آب شیرین کن خورشیدی

 

آب شیرین کن های آبهای شور با کاهش املاح محلول در آب، فرایند شیرین سازی را انجام می دهند. اگر میزان ذرات حل شده داخل آب کمتر از ۵۰۰ میلیگرمبر لیتر باشد، آب را آشامیدنی در نظر می گیرند. همچنین می توان گفت یک فرایند شیرین سازی آب شامل سه الی چهار مرحله می باشد؛ ابتدا برداشت آب از دریا و یا آب های زیر زمینی سپس پیش تصفیه آب برداشت شده که شامل فیلتراسیون و تزریق مواد شیمیایی و در ادامه استفاده از فرایند آب شیرین کن، متناسب با میزان آلودگی آب و در انتها تصفیه نهایی که در بعضی موارد شامل اضافه کردن مواد معدنی می باشد.

با پیشرفت های ایجاد شده در زمینه شیرین سازی آب، روش های مختلفی برای تولید آب شیرین در دسترس می باشد اما متداول ترین روش های موجود فرایند اسمز معکوس، فرایند MSF و فرایند MED می باشد. تمامی فناوری های شیرین سازی بیان شده عمدتا بر اساس انرژی حرارتی بنا یافته اند اما باید در نظر داشت که در مناطق خشک با شدت بالای تابش نور خورشید، بهتر است به جای استفاده از انرژی های حرارتی از انرژی خورشید جهت تصفیه آب این مناطق استفاده شود.

تاریخچه استفاده از آب شیرین کن خورشیدی

روش های تقطیر خورشیدی برای هزاران سال توسط بشر قابل استفاده بوده است. از دریا نوردان یونانی گرفته تا کیمیاگران ایرانی، از این فناوری اساسی برای تولید آب شیرین و مواد معطر دارویی استفاده می کردند. تقطیر های خورشیدی در واقع اولین روشی بود که در مقیاس وسیع برای پردازش آب آلوده و تبدیل آن به آب آشامیدنی بی خطر مورد استفاده قرار گرفت. در سال ۱۸۷۰ اولین حق ثبت اختراع ایالات متحده برای دستگاه تقطیر خورشیدی به نورمن ویلر و والتون ایوانز اعطا شد. دو سال بعد، در لاس سالیناس و شیلی، مهندس سوئدی، چارلز ویلسون ساخت یک کارخانه تقطیر با روش آب شیرین کن خورشیدی به روش مستقیم را برای تأمین آب شیرین برای کارگران معدن های نمک و نقره آغاز کرد.  آب شیرین کن خورشیدی ۴۰ سال به طور مداوم کار می کرد و به طور متوسط روزانه ۷/۲۲ متر مکعب آب مقطر در روز و فقط با استفاده از پساب حاصل از عملیات استخراج به صورت آب خوراکی تولید می کرد.

آب شیرین کن خورشیدی از آب دریا و آب های زیرزمینی شور در کشور های مدرن همچون آمریکا مورد استفاده قرار گرفته اند. زمانی که کنگره قانون تبدیل آب شور به آب شیرین را تصویب کرد، به موجب این قرارداد دفتر آب شور (OSW) در سال ۱۹۵۵ احداث شد. وظیفه اصلی OSW اداره بودجه برای تحقیق و توسعه پروژه های شیرین سازی آب بود. یکی از پنج کارخانه نمایشی ساخته شده در ساحل دیتونا، فلوریدا بود و به کاوش روش های تقطیر خورشیدی اختصاص داشت. بسیاری از این پروژه ها با هدف حل مسائل کمبود آب در جوامع ساحلی، بیابانی و کم آب برگزار شدند. در دهه ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ چندین نیروگاه تقطیر خورشیدی مدرن در جزایر یونان با ظرفیت های ۲۰۰۰ تا ۸۵۰۰ متر مکعب در روز ساخته شد. در سال ۱۹۸۴ یک کارخانه MED در ابوظبی با ظرفیت ۱۲۰ متر مکعب در روز احداث شد و هنوز در حال کار است. در ایتالیا نیز، یک طرح منبع باز به نام “Eliodomestico” توسط گابریل دیامنتی برای استفاده شخصی با قیمت مصالح ساختمانی ساخته شد. 

انواع آب شیرین کن‌های خورشیدی

آب شیرین کن‌های خورشیدی را می‌توان در چندین دسته تقسیم بندی کرد، که شامل انواع یک مرحله‌ای و چند مرحله‌ای می‌شوند.

حوضچه‌ای یک مرحله‌ای

در این نوع آب شیرین کن، نور آفتاب از یک پوشش شیشه‌ای و شفاف عبور می‌کند و به صورت انرژی حرارتی به سطح سیاه حوضچه که در تماس با آب شور است، جذب می‌شود. آب گرم شده، شروع به تبخیر می‌کند. بخار حاصله در سطح همان پوشش شیشه‌ای چگالیده شده و به جهت شیب سطح، به طرف یک ناودان می‌رود. بعد از آن به سوی تانک ذخیره کننده هدایت می‌شود. آب شیرین کن حوضچه‌ای تک مرحله ای روی یک زمین باز نصب می‌گردد. تنها عیبی که این نمونه از دستگاه‌ها دارند این است که به صورت افقی نصب می‌شوند و احتمال برخورد اشعه خورشید به آنها کمتر است.

آب شیرین کن چند مرحله‌ای

این نمونه دستگاه شامل صفحاتی موازی فاصله‌دار و مایل است، که در فضای بین هر دو صفحه یک مرحله تقطیر انجام می‌گیرد. هر صفحه در این دستگاه نقش تبخیر کننده برای یک مرحله و نقش تقطیر کننده را برای مراحل بعدی دارد. اشعه خورشید از شیشه این دستگاه عبور کرده و در صفحه جاذب شروع به تولید گرما می‌کند. صفحه دیگر در اثر عبور آب شور سرد می‌شود. در زمان عبور آب شور از سطح زیرین صفحه جاذب، آب، تبخیر می‌شود و روی سطح بالایی صفحه دیگر تقطیر می‌گردد. گرمایی که بر اثر تقطیر ایجاد می‌شود نقش پیش گرمکن در مرحله بعدی را دارد و به همین منوال آب‌های تقطیر شده از طریق چندین صفحه و آب شور تبخیر نشده به وسیله چندین سطح دیگر جریان پیدا کرده و به صورت آب شیرین خارج می‌گردد.

مزایای آب شیرین کن‌های خورشیدی

این نوع آب شیرین کن با کارآیی خاص و بهینه‌ای که برای شیرین کردن آب دارد، از مزایای مختلفی نیز برخوردار است که به آنها اشاره خواهیم کرد.

·        هزینه پایین

·        عدم نیاز به اپراتور و کارشناس متخصص جهت نگهداری

·        ساخت آسان و تعمیر در محل

·        تولید آب خالص و شیرین

·        عدم نیاز به منبع‌های انرژی مختلف

·        عدم نیاز به تجهیزات خاص و پیچیده برای راه اندازی