تقنيات وتقنيات حصاد المياه في الغلاف الجوي

تتعرض العديد من المناطق للمياه للخطر اليوم ، ومع ذلك يوجد ما يكفي من الماء في الهواء ليروي عطشنا - إلا إذا عرفنا كيفية الاستفادة من هذا المصدر في كل مكان. يصف هذا التقرير من ماليكا ناجوران الحلول والتقنيات والتقنيات المتاحة تجاريا والتي تنطبق على سيناريوهات وأماكن مختلفة حول العالم. من حاصدات المياه الجوية ، تحلية مياه البحر ، التناضح العكسي المضغوط إلى التدفق الأيوني الحراري ، قدم لنا المبتكرين تطبيقات جديدة للحصول على مياه شرب نقية ذات تأثير بيئي منخفض.

1 المقدمة

الماء ضروري لأداء جسم الإنسان الصحي. بدون طعام ، يمكن للبشر أن يعيشوا لمدة 14 يومًا أو أكثر ، ولكن يمكن لجسم الإنسان البقاء على قيد الحياة لبضعة أيام بدون ماء. من المسلم به الآن أن الحصول على مياه آمنة وكافية وخدمات الصرف الصحي هو حق أساسي من حقوق الإنسان.

تتزايد ندرة المياه العذبة والإجهاد في المناطق الاستوائية نتيجة لتوسع السكان ، والسياحة ، وتغير المناخ والتلوث ، حسب برنامج الأمم المتحدة للبيئة.

وفقا للمياه & أمبير ؛ فالإصحاح من أجل فقراء المناطق الحضرية ، يعيش مليار شخص في جميع أنحاء العالم بدون مياه شرب نظيفة وآمنة ، ويعيش ملياري شخص بدون مرافق صرف صحي أساسية. ذكر برنامج الرصد المشترك للأمم المتحدة في عام 2006 أن عدد سكان الحضر في العالم الذين لا يمكنهم الوصول إلى مصدر محسن لمياه الشرب سيزيد من 137 مليون (2006) إلى 296 مليون (2015).

وفي معظم الحالات ، لا تكمن المشكلة في نقص المياه المتاحة ، بل عدم القدرة على الحصول عليها بطريقة فعالة من حيث التكلفة وموثوقة. النمو السكاني وارتفاع مستويات المعيشة في العديد من البلدان النامية هما الطلب المتزايد على مياه الشرب النظيفة والآمنة.

يمكن أن يكون الوصول إلى المياه هو الاختلاف الحرج في استمرارية العمل والحالات السلبية. وستكون أي جزيرة أو موقع بعيد حيث البنية التحتية للمياه غير متوفّرة بشكل جيد مع آلة متنقلة توفر المياه في الموقع وفقًا للسعة المطلوبة ، دون انقطاع أو هطول أمطار أو لمعان.

تعرض هذه الورقة حصادات المياه في الغلاف الجوي كبدائل قابلة للتطبيق لنظم إمدادات المياه القائمة. ويمكن أيضاً اعتبار حصادات المياه في الغلاف الجوي التي تنتج قدرة مائية مختلفة كموارد تكميلية وموجودات سوقية للمستهلكين والصناعات التي لا تتاح لها سوى إمكانية محدودة للحصول على المياه.

2. حصاد الضباب - الممارسات القديمة التي لا تزال تعمل

تشهد أنظمة معالجة المياه تغيرات سريعة من أيام أنظمة الترشيح التقليدية إلى أعلى محطات تحلية المياه مع أنظمة الأغشية المتطورة.

يتم استغلال مصادر المياه المختلفة - الأنهار والبحيرات والينابيع والجداول الجبلية ، حيث لا يمكن الوصول إليها بسهولة ، ويتم حصاد مياه البحر وحتى الرطوبة في الهواء.

لكن جمع المياه من الجو ليس جديدًا. وقد تم استخدامه منذ 2000 عام على الأقل مع حفر آبار هوائية في الصحارى الشرق أوسطية وفي أوروبا. Dewponds في 1400s جمعت المياه ، وأسيجة الضباب في وقت لاحق.

تستخدم أسوار الضباب تقنية تسمى جمع الضباب أو جمع الضباب أو حتى سحب السحاب ، لجمع المياه من الرطوبة في الضباب. ويمكن استخدامه في المناطق الساحلية حيث تجلب الرياح الداخلية الضباب ، والمناطق المرتفعة الارتفاع (إذا كانت المياه موجودة في السحب الطبقية) ، من 400 متر إلى 1200 متر (اليونيب ، 1997).

كيف يعمل؟ ويستخدم مادة مشبكة مقيدة بإحكام على أعمدة ، تدعمها ميزة الحضيض لجمع القطرات ، وتغذيتها في أنابيب ، ثم يتم تخزينها في الخزانات. حجم الشبكة يمكن أن يكون صغيرا مثل طول المتر أو ما يقرب من 100 مترا ، اعتمادا على مساحة الأرض ، المساحة المتاحة ، وكمية المياه اللازمة.

وفقا لمنظمة غير هادفة للربح Fog Quest ، يمكن لجامعي الضباب حصاد مجموعة من كميات المياه ، من 200 إلى 1000 لترا في اليوم ، مع مراعاة المتغيرات اليومية والموسمية. يتم زيادة كفاءة الحصاد مع قطرات الضباب الكبيرة ، وسرعات الرياح العالية ، وعرض أضيق / عرض الشبكة الضيق.

ينتج نظام جمع الضباب في شرق نيبال في المتوسط ​​500 لتر من الماء يومياً ونحو نصف الكمية في موسم الجفاف (انظر الفيديو). [i] أظهرت دراسة أنه في اريتريا (شرق أفريقيا) ، 1600 متر مربع من الشبكة بمعدل 12000 لترًا من الماء يوميًا. [ii]

تعتمد المناطق النائية في بيرو وإكوادور وشيلي على هذه التقنية لتوليد المياه التي تشتد الحاجة إليها للاستهلاك والري. المجالات الأخرى التي يمكن أن تستفيد من هذه التقنية ، وفقا لمركز البحوث للتنمية الدولية (1995) ، تشمل الساحل الأطلسي في جنوب أفريقيا (أنغولا ، ناميبيا) ، جنوب أفريقيا ، الرأس الأخضر ، الصين ، اليمن الشرقي ، عمان ، المكسيك ، كينيا وسريلانكا. [iii]

لا يزال العلماء يختبرون ويبتكرون شبكات وتشكيلات ذات جودة أفضل من شأنها زيادة إنتاج المياه في ظل ظروف مختلفة.

3. حصاد المياه في الغلاف الجوي الحديث

بيد أن الأسلوب الحرفي لتجميع الضباب ليس دائماً مناسباً أو عملياً ، ولا سيما في المناطق الجافة والقاحلة. هذا هو المكان حيث يمكن اعتبار التقنيات الحديثة. إن جهاز حصاد المياه في الغلاف الجوي أو مولد الماء الجوي (AWG) هو جهاز يعمل بالطاقة الكهربائية ويستخدم مبدأ إزالة الرطوبة لجعل مياه الشرب خارج الرطوبة في الهواء. مع كمية المياه المتجددة في الغلاف الجوي للأرض والتي تقدر بحوالي 12،504 كيلومتر مكعب [4] ، هناك بالتأكيد مصدر غير محدود للمياه للحصاد منها.

بينما يمكن استخدام AWG عمليا في أي مكان يحتاج فيه الماء الصالح للشرب ، فإنه أكثر قابلية للتطبيق في الأماكن ذات الرطوبة العالية. المكان المثالي لهذا هو الفرقة حول خط الاستواء (خط العرض 40 درجة شمالا إلى 40 درجة جنوب خط العرض). هذا يحدث أيضا حيث يكون معظم الناس في العالم. ومن المثير للاهتمام أن هذا النطاق هو أيضًا المكان الذي تم فيه تحديد معظم مشكلات نقص المياه.

يتم تحديد أجهزة AWG لتوليد المياه عند درجات حرارة معتدلة نسبيا ولكن الرطوبة النسبية العالية. فهي تميل إلى إنتاج المزيد من المياه في الأماكن ذات درجات الحرارة المرتفعة والمناخات الرطبة ، وأقل كمية من المياه في المناطق الأكثر برودة أو جفافًا.

لا حاجة مطلقاً إلى أي مصدر للمياه التقليدية أو الثانوية في AWG. والمورد الوحيد المطلوب لعمل AWG هو الهواء برطوبته المحبوسة ، حيث تحاكي العملية كيفية تشكل المطر. تعمل الكهرباء على تشغيل الجهاز ، والذي يمكن الحصول عليه من شبكة الطاقة الرئيسية أو من مصادر الطاقة النظيفة مثل الألواح الشمسية وتوربينات الرياح ومحول الموجات والمزيد.

التكنولوجيا هي نظام لامركزي لحصاد المياه الجوية التي لم تكن تعتبر سابقاً إمدادات مياه صالحة للشرب للجماهير. إنها مستدامة وموثوقة وتنتج مياه صالحة للشرب بدون تركيب ضخم ومعقد.

4. كيف يعمل الفريق العامل المخصص؟

يتم تكثيف بخار الماء في الهواء عن طريق تبريد الهواء تحت نقطة الندى ، مما يعرض الهواء للمجففات ، أو الضغط على الهواء. الأسلوبان الأساسيان المستخدمان هما التبريد والمجففات.

يعمل الفريق العامل المخصص بطريقة التقطير. إنها تلتقط بخار الماء من الهواء وتوجهه نحو نظام التبخر في بيئة صحية قبل أن تتسرب وتتعرض للتلوث. يوضح الشكل 1 العملية وراء منتجات AirQua ، المصنعة بواسطة AridTec
الرقم 1. AirQua نظام تنقية منهجي AirQua يخلق بيئة الهواء النقي. تقنيتها استخراج بخار الماء المقطر وتحويلها إلى مياه الشرب واضحة وضوح الشمس. يتم سحب الهواء من خلال فلتر هواء مضاد للجراثيم ثنائي الطبقات وتأينه قبل أن يتم "التقاطه" في الماء النقي. ثم يتم تنقية المياه التي تم جمعها علميا من خلال الترشيح الفحمي قبل وبعد ، والترشيح غشاء نانو خالية من المواد الكيميائية وتعقيم ضوء الأشعة فوق البنفسجية لإزالة المواد العضوية الضارة.

يتم إنتاج كمية كبيرة من المياه النظيفة قبل تعرضها للملوثات الأرضية. هذا يحدد AWGs بصرف النظر عن أنظمة المياه الأخرى (البلديات ، التصفية وموردي المياه المعبأة في زجاجات) التي توفر تنويعات صالحة للشرب من المياه الملوثة عن طريق إزالة أو تحييد مئات المواد الكيميائية والكائنات الدقيقة والجسيمات في المياه الجوفية.

يمكن لطراز AirQua Sano أن ينتج ما يصل إلى 48 لتراً من مياه الشرب الأصلية يومياً ، اعتماداً على الرطوبة وحجم الهواء الذي يمر عبر اللفات وحجم الماكينة. يمكن أن تعمل هذه الوحدات على مدار 24 ساعة في اليوم كمولدات مياه وتعمل أيضًا كمنقيات للمياه وأجهزة تنقية الهواء وموزعات المياه الساخنة والباردة ومزيلات الرطوبة.

اعتمادا على تكاليف الكهرباء المحلية ، يمكن أن تكلف لترًا من المياه من وحدة AirQua ما بين 5-15 سنتًا لإنتاجها. وهذا أقل بكثير من تكلفة شراء المياه المعبأة في زجاجات ، والتي يبلغ متوسطها حاليًا حوالي 1.00 دولار - 2.00 دولار لكل لتر.

5. التنصت على مصادر الطاقة النظيفة

هناك حاجة إلى الكهرباء لتشغيل بعض حصادات المياه ، وهذا يمكن أن يشكل تحديا في المناطق التي يكون فيها الوصول إلى شبكة الطاقة محدودة أو غير موجودة. حتى أن بعض حصادات المياه تخرب الطاقة لإنتاج كميات وفيرة من مياه الشرب النظيفة. يستخدم نموذج AWG محدد 480W / hr لإنتاج لتر من الماء لمدة ساعة مع تدفئة متقطعة لإخراج الماء الساخن.

لقد توصل أحد المخترعين حول هذه المسألة من خلال الاستفادة من مصادر الطاقة النظيفة والمتجددة. يستخدم Air to Water الحصاد أو A2WH (http://www.A2WH.com) الطاقة الشمسية لاستخراج الرطوبة في الهواء وتحويلها إلى مياه الشرب. تستفيد تكنولوجيا براءة الاختراع المعلقة من اللوحة الشمسية الكهروضوئية التي تتطلب التعرض الكامل للشمس في جميع الأوقات لتشغيل وحدة التحكم الدقيقة وأجهزة الاستشعار والصمامات وما إلى ذلك. وبما أنه يمكن أن يتكثف في درجات الحرارة المحيطة ، فلا حاجة إلى التبريد ، وهو ما يمكن أن يكون في نظم AWG الأخرى بندًا رئيسيًا من حيث التكلفة.

A2WH مع الترشيح المدمج يمكن أن تنتج ما يصل إلى عدة آلاف لتر من الماء يوميا اعتمادا على حجم الآلات المعنية دون الحاجة إلى سحب أي قوة إضافية من الشبكة وخطر تلويث الأرض بالمواد الكيميائية أو رواسب الملح المركزة. يتم تخفيض أكثر من خمسة أرطال من الكربون للغالون في هذه العملية مقارنةً بالأنظمة الكهربائية ، والتي تعمل على تقليل انبعاثات الكربون بشكل كبير بمرور الوقت.

6. تطبيقات للاستخدام والسيناريوهات المحتملة

يمتلك الفريق العامل المخصص استخدامات وتطبيقات مميزة في مواقع محددة ، وظروف واحتياجات فورية. يمكن اعتباره أصولًا لوجيستية نظرًا لطبيعة حركته وقابليته. موثوقيتها ، بسبب حقيقة أنه يحتاج فقط اثنين من العوامل لإنتاج مياه الشرب - الهواء والكهرباء ، ويجعلها استثمارا مجديا.

ستعثر المطاعم والبارات والفنادق التي تحتاج إلى كميات وفيرة من المياه النظيفة والجليد على AWG الضروري في المطبخ أو في الردهة. يمكن أن تتخلص البيئات المكتبية التي تستخدم وحدات المياه المعبأة من البلاستيك عند استبدالها بـ AWG. يمكن اعتبار الفريق العامل المخصص في المناطق النائية والمنتجعات الجزرية ومواقع التعدين والحالات التي يكون فيها توسيع المياه قضية.

في حالات الكوارث الطبيعية والأوبئة ، يمكن أن يكون إتاحة الفريق العامل المخصص في الوقت المناسب لإنقاذ الأرواح وتحسين الظروف الصحية. تحدد منظمات إدارة الكوارث مياه الشرب كأولوية قصوى للحفاظ على صحة جيدة ؛ وسوف تثبت قابلية الفريق العامل المخصص في نقل مياه الشرب النقية وموثوقيتها أن تكون تدخلاً تقنياً حيوياً في استدامة الحياة والصحة.

7. مزايا وفوائد AWG

المياه من الجو هو حل لإمداد المياه مسؤول ومستدام ومسؤول في المناطق الاستوائية التي تحتوي على نسبة عالية من الرطوبة في الهواء المحيط.

يمكن وضع آلات AWG عمليا في أي مكان ، وفتح الباب لتنمية الأراضي المستحيلة. والأماكن التي يمكن أن تستفيد إلى حد كبير من هذه الآلات هي تحت المواقع المتقدمة حيث لم يتم بعد تثبيت البنية التحتية للمياه. وستستفيد المدارس والمستشفيات وأماكن العبادة والشرطة ومحطات الإطفاء من نشر هذه الآلات.

يمكن أن تتضمن التطبيقات أيضًا مشاريع إسكان أكبر - بتكلفة - بالإضافة إلى الري في الاحتباس الحراري والاستخدام الصناعي الخفيف. بعض النماذج قابلة للتوسع بينما البعض الآخر لا. يمكن أن يصل حجم المياه النقية المتولدة حتى بضعة آلاف لتر من الماء في اليوم.

هناك فوائد متميزة مرتبطة بنظام AWG نموذجي:

محمولة للغاية واقتصادية وسهلة الصيانة
هناك حاجة إلى استثمار البنية التحتية مكلفة الأنابيب
نشر سريع مرن
لا يوجد مصدر مياه تقليدية مطلوبة
يحتاج فقط إلى المكونات في مأخذ كهربائي لتوليد المياه العذبة النقية
مريحة وموثوقة وآمنة
يمنحك السيطرة الكاملة على احتياجاتك المائية
8. مقارنة AWG بتحلية المياه

المياه المنتجة من AWG أنقى من بعض أنظمة معالجة المياه الأخرى. ونظراً لطرق الترشيح الصارمة المستخدمة ، فإن نماذج قليلة من AWG تولد الماء بدون أي معادن غير عضوية (مثل الصوديوم والكلوريد على سبيل المثال) والشوائب والملوثات. مياه الندى نظيفة وطبيعية وخالية من المواد الكيميائية.

يسرد الشكل 2 مقارنات AWG مع عملية التناضح العكسي (RO) كما هو موثق من AridTec. تستخدم تحلية المياه على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم ، ولا سيما مع عملية التناضح العكسي ، وخاصة في البلدان الجافة ، على السفن البحرية والجزر الصغيرة.

لا يزال الشرق الأوسط أكبر مستخدم لمحطات تحلية المياه وتحلية مياه البحر بطاقة أكثر من 300 مل / د يجري بناؤها هناك (على سبيل المثال ، مصنع عسقلان في


الشكل 2. مقارنة المنتج - مولد المياه في الغلاف الجوي مقابل التناضح العكسي التقليدي (المصدر: AridTec)

إسرائيل). هناك استخدام متزايد في أوروبا في دول مثل إسبانيا وأمريكا الشمالية مع نباتات تزيد سعتها عن 100 مل في اليوم من المياه في منطقة الكاريبي. [v]

إن عملية التحلية مكلفة تقليديًا ومكثفة للطاقة ، مع صيانة وعمليات عالية. في دورات إنتاج وتوزيع المياه النموذجية لأي محطة لمعالجة المياه لهذه المسألة ، هناك حاجة إلى كميات وفيرة من الطاقة لاستخراج المياه وضخها ونقلها ومعالجتها وتوزيعها على جميع المستخدمين. وتشير التقديرات إلى أن 2-3 ٪ من استهلاك الطاقة في العالم يستخدم لضخ المياه ومعالجتها لسكان الحضر والصناعة. [vi]

كما تنتج تحلية المياه تيارات نفايات مركزة من المياه المالحة ، والتي يجب التخلص منها بمسؤولية. ولهذه الأسباب ، يكون بشكل عام مصدرًا آخر مورد ، يتم تنفيذه عند فشل جميع الآخرين. أكثر خيارات تحلية المياه عملية وجاذبية هي المياه التي لا تحتوي على الكثير من الملح فيها ، أي المياه العسرة أو المياه المعاد تدويرها. لا تزال نوعية المياه أقل مما كان متوقعًا.

الآثار البيئية كبيرة. مع ارتفاع استهلاك الطاقة يأتي ارتفاع إنتاج غازات الدفيئة. وقد اقترحت دراسة أجرتها مجموعة مجالس سيدني الساحلية في عام 2005 أن محطة سيدني لتحلية المياه التي تنتج ما يصل إلى 500 مل / يوم عبر التناضح العكسي ستحتاج إلى 906 جيجاوات ساعة من الطاقة سنوياً. كما ستنتج 950،000 طن (باستخدام شبكة الطاقة الحالية) من غازات الاحتباس الحراري في السنة. [vii]

هناك تهديدات للحياة البحرية مع ارتفاع حجم تصريف المياه المالحة التي قد تحتوي أيضا على الملوثات السامة ، ويرجع ذلك أساسا إلى الاتصال مع المواد المعدنية المستخدمة في بناء مرافق المصنع. ووفقًا للدراسة ، قد تشتمل التأثيرات البيئية على زيادة التعكر وتقليل مستويات الأكسجين وزيادة كثافة مياه الصرف المُصرفة.

وشملت الشواغل التي أشارت إليها مجموعة المجالس الساحلية في سيدني تأثيرًا بيئيًا كبيرًا على النظم الإيكولوجية المحلية الحساسة التي تحتوي على كثبان رملية مدرجة وأراضي رطبة حساسة ومناطق بحرية مدارية ومناخية. وقد اقترحت أبحاث أخرى أن أكبر مشكلة إيكولوجية واحدة مرتبطة بمحطات التحلية التي تستخدم مياه البحر هي أن الكائنات الحية التي تعيش في محيط محطة التحلية يتم امتصاصها في معداتها.

وتشمل التكاليف المرتبطة بتحلية المياه البناء الأولي ، والمعدات والمواد المتطورة ، والصيانة والعمليات - ويمكن أن تتراوح هذه التكاليف من مئات الآلاف من الدولارات إلى الملايين. بما أن محطات التحلية تتمتع بعمر أقصر من محطات معالجة المياه التقليدية ، فإنه يجب إطفاء التكلفة الرأسمالية على مدى فترة زمنية أقصر - وهذه الأكوام على التكلفة.

ووفقاً للدراسة ، فإن المياه المحلاة من مياه البحر بواسطة مصنع كبير قد تكلف أكثر قليلاً من 1 دولار لكل كيلولتر عند 100 ميغا ليتر في اليوم. بالنسبة للمصانع الصغيرة والظروف الأقل مواتاة ، يمكن أن تكون التكلفة 4 دولارات لكل كيلوغرام أو أكثر.

يقدم دليل "دليل معالجة المياه" نظرة عامة موجزة عن العوامل التي تؤثر على أداء أغشية RO مثل الضغط ودرجة الحرارة وتركيز ملح الطعام ، واستعادة تخليقها ودرجة الحموضة في النظام. http://www.watertreatmentguide.com/factors_affecting_membrane_performance.htm.

9. تحلية التحلية

نظرًا لزيادة الطلب على المياه والماء ، فقد حدث نمو هائل في محطات التحلية حول العالم مع انخفاض تكاليف رأس المال والتشغيل والتحسينات في كفاءة استخدام الطاقة في أنظمة التناضح العكسي. وأشار الأستاذ آسيت كيه بيسواس ، من مركز العالم الثالث لإدارة المياه ، إلى أن استخدام أغشية الجيل الجديد وتحسين ممارسات الإدارة قد أدى إلى انخفاض تكاليف تحلية مياه البحر بما يقرب من ثلاثة عوامل خلال العقد الماضي.

"عند التكلفة الحالية لإنتاج المياه المحلاة (حوالي 0.45-0.60 لكل متر مكعب) من خلال التناضح العكسي ، أصبحت هذه التقنية فعالة من حيث التكلفة للعديد من المدن حيث يشكل توافر المياه عائقاً. لقد أصبحت تكلفة معالجة المياه المائلة للملوحة أقل: 0.20 - 0.35 دولار لكل متر مكعب ، اعتمادًا على محتواها من الملح ". ويخلص البروفيسور بيسواس إلى أن الاختراقات التكنولوجية والإدارية التي تحققت تجعل من تحلية المياه بديلاً صالحًا لحل مشكلات كمية ونوعية المياه في المنازل و الاستخدامات الصناعية ، خاصة للمناطق الساحلية. [viii]

HelioAquaTech (www.helioaquatech.com) قادرة على توفير مياه الشرب عن طريق التحلية التي تعمل بالطاقة الشمسية. يمكن أن يكون مصدر المياه من الأرض (الآبار ، الربيع ، النهر) أو من البحر ، وبالتالي فهو مناسب للمنازل والمنتجعات والقرى في الأماكن النائية وكذلك المناطق الساحلية. يتكون النظام الأساسي من ثماني وحدات من الألواح الشمسية (3 م و 17 كغ لكل منهما) ومضخة تعمل على مبدأ التبخر. وتدعي الشركة أن النظام الأساسي الذي يعمل بمتوسط ​​درجة حرارة 20 درجة مئوية يمكن أن ينتج 128 لترًا من الماء يوميًا. على مستوى عال ، 184 وحدة تعمل في نطاق درجة حرارة سنوية تبلغ 30 درجة مئوية ، قادرة على إنتاج ما يصل إلى 3600 لتر من مياه الشرب في اليوم.

وفقا ل HelioAquaTech ، يعتمد أداء النظام على: خط العرض ، ساعات ضوء الشمس ، الإشعاع الشمسي ، والموسم على موقع العملية. [ix] كما تقدم الشركة حلاً آخر لمعالجة مياه الشرب عن طريق التناضح العكسي الذي يعمل بالطاقة. من الطاقة الشمسية و / أو طاقة الرياح.

ابتكار آخر من فانكوفر ، كندا. قامت شركة Saltworks Technologies (http://www.saltworkstech.com) بإدخال تقنية تحلية Thermo-Ionic ™ التي تسخر مصادر الطاقة المتجددة - الجفاف في الجو والحرارة من الشمس - لتقليل كمية الطاقة المستخدمة في معالجة المياه. لا يستخدم التقطير ولا التناضح العكسي في العلاج. وبدلاً من ذلك ، يتم تشغيل نظام نقل الطاقة بالملح! تدعي الشركة أن تكنولوجيا براءات الاختراع المعلقة لديها تستخدم طاقة كهربائية أو ميكانيكية أقل بنسبة 80٪ من آلات التحلية التقليدية. كما يمكنه إعادة استخدام الحرارة المهدرة والمحلول الملحية من محطات التحلية الأخرى لتعزيز أدائها.

وضعت شركة سالتووركس مصنعها المحمول الأول في يونيو 2010 من خلال بناءه في حاوية شحن محمولة. وتنتج 1000 لتر من المياه يوميًا ويتم اختبارها في منطقة أوكاناغان بكولومبيا البريطانية في منشأة الاختبار الحراري الشمسي التابعة للشركة. ووفقًا للشركة ، فإن المصنع يتمتع بقدرة أعلى عند معالجة مياه النفايات المالحة وسيتم استخدامه في التشغيل التجريبي في مواقع العملاء. [x]

آخر عقد لها في مارس 2012 هو تقديم وحدة تجريبية إلى وكالة ناسا ، لاختبار جدواها للاستخدام في محطة الفضاء الدولية. وقال جوشوا زوشي ، رئيس شركة سالتووركس: "يعد مشروع ناسا مثالاً على كيفية استخدام التكنولوجيا المبتكرة لشركة سالتووركس في تطبيقات متنوعة ، سواء على كوكب الأرض أو خارجها".

10. المدمجة أنظمة التناضح العكسي

إن مبدأ التناضح العكسي أو التناضح العكسي يأخذ مركز الصدارة في براءات التصميم المختلفة لآلات معالجة المياه المناسبة للاستخدامات التجارية والصناعية من الولايات المتحدة إلى تايوان. في الواقع ، فإن مجموعة متنوعة من النظم التي تلبي مختلف مصادر المياه في السوق تشكل تحديا للمستخدم المعني لفك ما هو أكثر الآلات ملائمة للشراء ، بأي ثمن - على المدى القصير والطويل - ولأي أثر.

يتناول أحد الاختراعات الناشئة عن ولاية إلينوي بالولايات المتحدة الأمريكية مشكلة إهدار المياه الشائعة في أنظمة التناضح العكسي ، حيث يتم التخلص من أربعة أحجام من المياه المستخدمة في مياه الصرف الصحي لكل حجم من مياه الشرب المنتجة. انظر http://www.everpure.com/newspress/Pages/MRS-ENVI-RO-600.aspx

يستخدم Everpure MRS-600 HE المضخة ثنائية الرأس التي تنتظر براءة اختراع والتي تقضي على ضغط الظهر الغشائي ، مما يضمن تدفق ثابت لإنتاج الماء المتخلل. هذا التحسن من قبل الشركة بالإضافة إلى غيرها يعكس الفاقد التقليدي في RO من خلال إنتاج واحد فقط من مياه الصرف الصحي إلى أربعة مجلدات من مياه RO النقية. وينتج النظام ما يصل إلى 600 جالون من الماء يوميًا ويبلغ سعره 500 4 دولار ، باستثناء تكلفة المرشح واستبدال الخرطوشة.

تمتلك أنظمة الأغشية التطبيقية من كاليفورنيا بالولايات المتحدة الأمريكية مجموعة من الأنظمة التي تنتج ماء RO من أقل من 300 جالون إلى عشرات المئات من الجالونات يومياً اعتمادًا على تركيز المواد الصلبة الذائبة الكلية (TDS) في مياه التغذية ومتطلبات المخرجات. . http://www.appliedmembranes.com/Product_Catalog/Reverse٪20Osmosis٪20Systems.pdf

حتى أصغر ، للاستخدام المنزلي أو المكتبي ، تاكاادا التي تصدر من سنغافورة / ماليزيا تبيع موزع المياه RO على الإنترنت مع مرفق عربة التسوق. يجب توصيل نظام RO-ROI للأنبوب في RO مباشرة بمصدر المياه قبل أن يحدث الترشيح متعدد المراحل لإنتاج الماء الساخن (فوق 95 درجة مئوية) والبرودة (أقل من 10C). يتم بيعها بسعر 415 دولارًا تقريبًا. http://www.mytakada.com/direct.htm

يعد طراز بوني من طراز PurePro التايواني ، الفائز بجائزة تصميم Reddot لعام 2007 ، إضافة أنيقة للمكتب. يحتوي نظام RO على أربع مراحل على موزع كأس غير مرئي ونظام تبريد مباشر يصل إلى 20 لترًا في الساعة. لديها القدرة على إنتاج ما يصل إلى 80 غالونًا من المياه المعالجة يوميًا. http://www.pure-pro.com/bonnie.htm

عند التفكير في نظام التناضح العكسي ، فإنه من الجيد أن تستفسر في البداية عن تكاليف صيانة أنظمة التناضح العكسي وعمر الماكينة. يوصى باختبار جودة المياه للملوثات مع صيانة النظام العادية. كما يجب توخي الحذر بشأن كيفية التخلص من المياه العادمة المركزة دون التسبب في ضرر للبيئة.

11. معالجة قضايا المياه المعبأة

في أجزاء كثيرة من العالم ، يُنظر إلى المياه المعبأة باعتبارها ضرورة بسبب المياه المنتجة محليًا غير الآمنة. كان هذا المحرك الرئيسي لمبيعات المياه المعبأة في زجاجات في الأسواق الناشئة.

في جميع أنحاء العالم ، وصل المستهلكون إلى جيوبهم لتصل قيمتها إلى 50 مليار دولار هذا العام لشراء المياه المعبأة في زجاجات. قد تصل مبيعات المياه المعبأة في جميع أنحاء العالم إلى 160 مليار لتر سنوياً ، ويزداد الاستهلاك من 7٪ إلى 10٪ سنوياً.

لا يزال الأوروبيون الغربيون هم أكبر مستهلكين للمياه المعبأة في زجاجات ، حيث يستهلكون أكثر بقليل من ربع الإنتاج العالمي. في بعض الأسواق الناشئة مثل الهند ، كان استهلاك المياه ثلاثة أضعاف وأكثر من الضعف في الصين على مدى السنوات الخمس الماضية. في الواقع ، من المرجح أنه خلال السنوات القليلة المقبلة ، وحتى عام 2010 وربما إلى ما بعده ، سوف يتسارع معدل النمو ، وستصبح آسيا المحيط الهادئ أكبر سوق إقليمية في العالم للمياه المعبأة.

فقط حوالي 12 في المئة من الزجاجات البلاستيكية "المخصصة" ، وهي فئة تهيمن عليها المياه ، تم إعادة تدويرها في عام 2003 ، وفقا لما ذكره استشاري الصناعة R.W. Beck، Inc. هذا هو 40 مليون زجاجة (الولايات المتحدة الأمريكية) في اليوم الذي ذهب إلى القمامة أو أصبح القمامة. في المقابل ، فإن معدل إعادة تدوير زجاجات المشروبات الغازية البلاستيكية يبلغ حوالي 30٪. يتم إنشاء ملايين الأطنان من غازات الاحتباس الحراري في تصنيع ونقل الزجاجات البلاستيكية.

يجب إعادة تدوير البلاستيك بحيث يتم استهلاك نفط أقل - سلعة محدودة. استخدام AWG في القطاعات التجارية والسياحية والضيافة و MICE حيث يتم استهلاك معظم المياه المعبأة في زجاجات سوف يقلل من المعروض من الزجاجات البلاستيكية التي تختنق الأرض.

تعد المياه المعبأة جزءًا متناميًا من سوق المشروبات. في حين ينمو سوق المشروبات غير الكحولية الأوسع نطاقاً ، تنمو المياه المعبأة في زجاجات بمعدل أسرع بسبب زيادة الوعي بالقضايا الصحية ، حيث يُنظر إلى المياه المعبأة بأنها ذات فوائد صحية.

المياه المعبأة في زجاجات لا يوجد لديه السعرات الحرارية ، وينظر إليها على أنها أكثر صحة من المشروبات الغازية الغنية بالحموضة والمحملة بالسكر. قد تصل المبيعات العالمية من المياه المعبأة إلى 160 مليار لتر سنوياً ، ويزداد الاستهلاك بنسبة 7-10٪ سنوياً. تشير الأبحاث إلى أن الناس يريدون تذوق أفضل وبدائل أكثر صحة للعديد من المشروبات الغازية والمشروبات الرياضية المتوفرة حاليًا.

الزجاجات البلاستيكية تشكل أيضا خطرا على الصحة مع ترشيح المركبات العضوية المتطايرة. تتبع الباحثون في كلية الصحة العامة في جامعة هارفارد مادة البيسفينول الكيميائية (BPA) في بول طلاب الكليات الذين شربوا من زجاجات البولي كربونات. ومن المعروف BPA لتتدخل في التنمية التناسلية للعضويات وربما ترتبط أيضا بأمراض القلب والسكري. [xii]

12 - نقاط القوة والضعف في AWG

لا تتطلب تكنولوجيا تجميع المياه في الغلاف الجوي سوى القليل من بناء البنية التحتية لأن معدات AWG قابلة للنقل وقابلة للتطوير. يمكن للمعدات أن تخدم متطلبات كبيرة من خلال دمجها معًا لإنتاج مخرجات أكبر. ميزة هي أن تكون قادرة على تفكيكها اعتمادا على التغيرات الظرفية.

وبما أنه لا توجد حاجة للاستفادة من أي بنية تحتية محتملة للمياه ، يمكن اعتبار الفريق العامل المخصص بمثابة إجراء لوقف الفجوات في بناء محطات معالجة المياه الضخمة والواسعة النطاق.

إن التأثيرات البيئية للفريق العامل (AWG) لا تكاد تذكر لأن المنتجات الثانوية هي الهواء الدافئ والمواد المستهلكة للآلة - وهي نسبة أقل بكثير من الكربون مقارنة بمصانع تحلية المياه ومصانع المياه المعبأة في زجاجات. ويقال إن استهلاك الطاقة للآلات AWG بشكل عام أقل من أي أساليب أخرى لتوليد المياه ، ولكن هذا لا يزال غير مثبت.

ينبغي النظر في مصادر الطاقة النظيفة لتخفيض تكاليف الطاقة الكهربائية على المدى الطويل ، مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح.

عندما يتعلق الأمر بالتكلفة ، يكون سعر منتج AWG أعلى نسبيا مقارنة بإمدادات المياه البلدية ، حيث يميل هذا الأخير إلى التمتع بالدعم الحكومي.

المناخ يلعب عامل مهم لآلات AWG لتشغيل بكفاءة. أفضل الظروف هي الأماكن ذات الرطوبة النسبية والباردة.

يواجه الفريق العامل المخصص تحديًا في المناطق الرملية مثل الصحارى - فالفلاتر الجوية معرضة لانسداد جزيئات الرمل. يمكن حل هذا عن طريق تغيير مرشحات الهواء المحظورة في كثير من الأحيان بينما تستمر الآلة في إنتاج مياه الشرب غير الملوثة. في المناطق القاحلة مثل فصول الشتاء في الشرق الأوسط ، وفقاً لشركة AridTec ، يمكن أن يكون إنتاج المياه من قبل AWG أقل كفاءة بنسبة 15٪ -20٪.

13. الخلاصة

على الرغم من التلوث الواسع للمياه ونقص مياه الشرب ، هناك وفرة من المياه من حولنا - من الهواء الذي نتنفسه إلى المياه في البحر. توجد عدة طرق لمعالجة المياه للاستفادة من هذه المصادر ، من الطرق التقليدية ، وتوليد المياه في الغلاف الجوي إلى التقنيات الحديثة غير التقليدية لتحلية المياه.

تعتبر تقنيات تجميع المياه ومعالجتها التي تعمل بالطاقة الشمسية أو الرياح هي الطريقة الأكثر ملاءمة للبيئة لاستخراج المياه ذات الجودة العالية من الجو أو البحر بتكلفة منخفضة. والخبر السار هو أن هذه التقنيات أصبحت متاحة تجاريا الآن وقابلة للتطوير في الغالب تبعا للحاجة والموقع.