کمبود آب یکی از معضلات مهم در کشورهای با آب و هوای گرم و خشک همانند ایران است. در کشور ما همزمان با توسعه اقتصادی و رشد جمعیت طی چهار دهه گذشته، تقاضا برای آب در بخشهای کشاورزی، صنعتی و شهری به طور فزاینده ای افزایش یافته است. متأسفانه افزایش تقاضا و مصرف آب در بخشهای مختلف منجر به کاهش ذخایر منابع شیرین تجدیدپذیر طی سالهای گذشته شده است.
برخی مطالعات نشان می دهد که حجم ذخایر آب شیرین تجدیدپذیر در ایران در پنجاه سال اخیر حدود ۷۰ درصد کاهش پیدا کرده است. امروزه کاهش شدید ذخایر آب شیرین تجدید پذیر، شیرین سازی آبهای شور نظیر آب دریا را به عنوان یک ضرورت اجتناب ناپذیر برای تأمین آب آشامیدنی و حتی صنعتی مطرح کرده است.
شیرین سازی آبهای شور
در دهه های اخیر فناوری اسمز معکوس و فناوری حرارتی برای شیرین سازی آبهای شور در دنیا توسعه یافته اند. امروزه آب شیرین کن های بزرگ آب شور در اقصی نقاط دنیا وابسته به موقعیت جغرافیایی یا دسترسی به منابع انرژی حرارتی از یکی از این دو فناوری برای نمک زدایی و تولید آب شیرین استفاده می کنند.
به زبان ساده در فناوری حرارتی، آب دریا با استفاده از انرژی حرارتی تبخیر شده و سپس مجدداً به فاز مایع مبدل می شود. تغییر فاز آب از بخار به مایع، کاهش یونهای محلول و شیرین سازی آب را به دنبال دارد. بکارگیری فناوری حرارتی تنها در شرایطی که دسترسی به انرژی ارزان یا گرمای اتلافی از فرایندهای صنعتی دیگر وجود داشته باشد؛ از منظر اقتصادی توجیه پذیر است.
امروزه فناوری اسمز معکوس رتبه نخست فرایندهای مورد استفاده در شیرین سازی آبهای شور را به خود اختصاص داده است. در فرایند اسمز معکوس، آب شور با فشار بالا از غشای نیمه تراوا یا ممبران با هدف جداسازی یونهای محلول در آب عبور داده می شود. امروزه فناوری اسمز معکوس با قدمت کمتر نسبت به فرایندهای حرارتی به عنوان اقتصادی ترین روش شیرین سازی آبهای شور مورد استفاده قرار می گیرد.
تولید آب آشامیدنی سالم در آب شیرین کن ها صنعتی
یکی از ملاحظات همیشگی شیرین سازی آب دریا برای مصارف شرب، کیفیت آب تولیدی توسط آب شیرین کن ها و رعایت استاندارهای کیفی آب آشامیدنی است. آب تولیدی توسط آب شیرین کن های اسمز معکوس زمانی از منظر شرب مورد تأیید قرار می گیرد که شاخصها و استانداردهای فیزیکی، شیمیایی، میکروبی و بیولوژیکی مربوط به آب آشامیدنی را رعایت کند. از اینرو کنترل کیفی دقیق الزامات آب آشامیدنی از مرحله طراحی تا بهره برداری آب شیرین کن برای تولید آب آشامیدنی بسیار حایز اهمیت است.
معیارهای فیزیکی آب آشامیدنی تولیدی در آب شیرین کن های اسمز معکوس
فناوری شیرین سازی آبهای شور مبتنی بر فرایند اسمز معکوس از فرایندهای پیش تصفیه، اسمز معکوس و تصفیه نهایی تشکیل شده است. بخش پیش تصفیه وظیفه حذف یا کاهش ذرات معلق نامحلول، کاهش فعالیت میکروارگانیسمهای فعال و حذف کدورت موجود در آب خام را دارد. در مرحله بعد فرایند اسمز معکوس، شوری یا غلظت یونهای محلول در آب خام تصفیه شده در بخش پیش تصفیه را کاهش داده و منجر به کاهش هدایت الکتریکی و شیرین سازی آب می شود.
در آب شیرین کن های صنعتی که الزامات طراحی و ساخت تولید آب آشامیدنی رعایت شده باشد، دستیابی به شاخصهای فیزیکی آب آشامیدنی سهل الوصول است.
معیارهای شیمیایی آب آشامیدنی تولیدی در آب شیرین کن های اسمز معکوس
ورود مواد شیمیایی معدنی یا آلی به آب آشامیدنی همیشه نگران کننده است. توجه به وجود مواد شیمیایی در آب آشامیدنی به دلیل پتانسیل بیماری زایی در کوتاه مدت و بلند مدت حایز اهمیت است. لیکن سنجش معیارهای شیمیایی متنوع آب آشامیدنی، مستلزم انجام آزمایشهای تخصصی استاندارد برای اندازه گیری دقیق و قابل اعتماد است.
فرایند اسمز معکوس به دلیل ماهیت فیزیکی فرایند شیرین سازی آب، فاقد مخاطره آلودگی آب تولیدی توسط مواد شیمیایی است. لیکن وجود مواد شیمیایی مضر در آب خام و امکان انتقال این مواد به آب تولیدی از ملاحظات مهم طراحی و بهره برداری دستگاه های تصفیه آب صنعتی است. ولی خوشبختانه اکثر منابع آب شور نظیر دریا، اقیانوس و چاه فاقد غلظتهای بالای ترکیبات شیمیایی مضر برای بدن انسان هستند که فرایند اسمز معکوس راندمان بالایی در حذف این آلودگی ها دارد. ولی گهگاه وجود مقادیر بالای برخی از ترکیبات شیمیایی در آب خام نظیر برخی فلزات سنگین و برخی عناصر نظیر بور، ضرورت پیش بینی روشهای تصفیه خاص را در برخی از شرایط تعیین می کند.
معیارهای میکروبی و بیولوژیک آب آشامیدنی تولیدی در آب شیرین کن های اسمز معکوس
وجود مقادیر بالاتر از معیار پذیرش باکتریها، جلبکها، میکروبها، انگل ها و ویروس ها از ملاحظات جدی کیفیت آب آشامیدنی است. پاتوژن های میکروبی اولین خطر احتمالی آب شرب برای سلامت انسانها هستند که وابسته به منبع آب، مقادیر متفاوت آنها ممکن است در آب وجود داشته باشد. امکان آلودگی آبهای شور به ویروس ها، انگل ها و پروتیساها نظیر پروتوزوا نیز وجود دارد. اگرچه این نوع آلودگیهای بیولوژیکی سهم بسیار کمتری در مرگ و میر نسبت به پاتوژنهای میکروبی دارند.
حذف و کاهش غلظت آلودگیهای میکروبی و بیولوژیکی از بخش پیش تصفیه در آب شیرین کن های صنعتی شروع می شود. علاوه بر این غشاهای اسمز معکوس اجازه عبور هیچ پاتوژن، ویروس، انگل و پروتوزایی را از آب شور ورودی به آب شیرین نمی دهند. به این دلیل آب شیرین تولیدی در آب شیرین کن های صنعتی اسمز معکوس با فرض وجود طراحی و بهره برداری مهندسی و صحیح، با قابلیت اطمینان بسیار بالا، عاری از هرگونه عامل بیماری زای بیولوژیک و میکروبی است.
نگارنده: سید احسان مجتبوی- طراح و پژوهشگر آب شیرین کن های دریایی- شرکت فران
م. خ