فرصت طلايي شيرين سازي و تامين آب ارزان دركشور

جواد جودكي *

کد خبر: ۳۷۲۶۲۸

تاریخ: ۳۰ دی ۱۳۹۲ - ۱۶:۲۶

كشور عزيز ما ايران در اقليم خشك و نيمه خشك قرار گرفته و اين امر ما را با مشكل جدي  كم ابي و بي ابي در بسياري از مناطق كشور مواجه نموده  ولي پيشينيان با درايت ما كه سرامد علوم  و نواوري در طول تاريخ پر فراز گذشته  بوده اند  با نبوغ  و ابتكارات بي نظيرمانند احداث قنات و انتقال اب  و استفاده از منابع اب زيرزميني در اكثر نقاط كشور - ايجاد پيچده ترين روش تصفيه و شيرن سازي اب در بندر سيراف بوشهر در 3000سال پيش كه همچنان ما رادر مواقع كم ابي ياري مي نمايد - احداث اب انبارها  ذخيره اب در مناطق كويري مانند سيستان و هرمزگان- احداث اب بندها و... كه پس از هزاران سال هنوز باعث شگفتي و حيرت جهانيان است بر اين مشكل فائق  امده و ان را مديريت نمودنند كه همگي نبوغ و فراصت نيكان ما را براي همزيستي وحداكثر استفاده از ابزار و امكانات موجود براي زندگي بهتر در اين شرايط اقليمي را ميرساند هر چند در كناراين سرزمين نيمه خشك  خداوند ما را بر دريايي از انرزي نفت و گاز قرار داده بنوعي كه دومين كشور داراي منابع عظيم نفت خام و گاز طبيعي در جهان مي باشيم.

اكنون نوبت ماست كه با فراخور زمان و استفاده از ابزار نوين با  وجود انرژي فراوان  بابهرمندي  از حداكثر راندمان استحصال اين انر ژيها بهره برده و بر مشكل بي ابي  غلبه كنيم چرا كه در كشور ما دو مزيت خداددادي در كنار هم قرار گرفته بگونه اي كه در مناطق ساحلي كشور منابع عظيم انرژي و درياي بيكران اب شور مزيتي كم نظير واستثنايي را براي ما ايجاد نموده  در اين مناطق ميتوان  با استفاده از بازيابي انرژي مازاد حرارتي ازنيروگاهها  و سوخت مازاد مخازن گاز و نفت استحصالي  كه بلا استفاده مي سوزد از طريق كوپلينگ با آب شيرين كن هايي مانند  تقطير ناگهاني چند مرحله اي (MSF) ، تقطير چند مرحله اي (ME) ، تراکم بخار(VC)و ...ميليونها متر مكعب اب را شيرين سازي و استفاده نمود كه علاوه بر مرتفع نمودن نيازابي  سواحل خليج هميشه فارس مازاد انرا به نقاط همجوار ارسال نمود.

كاري كه كشورهاي همسايه ما با تكنولوژي غربي از بهره مي برند .اين امر علاوه بر تامين اب در اين مناطق از هدر رفت ميلياردها تومان سرمايه ملي جلوگيري خواهد نمود  چرا كه در اين روش از انرزي بلا استفاده كه به هدر ميرود مجددا استفده خواهيم نمودو مهمتر اينكه از هزينه كرد ميلياردها  تومان جهت انتقال اب به مناطق  كم اب ساحلي  جلوگيري مينماييم در اين روش كه به راندمان تركيبي مشهور است با استفاده از گرمای اضافی آزاد شده از نیروگاههای توليد برق يا ساير منابع  جهت انجام شيرن سازي اب عمل خواهيم نمود اكثرا در  طرح‌هاي نمک‌زدایی از انرژی سوخت فسيلي يا هسته اي استفاده مي كنند. بيشتر كارخانه‌ها نمك زدايي جهان  در خاورميانه يا آفريقاي شمالي قرار دارند. در اين كشورها به دلیل وجود منابع عظیم انرژی، ساخت واحدهای دو منظوره مي توانند در تولید آب ارزان تاثيرگذار باشند به گونهاي كه كشورهاي بياباني خاور ميانه با اين تكنولوزي تقريبا مشكل بي ابي خود را مديريت و بر ان غالب گرديده اند  متاسفانه ما از اين قافله عقب مانده ايم و بجاي استفاده از امكانات موجود در هر منطقه و جلوگيري از پرت سرمايه ملي بسمت طرحهاي پر هزينه انتقال اب كه در اينده مشكلات بيشمار اقتصادي و زيست محيطي را بدنبال خواهد داشت مي رويم .

نيروگاه اتمي

يك نيروگاه هسته‌اي در اصل مانند يك نيروگاه فسيلي (حرارتي) كارمي‌كند، با اين تفاوت كه در نيروگاه اتمي، حرارت از سوزاندن زغال سنگ، نفت و يا گاز ايجاد نمي‌شود، بلكه از راه شكاف هسته اتم توليد مي‌شود. جريان آب، اين حرارت را به مولد بخار كه درآن آب به‌بخار تبديل مي‌شود، از مدار اول منتقل مي‌كند و بخار حاصله، توربين و در نتيجه مولد برق را به گردش در مي‌آورد و سپس در چگالنده به آب تبديل مي‌شود. اين آب در مدار دوم دوباره به مولد بخار برگردانده مي‌شود و حرارت پس داده شده ، هنگام تبديل بخار به آب در چگالنده، به وسيله آب خنك‌كننده در مدار سوم جذب و خارج مي‌شود.كه اين  حرارت ارزشمندو ارزان  در كل نيروگاههاي ما به هدر ميرود.

نيروگاه اتمي علاوه بر توليد برق ، فوايد و كاربردهاي ديگري نيز دارد كه از جمله شيرين‌سازي آب شور دريا است. مي توان به هر واحد نيروگاه اتمي هزار مگاواتي، يك واحد شيرين‌سازي آب شور به ظرفيت صد هزار متر مكعب در روز متصل كرد و آب شور از دريا به وسيله پمپ به واحد شيرين-سازي آب شور هدايت كرد. در اين واحد، از حرارت توليد شده به وسيله راكتور براي تقطير كردن آب استفاده مي‌شود. آب تقطيرشده پس از طي مراحلي به‌آب آشاميدني تبديل مي‌شود. مايعات زايد دوباره به دريا برگردانده شده،و آب آشاميدني وارد شبكه توزيع مي گردد.

در ژاپن 8 راكتور هسته‌اي در امر نمك‌زدايي فعالیت می‌کنند. اين كارخانه‌ها منبع تولید مقادیر عظيمي از آب شيرين در جزیر ه ژاپن هستند. بزرگترين واحد تبخيري اب جهان با ظرفيت 450000 مترمكعب در روز در عربستان سعودي نصب شده است و بزرگترين واحد فيلتري جهان با ظرفيت 300000 مترمكعب در روز در سرزمین های اشغالی فلسطین نصب شده.

در كشور ما ايران نيز در اين راه گامهايي برداشته شده و در  قرارداد اوليه ساخت نيروگاه اتمي بوشهر راه اندازي آب شيرين كن به ظرفيت 100هزار متر مكعب آب در روز پيش بيني شده بود اما با تغييراتي ميزان حجم توليد آب شيرين كن به 10 هزار متر مكعب كاهش يافته است.

هر چند مقرر گرديده اين كاستي در ساخت فاز دوم راكتور نيروگاه اتمي بوشهرمرتفع گردد و با ايجاد آب شيرين كن با ظرفيت بالاتر براي تامين بخشي از آب مورد نياز كشاورزي استان بوشهر اقدام گردد .  اما لازم است شركت اب و فاضلاب كشور بعنوان متولي امر بطور جدي اين مهم را پيگيري نمايد چرا كه نيروگاه اتمي بوشهر داراي مزاياي بسياري در خصوص ارزاني  و پاكي ميباشد بطوري كه براي مقايسه، مقدار انرژي اورانيوم موجود درراكتور نيروگاه اتمي بوشهر (‪ ۸۰تن) برابر است با مقدار انرژي موجود در ‪ ۱۷ميليون بشكه نفت خام. در مقياس كوچك، انرژي حاصل از سوزاندن يك قرص سوخت ‪ ۱۲گرمي اورانيوم معادل انرژي حاصل از سوختن يك تن زغال سنگ، دو ونيم تن چوب و ‪ ۱۷هزار فوت مكعب گاز طبيعي است.  و لزا فرصت طلايي  و ارزان متوليان امر در تامين اب ارزان و پاك  براي سواحل خليج فارس ميباشد.

هر چند كارشناسان به هزينه‌هاي بالاي نمك‌زدايي اشاره دارندو معتقدند سيستم‌هاي غشایی معمولا از انرژي‌هاي پايين‌تري از انرژي تقطير حرارتي نياز دارد كه اين روش  باعث كاهش هزينه‌هاي نمك‌زدايي در ده سال اخير شده است. نمك‌زدايي از اب  انرژي زیادی نياز دارد و لي فاكتورهاي ذيل  بر اقتصاد یک واحد نمك‌زدايي موثرند، مانند ظرفيت و سهولت دسترسی، کیفیت آب ورودی، موقعيت، نوع مصرف آب (گياه، حيوان یا انسان)، نيروي كار، انرژي، سرمايه و تمركز مصرف‌کنندگان. در حال حاضر واحدهاي نمك‌زدايي فشار، دما و ميزان شوري را جهت بهينه ساختن بازده استخراج آب كنترل مي‌كنند. نمك‌زدايي با انرژی هسته‌اي مي‌تواند در مقياس‌هاي بزرگ كاملا اقتصادي باشد.

اما با همه تفاصيل  در كشور ما  ايران بخصوص در منطقه بوشهر و عسلويه و مناطق نفت خيز  كه داراي امكانات بلقوه خوبي مانند نيروگاه اتمي و يا مشعلهاي عظيم سوخت مازاد مخازن نفت و گاز ميباشيم نمك زدايي اب دريا بروش تقطير كاملا اقتصادي و توجيه پذير مي باشد چرا كه ما عملا از نيروي هدر رونده خنك سازسي نيروگاه و يا سوخت اضافه و غيرقابل  استفاده مخازن نفت و گاز جهت شيرين سازي استفاده مي كنيم و در نتيجه ارزانترين منبع شيرين سازي اب  را در اختيار خواهيم داشت و ميتوان ابي با پايين ترين قيمت  توليد و توزيع نمود ودر صورت سياست گذاري صحيح مي تواند يكي از بخشهاي جذاب براي ورود بخش خصوصي به اين عرصه باشد.

فناوری‌های جدید و پيشرفت‌هاي ديگرشيرين سازي آب

بسياري از فناوری‌های نمك‌زدايي جديد با ميزان‌هاي متفاوت از موفقيت آزمايش و تحقيق شده‌اند. بعضي از آن‌ها هنوز در مرحله محاسبات کاغذی مي‌باشند در حالي كه برخی ديگر در مرحله جذب سرمايه مورد نياز تحقيق هستند. براي مثال، برای تعادل بخشیدن به مصرف انرژي مورد نياز نمك‌زدايي، دولت آمریکا در حال فعاليت جهت گسترش نمك‌زدايي خورشيدي به صورت كاربردي است.

یک دانشجوي اردنی دانشگاه اوتاوا به نام محمد رسول تكنولوژي جدیدی جهت نمك‌زدايي ابداع كرده است كه مدعی است بين  600 تا 700 درصد كارآمدتر از تكنولوژي‌های رايج است. ، شرکت جنرال الکتریک به دنبال تكنولوژي مشابهی می‌باشد و بنیاد ملی علوم آمریکا اعتباری را برای تحقیق بر روی این موضوع در اختیار دانشگاه میشیگان قرار داده است.

تحقيقات اخير  نشان داده‌اند كه غشاهای نانولوله‌ای به شدت در تصفيه آب موثرند و مي توانند يك فناوری نمك‌زدايي حياتي را به وجود آورند كه انرژي بسيار كمتري از انرژي اسمز معكوس نياز دارد.

در حال حاضر یکی از مثال‌های موثر و جديد براي تحقیقات در نمك‌زدايي، تمركز بر روي بيشتر كردن راندمان انرژي و کاهش هزینه‌ها مي باشد. فرایند پاسارل(Passarell Process)در این‌ کار ممکن است مورد استفاده قرار گیرد.

يكي ديگر از فناوری‌ها، استفاده از انرژي زمین گرمایی است. یک کنسرسیوم بین‌المللی به نام SDSUCITI در این زمینه کار کرده است. در بسیاری از مناطق، از نقطه نظر اقتصادی و زیست محیطی نمک‌زدایی با استفاده از انرژی زمین گرمایی با صرفه‌تر از نمک‌زدایی با استفاده از سوخت‌های فسیلی یا استفاده از آب‌های سطحی و زیرزمینی در معرض تهدید است كه شرايط اينكار در شمال غرب كشور مهياست .

واحد فناوری‌های آب زیمنس گزارش داده كه يك فناوری جديد نمك‌زدايي را توسعه داده‌است كه نمك‌زدايي يك متر مكعب آب را تنها با انرژي 1.5 کیلووات ساعت انجام مي‌دهد و اين نصف ميزان انرژي است كه بقيه‌ي فناوری‌هاا استفاده مي‌كنند.

آب شیرین‌کن‌های خورشيدي راه بسيار ساده‌اي جهت نمك‌زدايي است كه با انرژی گرماي خورشيد كار مي‌كند و مخصوصا براي هنگامي كه تجهیيزات نمك‌زدايي در دسترس نمي‌باشد. يكي از انواع اصلي دستگاه‌هاي آب شیرین‌کن خورشيدي مخروطي شكل، جعبه‌ای شکل و گودالی هستند. براي ددستگاه‌هاي مخروطی شکل آب شور در ته ظرف قرار مي‌گیرد و سپس بوسيله‌ی انرژی خورشيدی که از ميان سطح شفاف پلاستيكي دریافت می‌کند تبخیر می‌شود و بر روی سطح پلاستیک‌ها چگالیده شده و از روي سرازيري آن به سمت پايين چكه مي‌كند و در محل‌های مخصوص جمع‌آوری مي‌شود. مدل‌های جعبه‌ای پیچیده‌تر و انواع گودالی آن پیچیدگی کمتری دارند. از اين تكنولوژي مي توان در مناطق كويري كشور به خوبي بهره برد.

تاثیرات زیست‌محیطی شيرين سازي آب

در همه  واحدهای نمک‌زدایی صرف نظر از این‌ که از چه فناوری برای شیرین‌سازی استفاده می‌شود، مسئله پساب شور خروجی مسئله مهم زیست محیطی است. اساس تقسیم‌بندی آژانس حفاظت محیط زیست ایالات متحده آمریکا به عنوان یک پساب صنعتی شناخته شده است.

در نواحی ساحلی می‌توان بدون این که نگران تغییر در غلظت نمک اقیانوس‌ها بود این پساب را به دریا باز گرداند. ولی در مورد روش اسمز معکوس  كه در كشور ما بدون برنامه در حال گسترش است به علت این که غلظت پساب دو برابر آب دریا است ممکن است باعث تغییر در غلظت نمک دریاها شود و به خصوص در مورد گونه‌هایی که در اعماق اقیانوس‌ها زندگی می‌کنند این تغییرات باعث تهدید حیات آن‌ها شود. در حال حاضر مشکل اصلی در نواحی سرزمینی است که دفع پساب شور باعث وارد آمدن آسیب جدی به محیط زیست به ویژه سفره‌های آب‌های زیرزمینی، رودخانه‌ها و دریاچه‌ها می‌شود و از سوی دیگر دفع صحیح این پساب باعث افزایش هزینه‌های شیرین‌سازی می‌شود.

برای به حداقل رساندن آسیب‌های زیست محیطی پساب شور رها کردن آن در سطح وسیعی از دریا است به این ترتیب که پساب به چند بخش تقسیم شده و در قسمت‌های مختلف دریا رها می‌شوند.پساب شور می‌تواند در بعضی از نواحی آسیب‌های جدی به محیط زیست وارد نماید، به عنوان مثال در مناطقی که میزان شفافیت پایین و سرعت تبخیر بالا است. خلیج فارس، دریای احمر، لاگون‌ها و جزایر مرجانی و سایر جزایر گرمسیری مثال‌های از این مناطق هستند. به علت این که پساب شور چگال‌تر از آب دریا است، اکوسیستم بستر دریاها در معرض خطر بیشتری نسبت به سایر مناطق قرار دارد. دقت در رها سازی این پساب می‌تواند آسیب‌ها را به حداقل برساند.

نتيجه گيري :

1-در كشور عزيزمان ايران با توجه به وجود نيروگاهاي هسته اي و...  شيرين سازي اب به روش تقطير در حوزه  ان كاملا اقتصادي مي باشد شركت اب و فاضلاب بعنوان متولي بطور جدي پيگر ساخت اب شيركن 100هزار متر مكعبي نيرو گاه باشد.

2-دروزارت نيرو و شركت مهندسي اب و فاضلاب كشور اكيپ ويژه اي جهت پيگيري جدي استحصال اب شيرين  از نيروگاه هسته اي و  نيرو گاهاي موجود وسايرمنابع  انرژي ايجاد گردد.

3-  شركت اب و فاضلاب بجاي صرف هزينهاي ميلياردي انتقال اب به مناطق دوردست  بخصوص ساحلي  با امكان سنجي ازامكانات  بلقوه موجود منطقه جهت استحصال اب بهره بگيردو

4- تجربيات موفق در دنيا  بخصوص منطقه خاور ميانه و كشورهاي حوره خليج هميشه فارس  ميتواند ما را در اين امر ياري نمايد با بومي سازي اين تجربيات  ميتوان حركت سريعي در اين راستا انجام داد.

5-در تمام طرحهاي نيروگاهي متخصصين اب و فاضلاب جهت استفاده از انرژي مازاد و شيرن سازي اب بطور جدي فعال باشند.

6- روشهاي سنتي ابرساني پيشينيانمان را چراغ راه اينده قرار داده و با تكنولوزي نوين به مديريت و بهربرداري از اب كشور بپردازيم.

7-در مناطق نفتخيز و ساحلي بجاي استفاده از سيتم ro  از روش تقطيري يا تركيبي چرا كه كاملا اقتصادي تر است از روش ro ميتوان در ساير مناطق كشور استفاده نماييم.

8- در راستاي اصل 44با در  اختيار قرار دادن امكانات به  بخش خصوصي با استفاده از توان بخش خصوصي  در اين را گام برداريم.

9-با سياست گذاري صحيح و اصولي اين بخش را براي سرمايه گذاري بخش خصوصي جذاب نماييم.

10-مسله پساب خروجي اب شيرن كن ها از هر نوع از معظلات پيش روي ماست لازم است در همين ابتداي كار با مقررات سخت گيرانه و ارائه راهكارهاي فني و اصولي از خسارات سنگين زيست محيطي اتي  جلوگيري نماييم.

* كارشناس مهندسي آب شركت آب و فاضلاب كشور