امروزه گسترش فعالیت های صنعتی و افزایش جمعیت باعث شده اند با کمبود منابع آبی سالم مواجه باشیم. از سوی دیگر افزایش جمعیت باعث شده تا دسترسی به آب شرب مناسب کم شود. گسترش فعالیت های صنعتی نیز باعث افزایش میزان پساب های صنعتی و آلوده شدن منابع آبی شده است، از اینرو ارائه راهکارهایی برای تصفیه پساب و تولید آب شرب مناسب بسیار ضرورت دارد.
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 می شود. میزان بازیابی آب ورودی این فرایند بسیار بالاست. تقریبا ۱۰۰ درصد آب ورودی به سیستم بازیافت می شود.
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. خشکسالی های 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 فناوری های مناسب این مشکل را حل کنیم.
پیشینه شیرین سازی آب در ایران
از دیرباز مناطق مرکزی و جنوب ایران از کم آبی رنج می برند. 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 سال های گذشته مجموعه ای از انواع آب شیرین کن ها با مدل ها و سازندگان گوناگون در این مناطق نصب و بهره برداری شده اند اما اغلب به دلیل مشکلات، انتظار شایسته از عملکرد دستگاه های آب شیرین کن حاصل نشده است. اکنون استفاده از غشاهای RO برای تامین آب شرب پیشنهاد می شود 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 نمی شوند. 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 می شود. به عبارت دیگر آب از جریان ناخالص تبخیر شده در جریان خالص کندانس می شود.
مقایسه فناوری هیبرید حرارتی- غشایی با فرآیند RO
با 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 غشاهایRO نام برده می شود.به گزارش سیناپرس، همچنین با توجه به مقاومت بسیار بالای حرارتی و شیمیایی پلیمر مورد استفاده در ساخت غشا می توان از این فرآیند در تولید آب از هرگونه منبع آبی نظیر آب چاه، آب های 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 می توان 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 می توان گفت که ۱۰۰ درصد آب ورودی به سیستم بازیافت می شود.
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 سوخت های 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.
ویژگی های خاص فن آوری هیبرید حرارتی- غشایی
۱- فلاکس بالا منجر به کاهش ابعاد دستگاه ها می شود.
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 پساب های 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 می توان 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 فناوری های نوین غشایی و زیر نظر دکتر غلامرضا باکری، عضو هیات علمی دانشگاه نوشیروانی بابل دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل انجام شده است.
