تطوير نظام لمعالجة المياه صديق للبيئة ومجهز بغشاء تناضح أمامي FO
طورت شركة Toyobo Co., Ltd. بشكل مشترك نظامًا لمعالجة المياه صديقًا للبيئة ومجهزًا بغشاء تناضح أمامي FO من الألياف المجوفة من أجل محطات تحلية المياه. وعملت الشركة مع شركة SWPC -(شركة استشارات الطاقة المائية المستدامة، شركة منطقة حرة ذات مسؤولية محدودة)، ويقع مقرها الرئيسي في دبي بالإمارات العربية المتحدة، وهي شركة استشارية في مجال تحلية مياه البحر، والشركة العربية اليابانية للأغشية ذات المسؤولية المحدودة (AJMC)، وهي شركة تابعة لشركة Toyobo- من أجل تطوير النظام، وتقديم طلب براءة اختراع مؤقت إلى مكتب براءات الاختراع والعلامات التجارية بالولايات المتحدة. سنستمر في إجراء اختبارات توضيحية من أجل تحقيق التسويق التجاري المبكر للنظام.
وفي الشرق الأوسط وأماكن أخرى بها القليل من مياه الأمطار والمياه الجوفية، تعمل العديد من محطات تحلية المياه من أجل إنتاج المياه العذبة من مياه البحر. وقد طورت Toyobo في سبعينيات القرن الماضي غشاءً من الألياف شبه نفاذ ومجوف تتخلله جزيئات الماء، ولكنه لا تتخلله الجزيئات والأيونات فوق حجم معين، من خلال تطبيق تكنولوجيا الغزل التي طورتها Toyobo في مجال أعمال إنتاج المنسوجات. تقوم Toyobo بتقديم المنتَج كغشاء تناضح عكسي RO من أجل تحويل مياه البحر إلى مياه عذبة لمحطات التحلية لسنوات عديدة. في الوقت الحاضر، تُنتج أغشية التناضح العكسي المصنوعة من الألياف المجوفة التي تصنعها مجموعة Toyobo Group حوالي 1.6 مليون طن من المياه العذبة يوميًا، وهو ما يعادل المياه التي يستخدمها حوالي 6.4 مليون شخص.
تنتج محطات التحلية التي تستخدم طريقة غشاء التناضح العكسي مياه البحر المركزة بتركيز أعلى من المعتاد في عملية إنتاج المياه العذبة من مياه البحر. وهناك حاجة إلى طريقة فعالة من أجل معالجة مياه البحر المركزة هذه.
ومن أجل تلبية هذه الحاجة، فقد طورت كل من Toyobo و SWPC و AJMC بشكل مشترك نظام معالجة المياه الصديق للبيئة من الجيل القادم، والذي تم تجهيزه بوحدة غشاء تناضح أمامي FO من أجل استخدام مياه البحر المركزة بكفاءة، وبالتالي فهي قادرة ليس فقط على تقليل تصريف مياه البحر المركزة، بل أيضًا قادرة على الاستفادة من الطاقة المتولدة داخل النظام.
يقوم النظام أولاً بإزالة الملح من مياه البحر عن طريق معالجة مياه البحر عدة مرات بغشاء التناضح العكسي RO، باستخدام طريقة مماثلة لتلك المستخدمة في محطات تحلية مياه البحر العادية. في هذه العملية، يتم تطبيق ضغط عالي على غشاء التناضح العكسي RO من أجل إزالة معظم الأملاح، مما ينتج عنه مياه البحر المركزة (أ) والمياه العذبة (ب). ثم يتم تطبيق ضغط منخفض على المياه العذبة (ب) من أجل معالجتها مرة أخرى بغشاء التناضح العكسي RO من أجل إنتاج مياه عذبة (ب’) بنقاوة أعلى ومياه معالَجة (ج) بتركيز أقل من مياه البحر.
بعد ذلك، ومن خلال جَلب المياه المعالَجة منخفضة التركيز (ج) ومياه البحر المركزة (أ) المنتجة في العملية المذكورة أعلاه معًا عبر غشاء التناضح الأمامي FO في النظام، يحدث تدفق المياه من جانب المياه المعالَجة منخفضة التركيز إلى جانب مياه البحر المركزة بسبب فرق الضغط الأسموزي، مما يَنتج عنه مياه البحر المركزة (أ) من أجل إنتاج مياه بحر مركزة مخففة (أ’). يمكن استخدام الطاقة الناتجة عن تدفق المياه هذا من أجل تشغيل مضخات الضغط وغيرها من المعدات في المحطة.
يمكن استخدام مياه البحر المركزة المخففة (أ’) مرة أخرى من أجل تحلية المياه باستخدام غشاء التناضح العكسي RO لأن تركيزها مشابه لتركيز مياه البحر العادية. وفي عملية التحلية العادية، يتم استخدام المواد الكيميائية أثناء الخطوة التي يتم فيها إزالة الجسيمات الدقيقة من مياه البحر التي يتم ضخها. وفي النظام، عندما تتم إعادة استخدام مياه البحر المركزة المخففة (أ’) من أجل تحلية المياه، تتم بالفعل إزالة الجسيمات الدقيقة مسبقًا، ويمكن التخلص من هذه الخطوة، وبالتالي تقليل تكلفة استخدام هذه المواد الكيميائية.
يمكن بسهولة إضافة النظام، الذي يستخدم مياه البحر المركزة بشكل فعال بالطريقة المذكورة أعلاه، إلى محطات التحلية الحالية. يساهم دمج النظام في عملية التحلية الحالية في تقليل تصريف مياه البحر المركزة فحسب، بل يمكنه أيضًا استخدام الطاقة المتولدة داخل النظام من أجل تأمين جزء من الطاقة المطلوبة لتحلية المياه، وبالتالي المساهمة في تحقيق نظام معالجة مياه صديق للبيئة بدون الحاجة إلى استثمارات رأسمالية كبيرة.
من الآن فصاعدًا، وبالتعاون مع SWPC و AJMC، ستُنشئ Toyobo المعرفة اللازمة من أجل التشغيل المستقر للنظام من خلال الاختبارات التوضيحية، بهدف تسويقه في وقت مبكر. ومن خلال الانتشار الواسع للنظام، ستدعم Toyobo تشغيل محطات تحلية مياه البحر ذات التأثير البيئي المنخفض والتكلفة المنخفضة، وستساهم في حل مشكلة نقص المياه العالمية.
