فرایند تصفیه آب دریا به روش اسمز معکوس (Reverse Osmosis) یکی از مؤثرترین روش‌ها برای تهیه آب شیرین از آب شور است. در این فرایند، آب از طریق غشای نیمه‌نفوذپذیر عبور داده می‌شود که تنها به مولکول‌های آب اجازه عبور می‌دهد و نمک‌ها و سایر ناخالصی‌ها را از آب جدا می‌کند. در ادامه، مراحل مختلف این فرایند از ابتدا تا انتها به‌طور کامل توضیح داده شده است.
1. جمع‌آوری آب دریا:
آب دریا ابتدا از طریق پمپاژ از دریا یا دریاچه‌های شور جمع‌آوری می‌شود. این آب معمولاً دارای نمک و ناخالصی‌های مختلف است که باید از آن‌ها حذف شود.
2. پیش‌تصفیه:
آب دریا قبل از ورود به سیستم اسمز معکوس باید از برخی آلودگی‌ها و مواد معلق مانند شن، گل و ذرات بزرگ‌تر تصفیه شود تا غشاء اسمز معکوس آسیب نبیند. این مرحله شامل دو قسمت عمده است:
- فیلتراسیون مکانیکی: در این مرحله، از فیلترهای مشبک و یا فیلترهای کربنی برای حذف ذرات بزرگ و ناخالصی‌های معلق استفاده می‌شود.
- فیلتراسیون شیمیایی: در این مرحله، برخی مواد شیمیایی به آب اضافه می‌شود تا مواد شیمیایی محلول (مثل کلر) که می‌توانند به غشا آسیب بزنند، حذف شوند. این مواد شیمیایی معمولاً از طریق فیلترهای کربنی فعال از بین می‌روند.
3. فشار بالا و انتقال به غشاء اسمز معکوس:
در مرحله بعدی، آب پیش‌تصفیه شده تحت فشار بالا قرار می‌گیرد. فشار آب باید کافی باشد تا مولکول‌های آب از طریق غشاء نیمه‌نفوذپذیر غشای اسمز معکوس عبور کنند، در حالی که نمک‌ها و سایر ناخالصی‌ها به‌طور مؤثری از آب جدا شوند.
- برای تولید فشار بالا معمولاً از پمپ‌های فشار قوی استفاده می‌شود.
- این فشار باعث می‌شود که آب از طریق غشای اسمز معکوس که ساختاری خاص دارد (به‌طور معمول غشای پلیمری) عبور کند و آب شیرین (محصول) از طرف دیگر غشاء خارج شود، در حالی که نمک‌ها و سایر مواد زائد در طرف دیگر باقی می‌مانند.
4. اسمز معکوس:
اسمز معکوس فرایندی است که در آن آب تحت فشار از یک غشاء نیمه‌نفوذپذیر عبور داده می‌شود. این غشاء به‌گونه‌ای طراحی شده است که فقط مولکول‌های آب و برخی مواد دیگر مانند گازهای حل‌شده را عبور می‌دهد و از عبور نمک‌ها، فلزات سنگین، میکروارگانیسم‌ها و مواد آلاینده بزرگ‌تر جلوگیری می‌کند.
5. جداسازی آب شیرین و آب شور:
پس از عبور از غشاء اسمز معکوس، دو جریان به‌وجود می‌آید:
- آب شیرین (Permeate): این جریان شامل آب تصفیه‌شده و تقریباً عاری از نمک و ناخالصی است.
- آب شور باقی‌مانده (Concentrate): این جریان شامل نمک‌ها و دیگر ناخالصی‌ها است که از آب دریا جدا شده‌اند. این آب شور معمولاً به دریا یا محل‌های دیگر تخلیه می‌شود.
6. بعد از تصفیه و نگهداری:
آب شیرین تولید شده از اسمز معکوس ممکن است نیاز به مراحل نهایی تصفیه داشته باشد تا از نظر کیفیت و استانداردهای بهداشتی برای مصرف انسانی آماده شود. این مراحل شامل:
- مینرالیزه کردن: گاهی اوقات بعد از تصفیه آب اسمز معکوس، آب خالص بسیار کم‌نمک می‌شود و ممکن است نیاز باشد تا مواد معدنی مفید به آن اضافه شود تا طعم و مزه مطلوبی پیدا کند.
- کلرزنی: برای ضدعفونی کردن آب و از بین بردن میکروارگانیسم‌های باقی‌مانده، ممکن است به آن کلر یا دیگر مواد ضدعفونی‌کننده افزوده شود.
7. تخلیه آب شور:
آب شور باقی‌مانده (که معمولاً غلظت نمک بالاتری دارد) باید به‌صورت ایمن تخلیه شود. در این مرحله، نیاز است که اقدامات مناسبی برای تخلیه به محیط زیست انجام شود، زیرا تجمع آب شور می‌تواند به اکوسیستم دریایی آسیب برساند.
مزایای روش اسمز معکوس:
- تصفیه مؤثر: می‌تواند تا 99% از نمک‌ها و بسیاری از آلاینده‌ها را از آب دریا حذف کند.
- حذف میکروارگانیسم‌ها: می‌تواند به‌طور مؤثری باکتری‌ها، ویروس‌ها و سایر میکروارگانیسم‌ها را از بین ببرد.
- صرفه‌جویی در منابع آب: با استفاده از این روش می‌توان از آب دریا برای تأمین آب شیرین استفاده کرد، که در مناطق خشک و بیابانی بسیار مفید است.
به طور کلی، اسمز معکوس یک روش کارآمد برای تصفیه آب دریا است، ولی نیاز به مراقبت و مدیریت مناسب دارد تا از هزینه‌های بالا و اثرات منفی زیست‌محیطی جلوگیری شود.
