تحلية المياه في الحاويات: حل للمياه العذبة للولايات المتحدة

المياه الصالحة للاستخدام هي مورد يتناقص بسرعة في الولايات المتحدة. وبغض النظر عن الحفاظ على البيئة، فإن أنظمة تحلية المياه الصناعية المعبأة في حاويات تقدم طريقة مثالية لإنتاج مياه نظيفة وموثوقة. وفي ولايات مثل فلوريدا وتكساس وكاليفورنيا، حيث تندر المياه العذبة، تضطر المجتمعات إلى التفكير في مصادر بديلة لمياه الشرب. وبغض النظر عن الحفاظ على المياه، فإن أنظمة تحلية المياه الصناعية المعبأة في حاويات تمثل طريقة مثالية لإنتاج مياه نظيفة وموثوقة.

استهلاك الطاقة

الصورة 6 تحلية المياه

تحلية المياه هي الحل الأقل فعالية من حيث التكلفة عندما يتعلق الأمر بتوفير المياه العذبة، وخاصة في البيئة الصناعية. واعتماداً على نوع تحلية المياه، يمكن أن ترتفع التكلفة إلى مستويات عالية للغاية بالمقارنة، وأحياناً أكثر تكلفة 100 مرة من الطاقة الكهربائية وحدها. وفي هذا الصدد، تعتبر تحلية المياه بالتناضح العكسي (RO) مثالية بتكلفة 15 مرة فقط أكثر من معالجة المياه الجوفية. لوضع هذا من منظور عملي، إذا حصلت الولايات المتحدة على كل مياهها العذبة من تحلية المياه بالتناضح العكسي، فإن ذلك يعني زيادة في الطاقة بنسبة 10 بالمائة - أي ما يعادل تقريبًا ثلاجة إضافية في كل منزل (كما هو مذكور في مقال صادر عن AMTA) في عام 2009).

كما يمكن لأنظمة تحلية المياه بالتناضح العكسي واسعة النطاق أن تستخدم أنظمة استعادة الطاقة لتقليل كمية القدرة الحصانية اللازمة لمضخاتها، مما يقلل متطلبات الطاقة بأكثر من النصف في المواقف المثالية. ولا تزال الزيادة في استهلاك الطاقة تحمل ثمناً باهظاً، ولكن مع الأخذ في الاعتبار مع وجود أنظمة استعادة الطاقة، فإن نظام تحلية المياه الصناعي بتقنية التناضح العكسي أقل تكلفة من ضخ المياه النظيفة عبر خطوط الدولة. ومع وجود عدد قليل جدًا من مصادر المياه المستقلة عن هطول الأمطار للاختيار من بينها، قد تكون تحلية المياه أكثر تكلفة، ولكن يتم توفير مصدر مياه موثوق باستمرار في المقابل. ومن دون الاعتماد على الأمطار، فإن تحلية المياه الصناعية تجعل الجفاف أمراً لا يمثل مشكلة.

التخلص من مياه الصرف الصحي

بالمقارنة مع أنظمة تحلية المياه الأخرى، توفر تحلية المياه بتقنية التناضح العكسي العديد من الفوائد. لكن الصعوبة تكمن في التخلص من مياه الصرف الصحي. مقابل كل جالون من المياه العذبة التي تنتجها تقنية التناضح العكسي، يتم التخلص من كمية مكافئة من نفايات المياه المالحة. هذه النفايات هي في الأساس حمأة من الملح والمعادن، وإلقاؤها في المحيط لن يشكل خطرًا على موائل مياه البحر المحلية فحسب، بل سيكون أيضًا غير قانوني في الولايات المتحدة.

ومع ذلك، مثل معظم العمليات الصناعية، تنتج تحلية المياه بتقنية التناضح العكسي منتج نفايات يمكن التخلص منه بطريقة مسؤولة بأقل تأثير على البيئة، وهناك مواقع طبيعية حيث يكون ذلك ممكنًا، مثل حيث يلتقي مصدر المياه العذبة بمصدر المياه المالحة. إن إلقاء المياه شديدة الملوحة في منطقة تختلط فيها المياه المالحة والمياه العذبة بالفعل يقلل من تأثيرها على البيئة. وبالمثل، فإن إطلاق نفايات المياه المالحة على مساحة كبيرة من قاع البحر (عبر شبكة من الأنابيب، على سبيل المثال) يقلل أيضًا من تأثيرها على البيئة. إذا لم يكن أي من هذين الخيارين متاحًا، فيمكن تبخير مخلفات المياه المالحة بشكل طبيعي إلى ملح تجاري - وهي ممارسة شائعة في محطات تحلية المياه الحالية.

نظام تحلية المياه بالتناضح العكسي في حاويات.

تعاني محطات تحلية المياه (خاصة مرافق التناضح العكسي) من العديد من المشكلات نفسها التي تواجه محطات إنتاج المياه التقليدية: حيث أن تخطيط هذه المرافق باهظ التكلفة ومعقد البناء وغير قادر على معالجة التغيرات الجذرية في بيئة المنتج - وهي مشكلات يجب معالجتها باستمرار عندما يتم بناء محطة مياه في الولايات المتحدة، أدت التطورات الأخيرة في التكنولوجيا إلى ظهور نظام تحلية المياه بالحاويات، وهي محطة RO مبنية على حاوية تخزين سعة 20 أو 40 قدمًا. ولا يعالج هذا النظام التحديات البيئية المرتبطة بتحلية المياه على نطاق واسع فحسب، بل يعالج أيضًا المشكلات اللوجستية المرتبطة ببناء المحطة.

الصورة 7 تحلية المياه بالحاويات

إن وضع الأساس للمصنع أمر معقد ومكلف. فالعقارات المطلة على المحيط في كاليفورنيا، على سبيل المثال، باهظة الثمن للغاية. بالمقارنة مع محطة تحلية المياه التقليدية، فإن نظام الحاويات له مساحة أقل بشكل كبير، ولا يتطلب سوى أساس خرساني للحاوية. تعتبر الأنظمة المعبأة في حاويات أيضًا وحدات معيارية، وبالتالي يسهل إعدادها في سلسلة إذا كانت هناك حاجة إلى سعة إضافية.

إن نظام تحلية المياه في حاويات، والذي يشتمل على نظام لاستعادة الطاقة وكل ما يلزم من معالجة مسبقة، قادر على إنتاج نصف مليون جالون من الماء يومياً. وفي حين تنتج محطات تحلية المياه التقليدية في الولايات المتحدة عشرات الملايين من الجالونات من المياه يوميا، فإن المساحة المخصصة لهذه المرافق الكبيرة تعتبر باهظة الثمن. وعلى النقيض من ذلك، يمكن أن تناسب حاويات التخزين أي مكان تقريبًا.

ولوضع الأمر في نصابه الصحيح، إذا كانت هناك محطة تحلية مياه واحدة لكل 10 أميال من ساحل كاليفورنيا البالغ طوله 840 ميلاً، فإنها ستنتج 42 مليون جالون من المياه يومياً - وهو ما يكفي لتوفير إمدادات مياه مقاومة للجفاف لنحو 47 ألف شخص سنوياً.

القدرة على التكيف

يمكن أن تتغير نوعية مياه المصدر بشكل كبير خلال فترة زمنية قصيرة. يمكن أن تؤدي الانسكابات وازدهار الطحالب والهجرات البحرية وغيرها من الأحداث إلى وقف إنتاج المياه لفترة طويلة. ومع ذلك، يمكن نقل نظام تحلية المياه في حاويات إلى موقع جديد والبدء في معالجة المياه مرة أخرى في أقل من يوم، مما يمنح المنطقة وقتًا للتعافي. تعتبر هذه الأنظمة المحمولة أيضًا مثالية للإغاثة في حالات الكوارث، حيث تقوم بتوجيه المياه إلى حيث تكون هناك حاجة إليها في أسرع وقت ممكن. باختصار، يمكن لنظام الحاويات أن يكون مؤقتًا أو دائمًا حسب احتياجات مالكه.

التخصيص

يتم دائمًا تصميم نظام تحلية المياه بالحاويات خصيصًا وتصنيعه حسب الطلب. على الرغم من أن هذا ليس بالضرورة فريدًا في حد ذاته، فإن الخيارات المتاحة لهذا النظام هي ما يجعله موردًا مهمًا ومتعدد الاستخدامات. على سبيل المثال، تم احتواء النظام الكهربائي بالكامل، مما أدى إلى تبسيط عملية الصيانة بشكل كبير. يعتبر السطح المسطح للحاوية مثاليًا لتركيب الألواح الشمسية، مما يتيح لنظام تحلية المياه الصناعي العمل خارج الشبكة، بشكل مستقل تمامًا عن استخدام الطاقة الوطنية. علاوة على ذلك، يمكن عزل الحاوية بالكامل والتحكم في مناخها، مما يمكنها من العمل في درجات حرارة مثالية في أي نوع من البيئة.

للحصول على مصدر مياه يمكن الاعتماد عليه ويمكن التنبؤ به ومستقل عن هطول الأمطار ولا يؤثر على مصادر المياه العذبة المتاحة، توفر أنظمة تحلية المياه في الحاويات نهجًا معياريًا يمكن أن يحدث ثورة في الطريقة التي نقوم بها بتنقية المياه.