب شیرین کن‌ها با مدل‌ها و سازندگان گوناگون در این مناطق نصب و بهره برداری شده اند، اما اغلب به دلیل مشکلات، انتظار شایسته از عملکرد دستگاه‌های آب شیرین کن حاصل نشده است. اکنون استفاده از غشا‌های RO برای تامین آب شرب پیشنهاد می‌شود، اما این غشا‌ها با مشکلاتی نظیر گرفتگی، فلاکس کم، میزان بازیابی کم آب ورودی و فرآیند فشار بالا مواجه هستند. ضمن اینکه در داخل کشور نیز تولید نمی‌شوند. همچنین برای استفاده از منابعی نظیر آب دریا به عنوان منبع تامین آب شرب باید از فناوری RO آب دریا استفاده شود که فرآیندی گران قیمت است.

فناوری هیبرید حرارتی- غشایی
مبنای این فرآیند بر اختلاف دمای دو جریان استوار است بدین صورت که آب ناخالص با دمای بالا و آب خالص با دمای پایین به داخل ماژول غشایی فرستاده شده و فرآیند تصفیه انجام می‌شود. به عبارت دیگر آب از جریان ناخالص تبخیر شده در جریان خالص کندانس می‌شود.

مقایسه فناوری هیبرید حرارتی- غشایی

با فرآیند ROبا توجه به ساختار غشا و نوع فرآیند تصفیه، فلاکس تصفیه در این فناوری بسیار بالاتر از غشا‌های RO است. به طوری که از این فناوری به عنوان رقیبی قدرتمند برای غشا‌های RO نام برده می‌شود. به گزارش سیناپرس، همچنین با توجه به مقاومت بسیار بالای حرارتی و شیمیایی پلیمر مورد استفاده در ساخت غشا می‌توان از این فرآیند در تولید آب از هرگونه منبع آبی نظیر آب چاه، آب‌های شور، آب قنوات یا حتی آب دریا استفاده کرد.

مشکلات عملیاتی غشا‌های RO نظیر گرفتگی و فشار عملیاتی بالا در اینگونه غشا‌ها وجود ندارد. همچنین می‌توان این غشا‌ها را در داخل کشور تولید کرد و نیازی به واردات آن از خارج وجود ندارد. ضمن اینکه میزان بازیابی آب ورودی بسیار بالاست و تقریبا می‌توان گفت که ۱۰۰ درصد آب ورودی به سیستم بازیافت می‌شود.

همچنین در داخل کشور منابع ارزان قیمت و رایگان انرژی حرارتی وجود دارد. وجود آفتاب دائمی در برخی مناطق کشور نظیر مناطق جنوبی انرژی حرارتی مازاد در صنایع انرژی حاصل از سوختن گاز‌های غیر قابل تصفیه و همچنین ارزان قیمت بودن سوخت‌های فسیلی در داخل کشور این فرصت را به ایران داده است تا بتواند از این مواهب خدادادی برای حل مشکل تولید آب مناسب استفاده کند.

ویژگی‌های خاص فن آوری هیبرید حرارتی- غشایی
۱- فلاکس بالا منجر به کاهش ابعاد دستگاه‌ها می‌شود.

۲- استفاده از حرارت مازاد صنایع مختلف و حتی انرژی خورشیدی.

۳-نداشتن مشکلات عملیاتی نظیر گرفتگی، نشت (leakage)، نیاز به شست و شوی دوره ای، نیاز به تعویض غشا و …

۴- نیاز نداشتن به فشار‌های عملیاتی بالا

۵- نیاز نداشتن به واردات غشا از خارج از کشور

۶- امکان استفاده برای تصفیه هرگونه آب نظیر آب دریا، آب چاه و … و پساب‌های خانگی و صنعتی

۷- مصرف انرژی حرارتی این فرآیند حدودا ۱۷۵ کیلووات ساعت به ازای هر تن آب شرب تولیدی و مصرف انرژی الکتریکی آن نیز حدودا ۷۵/۰ کیلووات ساعت به ازای هر تن آب است که نشان از ناچیز بودن مصرف انرژی این فناوری دارد. البته می‌توان انرژی حرارتی را از منابع ارزان قیمتی نظیر انرژی خورشیدی، حرارت مازاد نیروگاه ها، حرارت گاز‌های ترش غیرقابل تصفیه و … تامین کرد و بدین ترتیب هزینه تمام شده آب تولیدی را کاهش داد.

گفتنی است این تحقیق توسط محققان آزمایشگاه تحقیقاتی فناوری‌های نوین غشایی و زیر نظر دکتر غلامرضا باکری، عضو هیات علمی دانشگاه نوشیروانی بابل دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل انجام شده است.