آشنایی با ۲۰ روش برای تأمین آب شرب با فناوری‌های آب‌شیرین‌کن
آب شیرین‌کن‌ها به عنوان فناوری‌های کلیدی برای تأمین آب شرب در مناطق با کمبود آب یا آب شور استفاده و به روش‌های مختلفی را می‌شوند که هر کدام ویژگی‌ها و مزایای خاص خود را دارند.
به گزارش ماد از ستاد توسعه فناوری‌های مواد و ساخت پیشرفته یکی از انواع مدل‌ها و روش‌های آب شیرین‌کن ها روش‌های اسمز معکوس است. در این روش، آب شور زیر فشار از غشاهای نیمه‌نفوذپذیر عبور داده می‌شود تا نمک‌ها و سایر آلاینده‌ها از آن جدا شوند. این سیستم به ویژه برای آب‌های شور و آب دریا مناسب است. مزایا آن کارایی بالا در حذف نمک و آلاینده‌ها، کیفیت بالای آب تولیدی و از معایب آن هزینه‌های بالای انرژی و نیاز به نگهداری منظم فیلترهاست.
دومین مدل روش تقطیر است که به دو صورت تقطیر چند مرحله‌ای (MED) و زیر فشار (MVC) اجرا می‌شود اولی، آب شور به صورت مداوم در چندین مرحله گرم می‌شود و بخار آن به آب شیرین تبدیل می‌شود. در روش تقطیر تحت فشار (MVC) که این روش مشابه MED است، اما در فشار پایین‌تری انجام می‌شود و به انرژی کمتری نیاز دارد.
مزایا آن مناسب برای آب‌های شور و کم‌عمق و استفاده از انرژی حرارتی است و هزینه‌های بالای تجهیزات و کارایی پایین‌تر نسبت به روش اسمز معکوس از معایب آن بشمار می رود.
روش تبخیر حرارتی سومین مدل آب شیرن‌کن‌هاست که در این روش بر اساس تبخیر آب شور و جمع‌آوری بخار آب برای تولید آب شیرین کار می‌کند. سیستم‌های تبخیر حرارتی می‌توانند به صورت طبیعی یا مصنوعی باشند.
توانایی استفاده از حرارت ضایعات صنعتی یا حرارت خورشیدی و مناسب برای تولید آب در مقیاس بزرگ از مزایای آن و کارایی پایین و نیاز به فضای زیاد معایب آن هستند.
چهارمین مدل روش الکترودیالیز است که در این روش، آب شور بین دو الکترود قرار می‌گیرد و با اعمال ولتاژ، یون‌های مثبت و منفی جدا می‌شوند. این فناوری بیشتر برای آب‌های کم‌نمک مناسب است.
کاهش هزینه‌های انرژی نسبت به اسمز معکوس و مناسب برای آب‌های شور کم‌نمک مزایای این روش و کارایی کمتر در حذف نمک‌های زیاد و هزینه‌های بالای تجهیزات معایب آن است.
روش نانوفیلتراسیون پنجمین مدل اب شیرین‌کن‌هاست که نانوفیلتراسیون شبیه اسمز معکوس است، اما با فشار کمتری کار می‌کند و می‌تواند نمک‌ها و مواد آلی را جدا کند. این روش به ویژه برای آب‌های حاوی مواد آلی مناسب است.
مزایای آن هزینه‌های پایین‌تر انرژی و توانایی حذف مواد آلی و معایب آن کارایی کمتر در حذف نمک و نیاز به تجهیزات خاص است.
روش جاذب‌های حرارتی ششمین مدل که در این روش، از مواد جاذب حرارتی برای جذب بخار آب و تبدیل آن به آب شیرین استفاده می‌شود. این سیستم‌ها معمولاً در آب شیرین‌کن‌های خورشیدی به کار می‌روند.
استفاده از انرژی خورشیدی، هزینه‌های عملیاتی پایین و نیاز به فضای زیاد و کارایی وابسته به شرایط آب و هوایی از مزایا و معایب این روش هستند.
هفتمین روش آب شیرین‌کن‌های خورشیدی است که در این روش از انرژی خورشیدی برای تبخیر آب شور استفاده می‌کند. در این روش، بخار تولید شده به آب شیرین تبدیل می‌شود.
مزایای آن استفاده از منبع انرژی پاک و هزینه‌های عملیاتی بسیار پایین و معایب آن کارایی وابسته به نور خورشید و تولید محدود در روزهای ابری است.
روش میکروفیلتراسیون هشتمین مدل که در این روش برای حذف ذرات بزرگ و آلاینده‌های معلق از آب استفاده می‌شود. این فناوری معمولاً به‌عنوان پیش‌پردازش برای سیستم‌های اسمز معکوس یا نانوفیلتراسیون به کار می‌رود.
مزایای این روش کارایی بالا در حذف ذرات معلق و هزینه‌های پایین و معایبش کارایی پایین در حذف نمک و نیاز به فیلترهای تعویضی عنوان شده است.
نهمین مدل روش تبخیر-تقلیل که این روش به کاهش فشار بخار آب در دماهای پایین کمک می‌کند تا تبخیر تسهیل شود. این روش به ویژه در تولید آب شیرین در مکان‌های کم‌انرژی مناسب است.
مزایای این روش استفاده از انرژی کم و مناسب برای مناطق کم‌انرژی و معایب آن نیاز به تجهیزات خاص و کارایی پایین بیان شده است.
دهمین مدل روش تقطیر خورشیدی است که در این روش از انرژی خورشیدی برای گرم کردن آب شور استفاده می‌شود و بخار تولید شده به آب شیرین تبدیل می‌شود. این روش به ویژه در مناطق گرم و آفتابی مؤثر است.
مزایای آن استفاده از منبع انرژی پایدار و هزینه‌های عملیاتی بسیار پایین و معایب آن کارایی وابسته به شرایط جوی و نیاز به فضای وسیع است.
مدل روش انرژی جزر و مدی یازدهمین مدل که در این روش از انرژی جزر و مدی برای تولید آب شیرین استفاده می‌کند و با بهره‌گیری از تغییرات سطح آب، آب شور به آب شیرین تبدیل می‌شود.
مزایای آن منبع انرژی پایدار و کارایی بالا در مناطق ساحلی است و معایب آن هزینه‌های اولیه بالا و محدودیت در مکان‌های قابل اجراست.
دوازدهمین مدل روش فیلترهای گرانشی است. این روش از فیلترهای گرانشی برای حذف آلاینده‌ها از آب استفاده می‌کند. این فیلترها می‌توانند به‌عنوان پیش‌پردازش برای سیستم‌های دیگر عمل کنند و هزینه‌های پایین و کارایی بالا در حذف ذرات بزرگ به عنوان مزایای این روش و نیاز به تعویض منظم فیلترها و کارایی پایین در حذف نمک هم معایب آن بشمار می‌روند.
روش تبلور سیزدهمین مدل آب شیرکن ها هستند که این روش به‌طور عمده برای حذف نمک از آب استفاده می‌شود. در این روش، آب با کاهش دما، نمک‌ها را به شکل بلورهای جامد جدا می‌کند. کارایی بالا در حذف نمک و تولید نمک‌های با کیفیت از مزایا و نیاز به تجهیزات خاص و هزینه‌های عملیاتی بالا معایب آن هستند.
چهاردهمین مدل روش استخراج جاذب‌ها است که این روش به استخراج مواد آلی و نمک‌ها از آب با استفاده از جاذب‌های شیمیایی اختصاص دارد. این فناوری معمولاً در سیستم‌های تصفیه آب مدرن مورد استفاده قرار می‌گیرد. حذف مؤثر آلاینده‌هاو کاهش هزینه‌های انرژی از مزایا و نیاز به مواد شیمیایی و هزینه‌های بالای تجهیزات از معایب آن عنوان می شود.
روش غشای ژل پانزدهمین مدل که در این روش از غشاهای ژل برای جداسازی نمک و آلاینده‌ها از آب استفاده می‌کند. این غشاها می‌توانند به‌طور موثری نمک را از آب شور جدا کنند. کارایی بالا و هزینه‌های عملیاتی پایین و نیاز به تکنولوژی پیشرفته و محدودیت در نوع آب ورودی از مزایا و معایب ان هستند.
شانزدهمین مدل روش شستشوی الکتریکی است که در این روش از میدان‌های الکتریکی برای جدا کردن یون‌ها و مواد آلاینده از آب استفاده می‌کند. این فناوری به‌ویژه در سیستم‌های تصفیه آب کاربرد دارد. کارایی بالا در حذف یون‌ها و هزینه‌های عملیاتی پایین از مزایا و نیاز به تجهیزات پیشرفته و وابستگی به منابع انرژی از معایب ان هستند.
هفدهمین مدل هم روش تصفیه شیمیایی است این روش شامل استفاده از مواد شیمیایی برای حذف آلاینده‌ها و نمک‌ها از آب است. این سیستم معمولاً به‌عنوان پیش‌پردازش برای سیستم‌های دیگر استفاده می‌شود. کارایی بالا در حذف آلاینده‌ها و استفاده آسان
نقاط قوت و نیاز به مواد شیمیایی و خطرات بهداشتی نقاط ضعف این روش هستند.
روش فیلترهای زیستی هجدهمین مدل است. این روش از میکروارگانیسم‌ها برای حذف آلاینده‌ها از آب استفاده می‌کند. این سیستم‌ها به‌ویژه در تصفیه آب‌های آلوده مؤثرند. کارایی بالا در حذف آلاینده‌ها و استفاده از منابع طبیعی از مزایا و نیاز به زمان طولانی و وابستگی به شرایط محیطی از معایب آن هستند.
نوزدهمین مدل روش الکترولیز است. در این روش، از الکترولیز برای جداسازی نمک‌ها و آلاینده‌ها از آب استفاده می‌شود. این سیستم به‌ویژه در تصفیه آب‌های آلوده مؤثر است. کارایی بالا در حذف آلاینده‌ها و قابلیت حذف مواد شیمیایی دو مزایا این روش و هزینه‌های انرژی بالا و نیاز به تجهیزات پیشرفته معایب آن هستند.
روش میکروب‌های پایدار و بیستمین مدل آب شیرکن ها که در این روش از میکروب‌های پایدار برای حذف آلاینده‌ها و نمک‌ها از آب استفاده می‌کند. این فناوری به‌ویژه در سیستم‌های تصفیه آب مؤثر است. کاهش هزینه‌ها و استفاده از منابع طبیعی و وابستگی به شرایط محیطی و نیاز به نظارت مداوم چهار مورد از نقاط ضعف و قوت آن هستند.
روش‌های مختلف آب شیرین کردن هر کدام دارای مزایا و معایب خاص خود هستند؛ از این رو انتخاب روش مناسب به شرایط خاص هر منطقه، منابع موجود و نیازهای آبی بستگی دارد. با توجه به بحران آب در بسیاری از مناطق، توسعه و بهبود این فناوری‌ها می‌تواند به تأمین آب شرب و کشاورزی کمک شایانی کند.
