تقنيات التحلية

  • الرئيسية
  • /
  • من نحن
  • /
  • منظومات الإنتاج
  • /
  • تقنيات التحلية
التبخير الوميضي المتعدد المراحل

في هذه الطريقة يتم تسخين ماء البحر في مبادل حراري يسمى السخان الملحي ويتم ذلك عن طريق تكثيف البخار على أسطح أنابيب تمر داخلياً عبر السخان الملحي مما يؤدي إلى تسخين ماء البحر داخل هذه الأنابيب. وماء البحر الساخن ينساب في السخان الملحي إلى وعاء آخر يسمى المبخر في أول مراحله حيث يوجد مستوى الضغط المنخفض الذي يجعل الماء يغلي مباشرة. ودخول الماء الساخن المفاجئ إلى المرحلة يجعله يغلي بسرعة ويتبخر فجأة حيث يتحول جزء يسير منه إلى بخار ماء، اعتمادا على مستوى الضغط في المرحلة. ويستمر التبخر حتى يبدأ الماء في الميل نحو البرودة معطياً حرارة التبخر اللازمة حتى يصل درجة الغليان.

وفكرة تقطير الماء في وعاء منخفض الضغط ليست جديدة بل استخدمت منذ ما يزيد عن قرن من الزمان. وخلال الخمسينات الميلادية (1950م) تم تطوير وحدة تحلية بها سلسلة من المراحل ضُبطت على ضغوط منخفضة متتالية. وفي هذه الوحدة تمر مياه التغذية من مرحلة إلى أخرى وتغلى تكراراً بدون إضافة طاقة حرارية. ويمكن لوحدة التحلية (المبخر) أن تحتوي على مراحل من 4 إلى 40 مرحلة.

أما البخار المولد وميضيا فيتحول إلى مياه عذبة عند تكثيفه على سطوح أنابيب المبادلات الحرارية التي تمر عبر المرحلة. ويتم تبريد الأنابيب بماء البحر المتجه نحو السخان الملحي. وهذا بدورة يسخن مياه التغذية وبالتالي يقلل ذلك من كمية الطاقة الحرارية اللازمة لتسخين مياه التغذية في السخان الملحي.

لقد تم تجارياً إنشاء محطات التحلية بطريقة التبخير الوميضي منذ الخمسينات الميـلادية (1950م). وغالبا ما يتم انـشاء وحـدات بـسعة 4.000 إلى 30.000 متر مكعب مياه يومياً (1-8 مليون جالون مياه يومياً). ويتم تشغيل هذه الوحدات عادة عند درجة حرارة لمياه التغذية (بعد السخان الملحي) تتراوح ما بين (90-120) درجة مئوية أي (194-248) درجة فهرنهايت. ومن العوامل المؤثرة على الكفاءة الحرارية للمحطة هو الفارق الحراري ما بين السخان الملحي وأبرد جزء في المحطة. وتشغيل المحطة عند درجة حرارة أعلى من 120 درجة مئوية بغرض زيادة كفاءتها ربما يؤدي الغرض غير أنه يتسبب في زيادة إمكانية تكوين القشور والإِسراع في تآكل السطوح المعدنية.

التناضح العكسي

تعتبر عملية التناضح العكسي حديثة بالمقارنة مع عمليتي التقطير والديلزة حيث تم تقديمها تجارياً خلال السبعينات (1970م). وتعرف عملية التناضح العكسي على أنها عملية فصل الماء عن محلول ملحي مضغوط من خلال غشاء ولا يحتاج الأمر إلى تسخين أو تغيير في الشكل، و الطاقة المطلوبة للتحلية هي لضغط مياه التغذية.

ومن الناحية التطبيقية يتم ضح 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 جزءً من مياه التغذية يتم التخلص منه دون أن يمر عبر الغشاء. وبدون هذا التخلص فإن الازدياد المضطرد لملوحة مياه التغذية سوف يتسبب في مشاكل كثيرة، مثل زيادة الملوحة والترسبات وزيادة الضغط الأسموزي عبر الأغشية. وتتراوح كمية المياه المتخلص منها بهذه الطريقة ما بين 20 إلى 70% من مياه التغذية اعتماداً على كمية الأملاح الموجودة في مياه التغذية.

يتكون نظام التناضح العكسي من المكونات الأساسية التالية:

  • معالجة أولية
  • مضخة ذات ضغط عال
  • مجمع أغشية
  • معالجة نهائية - أخيرة

والمعالجة الأولية مهمة لأن مياه التغذية يجب أن تمر عبر ممرات ضيقة أثناء العملية، لذا يجب إزالة العوالق ومنع ترسب الكائنات الحية ونموها على الأغشية. وتشمل المعالجة الأولية الكيميائية التصفية وإضافة حامض أو مواد كيميائية أخرى لمنع الترسيب. والمضخة ذات الضغط العالي توفر الضغط اللازم لعبور الماء من خلال الأغشية وحجز الأملاح . وهذا الضغط يتراوح ما بين 17 إلى 27 باراً (246.5-391.5 رطل على البوصة المربعة) لمياه الآبار و 54 إلى 80 باراً (1160-783 رطل على البوصة المربعة) لمياه البحر.

ويتكون مجمع الأغشية من وعاء ضغط وغشاء يسمح بضغط الماء عليه كما يتحمل الغشاء فارق الضغط فيه. والأغشية نصف المنفذة قابلة للتكسٌّر وتختلف في مقدرتها على مرور الماء العذب وحجز الأملاح . وليس هناك غشاء محكم إحكاماً كاملاً في طرد الأملاح ، ولذلك توجد بعض الأملاح في المياه المنتجة. وتصنع أغشية التناضح العكسي من أنماط مختلفة . وهناك اثنان ناجحان تجارياً وهما اللوح الحلزوني والألياف / الشعيرات الدقيقة المجوفة . ويستخدم هذان النوعان لتحلية كل من مياه الآبار ومياه البحر على الرغم من اختلاف تكوين الغشاء الإِنشائي ووعاء الضغط اعتماداً على المصنع وملوحة الماء المراد تحليته.

أما المعالجة النهائية فهي للمحافظة على خصائص الماء وإعداده للتوزيع . وربما شملت هذه المعالجة إزالة الغازات مثل سلفيد الهيدروجين وتعديل درجة القلوية. وهناك تطوران ساعدا على تخفيض تكلفة تشغيل محطات التناضح العكسي أثناء العقد الماضي هما: تطوير الغشاء الذي يمكن تشغيله بكفاءة عند ضغوط منخفضة وعملية استخدام وسائل استرجاع الطاقة . وتستخدم الأغشية ذات الضغط المنخفض في تحلية مياه الآبار على نطاق واسع. وتتصل وسائل استرجاع الطاقة بالتدفق المركز لدى خروجه من وعاء الضغط . ويفقد الماء أثناء تدفقه المركز من 1 إلى 4 بارات من الضغط الخارج من مضخة الضغط العالي ووسائل استرجاع الطاقة هذه ميكانيكية وتتكون عموماً من تور بينات أو مضخات من النوع الذي بوسعه تحويل فارق الضغط إلى طاقة محركة.

التبخير بطريقة التأثير متعدد المراحل

بعد تنقية مياه البحر من الشوائب يتم تسخينها في آخر مرحلة من المبخرة (قسم الطرد الحراري) ثم يتم معالجة مياه التغذية كيميائياً ومن ثم رشها على الجزء العلوي من حزمة أنابيب المبادل الحراري والمرتبة بشكل أفقي داخل كل مبخر حيث يتم تكثيف البخار القادم من الغلاية داخل أنابيب المبخر الأول لتكوين الماء المقطر وعندما يتكثف البخار داخل الأنابيب فأنه يرفع درجة غليان ماء البحر على السطح الخارجي للأنابيب مباشرة بفعل الضغط المنخفض داخل المبخرة ويسبب هذا الغليان توليد أمدادات جديدة من الأبخرة والتي تنتقل إلى المبخر التالي بفعل فرق الضغط حيث أن كل مبخر يعمل عند درجة حرارة وضغط أقل من سابقه، ليتم تكرار عملية التكثيف و التبخير داخل 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 يسمى كل مبخر في تلك السلسلة بالتأثير، ويتم اختيار عدد المؤثرات اعتمادا على القدرات والكفاءة الحرارية. وفي المبخر الأخير – فقط- جزء من الأبخرة المنتجة يتم إعادة ضغطها مع البخار القادم من الغلاية بواسطة الضاغط الحراري والباقي يتدفق إلى آخر مرحلة في المبخرة (قسم الطرد الحراري) لتسخين مياه البحر وبالتالي تتكثف وتتجمع مع الماء المنتج. تتدفق نواتج التقطير والمحلول الملحي بشكل طبيعي من مبخر إلى المبخر الذي يليه داخل المبخرة دون ضخ وذلك بفعل الفارق في الضغط.