لا يمكن للبشر شرب الماء المالح، ولكن يمكن تحويل المياه المالحة إلى مياهٍ عذبة، وتسمى هذه العملية تحلية المياه، ويمكن تحلية مياه البحر واستخدامها في الحياة العملية كالزراعة والشرب والصناعة. [1]

تَكمن العقبة في تحويل مياه البحر إلى مياهٍ عذبةٍ بإزالة الملح الذائب في مياه البحر، هذه العمليات يجب أن تتمَّ على نطاقٍ واسع لتكون مفيدةً لكثيرٍ من السكان، والعمليات الحاليّة باهظة الثمن وكثيرة الاستهلاك للطاقة. [1]

ما الذي يجعل المياه مالحة؟

تحتوي المياه المالحة على كميّاتٍ كبيرةٍ من الأملاح الذائبة (التركيزات)، ويقاس التركيز بمقدار (الوزن) الملح في الماء، ويُعبَّر عنها بالجزء في المليون.

وفيما يلي تركيزات ملوحة المياة:

المياه العذبة (أقل من 1000 جزء في المليون)
ماء مالح قليلًا (1000 إلى 3000 جزء في المليون)
المياه المالحة المعتدلة (3000 إلى 10000 جزء في المليون)
ماء شديد الملوحة (10000 إلى 35000 جزء في المليون)
كما تحتوي مياه المحيط على حوالي 35000 جزء من المليون من الملح. [1]

الحاجة العالمية للمياه العذبة

تُعدّ نُدرة موارد المياه العذبة والحاجة إلى إمدادات مياهٍ إضافية أمرًا بالغ الأهمية بالفعل في العديد من المناطق القاحلة في العالم، وستزداد أهميتها في المستقبل، كما لا تملك تلك المناطق موارد مياهٍ عذبة في شكل مياهٍ سطحية مثل الأنهار والبحيرات، وقد يكون لديهم موارد مياهٍ جوفية ولكنها محدودة، وبعضها يزداد سوءًا مع استمرار استخراج المياه الجوفية. [1]

تقنيات تحلية المياه

سنستعرض في هذا المقال تقنيتان من تقنيات تحلية مياه البحر، وهما التحلية بالتقطير وبالتناضح العكسي.

طريقة التقطير (بالإنجليزيَّة: Distillation)

تُعدّ التحلية بالتقطير واحدةً من أقدم أشكال معالجة المياه للبشرية، وهي لا تزال حلًّا شائعًا في أنحاء العالم اليوم⁽.

استَخدمتِ العديد من الحضارات في العصور القديمة هذه العملية على سُفُنها لتحويل مياه البحر إلى مياهٍ للشرب كما يحدث اليوم في محطات تحلية ومعالجة المياه في المناطق التي بها ملوِّثاتٌ طبيعية وغير طبيعية، وربّما يكون التقطير هو التقنية الوحيدة التي تقلّل بشكلٍ كاملٍ أكبر كمية من الملوِّثات. [1]

تَكمن هذه العملية في رفع درجة حرارة المياه المالحة إلى درجة الغليان وتكوين بخار الماء الذي يتمّ تكثيفه بعد ذلك إلى ماءٍ مقطّرٍ فيكون خاليًا من المِلح، ومن ثمّ يعالَج بإضافاتٍ ليكون ماءً صالحا للشرب أو الريّ.

قد تكون الطاقة الحرارية المستخدمة ناتجةً من الغاز الطبيعي أو الفحم أو من مفاعلٍ نووي، وحاليًا الطاقة الشمسية، وبها تتمّ عملية تبخير الماء. [1]

طريقة التناضح العكسي (بالإنجليزيَّة: Reverse Osmosis)

يعتبر التناضح العكسي (RO) وسيلةً فعّالةً لتحلية المياه المالحة، ولكنّه أغلى من الطرق الأخرى، وتسيطر هذه التقنية على أسواق تحلية المياه خارج الشرق الأوسط . [1،2]

يتمّ في عملية تحلية المياه استخدامُ غشاءٍ نصف نافذ (مُرشِّح) يسمح بمرور الماء العذب في اتجاه الضغط المنخفض وعدم مرور الملح والبكتيريا من خلاله، ويحتاج ذلك زيادة الضغط على ناحية الغشاء التي تملؤها مياه البحر، وعادةً يُنتَج هذا الضغط بمِضخّاتٍ تعمل بالكهرباء. [1]

يتمّ حاليًا تطوير هذه التقنية عن طريق تصميم أغشيةٍ عالية الإنتاجية بمساحة سطحٍ أكبر ومحاولة إعادة استخدام نفس الغشاء مرّاتٍ عديدة لإنتاج المزيد من المياه العذبة بتكلفةٍ أقل. [2]

خطوات عملية تحلية مياه البحر

يتمّ أولًا توصيل مياه البحر (الماء الخام) بواسطة مِضخّة السحب وإرسالها إلى محطة تحلية المياه، ثمّ تتمّ معالجة الماء الخام مسبقًا قبل الدخول في نظام التناضح العكسي، حيث توجد الكثير من الشوائب في مياه البحر. [3]

تتكوّن وحدة التناضح العكسي من الأنظمة التالية:

1- وحدة سحب مياه البحر

هو نظام امتصاصِ مياه البحر وتوصيلها إلى نظام التناضح العكسي، ويعتمد نظام السحب على نوعية المياه والظروف البيولوجية في منطقة السحب.

2- وحدة ما قبل معالجة مياه البحر

هو نظام منعِ وترشيح الموادّ الصلبة العالقة، والرمل، والزيت، والطين، والبكتيريا، والموادّ العضوية الذائبة لمنع تآكل غشاء نظام التناضح العكسي.

3- وحدة التحلية

يَستخدم نظام التناضح العكسي الغشاء شبه القابل للنفاذ لإزالة الموادّ العضوية والأملاح، وتُنتج المياه العذبة

4- وحدة استعادة الطاقة

تتمثّل وظيفة جهاز استرداد الطاقة في تقليل استهلاك الطاقة وتكلفتها عن طريق إعادة تدوير واستخدام طاقة الضّغط من نظام التناضح العكسي

5- الوحدة الكيميائية

تُعدّ هذه الوحدة جزءًا مهمًا جدًا من نظام معالجة المياه بالكامل، حيث يوجد بها جهاز التخثّر ومضادّات الجراثيم  وضبط درجة الحموضة

6- وحدة التنظيف (CIP)

تتشكّل أنواعٌ مختلفةٌ من الملوِّثات على سطح غشاء نظام التناضح العكسيّ إلى حدٍّ ما في عملية التشغيل الطويلة الأجل، فيتمّ التنظيف الكيميائي والتطهير. [3]

إعداد: محمد خميس بركي
مراجعة علمية: أحمد فكري
تدقيق لغوي: هاجر زكريا
تحرير: نسمة محمود

المصادر:

1- Desalination. [cited 2019 Apr 20]. Available from: https://www.usgs.gov/special-topic/water-science-school/science/desalination?qt-science_center_objects=0#qt-science_center_objects

2- Desalination – Past, Present and Future [Internet]. International Water Association. [cited 2019 Apr 20]. Available from: https://iwa-network.org/desalination-past-present-future/

3- 7 Steps of Sea Water Desalination Plant Process [Internet]. Kangyang seawater desalination equipment Co.,ltd. 2015 [cited 2019 Apr 20]. Available from: https://www.kysearo.com/7-steps-of-sea-water-desalination-plant-process/