بررسی جامع انواع فرآیندهای شیرین‌سازی آب

نوع مقاله : علمی-ترویجی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی‌ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

چکیده

نمک‌زدایی آب‌های شور و آب دریا یکی از راه‌های مناسب برای تأمین آب شیرین می‌باشد. در این نگارش مروری کلی بر انواع فرآیندهای شیرین‌سازی آب، مزایا و معایب و نحوه‌ی افزایش بهره‌وری آن‌ها‌ انجام می‌شود. نتایج این بررسی بیان می‌کند برای آب‌های شور با نمک بالاتر از 1/2 درصد جرمی، بسیار اقتصادی‌تر خواهد بود که از دستگاه‌های اسمز معکوس به جای الکترودیالیز استفاده نمود. همچنین مقاومت غشاءهای الکترودیالیز نسبت به غشاءهای اسمز معکوس بسیار بالاتر است. روش تقطیر چنداثره عنوان مهم‌ترین فرآیند حرارتی است که به کمک آن می‌توان حجم آب شیرین زیادی تولید کرد. روش بخار فشرده به منبع گرمایش خارجی احتیاج ندارد و به وسیله‌ی انرژی الکتریکی تغذیه می‌شود در نتیجه برای مناطق کم‌جمعیت که به نیروی برق دسترسی دارند مناسب است. مصرف انرژی پایین در روش انجماد، مهم‌ترین مزیت این روش در مقایسه با روش‌های دیگر است. از آنجایی که اغلب مناطقی که نیاز به تأمین آب شیرین دارند دارای تابش خورشیدی بالایی هستند بهترین راه برای تأمین آب مورد نیاز در این مناطق استفاده از آب‌شیرین‌کن‌های خورشیدی است. آب‌شیرین‌کن‌های غیرفعال خورشیدی دستگاه‌هایی هستند که نیازی به انواع انرژی و سیستم پمپاژ نداشته و با کم‌ترین تجهیزات جانبی کار می‌کنند و از نظر هزینه نسبت به آب‌شیرین‌کن‌های فعال خورشیدی به‌صرفه‌تر می‌باشند. مزیت آب‌شیرین‌کن پلکانی آبشاری خورشیدی این است که با قرار دادن یک حوضچه‌ی کوچک به همراه مواد ذخیره‌ساز انرژی حرارتی در انتهای صفحه‌ی جاذب این امکان فراهم می‌شود که در طول روز و شب از مزایای یک آب‌شیرین‌کن حوضچه‌ای نیز استفاده می‌شود.

کلیدواژه‌ها


 [1]  S. A. Kalogirou, Seawater desalination using renewable energy sources, Progress in energy and combustion science, Vol. 31, No. 3. pp. 242-281, 2005.
[2]  L. Rizzuti, H. M. Ettouney, A. Cipollina, Solar desalination for the 21st century: a review of modern technologies and researches on desalination coupled to renewable energies, Springer Science & Business Media, 2007.
[3]  H. M. Qiblawey, F. Banat, Solar thermal desalination technologies, Desalination, Vol. 220, No. 1-3, pp. 633-644, 2008.
[4] ن. متشکر، م. فرهادیان، و ا. معتمدی، ضرورت بکارگیری آب­شیرین­­کن­های خورشیدی جهت تأمین آب مورد نیاز کشور در راستای توسعه پایدار، مجموعه مقالات همایش ملی الگوهای توسعه پایدار در مدیریت آب، شرکت مهندسی مشاور مهاب ثامن، مشهد، ایران، اسفند ماه 1388.
[5] M. H. Safaripour, M. A. Mehrabian, Predicting the direct, diffuse, and global solar radiation on a horizontal surface and comparing with real data, Heat and mass transfer, Vol. 47, No. 12, p. 1537, 2011.
[6] ع. علیپور، ا. علی پوری، و پ. محمدی مظفری، بررسی کارآمدترین آب­شیرین­کن­ها بر پایه انرژی خورشیدی با قابلیت بکارگیری در سواحل مکران، مجموعه مقالات سومین کنگره بین­المللی علوم زمین و توسعه شهری و اولین کنفرانس هنر، معماری و مدیریت شهری، دبیرخانه دایمی کنفرانس-مرکز توسعه علوم و فناوری ساینس اسکولار، تهران، ایران، مهر ماه 1396.
[7] س. صمد زاده باغبانی، و م. جلال الدین ابیانه، مروری بر روش­های نمک­زادیی آب با استفاده از انرژی خورشیدی، مجموعه مقالات پنجمین کنفرانس سالانه ملی مهندسی مکانیک، صنایع و هوافضا ایران، مرکز علمی، آموزشی و پژوهشی أرگ مشهد، مشهد، ایران، آبان ماه 1397.
[8]  N. Ghaffour,  T. M.  Missimer, G. L. Amy, Technical review and evaluation of the economics of water desalination: current and future challenges for better water supply sustainability, Desalination, Vol. 309, pp. 197-207, 2013.
[9]  T. Mezher, H. Fath, Z. Abbas, A. Khaled, Techno-economic assessment and environmental impacts of desalination technologies, Desalination, Vol. 266, No. 1-3, pp. 263-273, 2011.
[10] M. Shatat, M. Worall, S. Riffat, Economic study for an affordable small scale solar water desalination system in remote and semi-arid region, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 25, pp. 543-551, 2013.
[11] A. S. Nafey, M. Abdelkader, A. Abdelmotalip, A. A. Mabrouk, Parameters affecting solar still productivity, Energy Conversion and Management, Vol. 41, No. 16, pp. 1797-1809, 2000.
[12] A. K. Singh, G. N. Tiwari, P. B. Sharma, E. Khan, Optimization of orientation for higher yield of solar still for a given location, Energy Conversion and Management, Vol. 36, No. 3, pp. 175-181, 1995.
[13] T. M. Younos, The Feasibility of using Desalinations to Supplement Drinking Water Supplies in Eastern Virginia, 2004.
[14] Z. M. Omara, A. E. Kabeel, M. M. Younes, Enhancing the stepped solar still performance using internal reflectors, Desalination, Vol. 314, pp. 67-72, 2013.
[15] G. N. Tiwari, H. N. Singh, R. Tripathi, Present status of solar distillation, Solar energy, Vol. 75, No. 5, pp. 367-373, 2003.
[16] A. Al-Karaghouli, L. L. Kazmerski, Energy consumption and water production cost of conventional and renewable-energy-powered desalination processes. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 24, pp. 343-356, 2013.
[17] S. A. Kalogirou, Solar energy engineering: processes and systems, Academic Press, 2013.
[18] ح. محمدی، د. علی بیگی، و ر. مهدی­پور، طراحی و انتخاب سیستم آب­شیرین­کن خورشیدی مناسب برای شهرک با جمعیت کم در استان قم، مجموعه مقالات چهارمین کنفرانس بین­المللی رویکردهای نوین در نگهداشت انرژی، دانشگاه تهران، ایران، بهمن ماه 1393.
[19] S. Sourirajan, Reverse osmosis, London, UK: Logos Press Ltd, 1970.
[20] M. Badruzzaman, N. Voutchkov, L. Weinrich, J. G. Jacangelo, Selection of pretreatment technologies for seawater reverse osmosis plants: A review, Desalination, Vol. 449, pp. 78-91, 2019.
[21] N. Ghaffour, V. K. Reddy, M. Abu-Arabi, Technology development and ap