طرق الديأزة في تنقية المياه.

لإزالة الملوحة من المياه ذات المحتوى العالي من الأملاح ، ولذلك يجب استخدام طرق أخرى .

‏تستخدم حاليا في الولايات المتحدة طريقتان رئيسيتان هما  ‏الديأزة بالكهرباء Electro Dialysis ‏والتناضح العكسي Reverse Osmosis ‏واستخدمت كثيرا من الطرق الأخرى بما فيها التبخير الوميضي المتعدد المراحل Multistage Flash Evaporation والتبخير الأنبوبي العمودي  Vertical Tube Evaporation ‏وإنضغاط البخار vapor compression وانضغاط البخار بالتجميد الهوائي عند ضغط منخفض Vacuum- Freeze  Vapor Compression  .

‏لقد أسهم ارتفاع كلفة التسخين في استمرار التحول من المنشآت الحرارية إلى منشآت التناضح العكسي . ومع ذلك يمثل انتشار المنشآت الحرارية على الصعيد العالمي 80 %  ‏من إجمالي منشآت إزالة الملوحة .

‏تنخفض الكلفة العادية لإزالة الملوحة بالتناضح العكسي إلى أقل من 20 ‏- 30 % عن مثيلتها في الوحدات الحرارية وينهمك مبتكرو المعالجات الحرارية في محاولة لتحسين بحوثهم الاقتصادية . وتعمل إحدى أحدث هذه الطرق للجمع بين التبخير الأنبوبي العمودي وبين انضغاط البخار وزيادة معدل الأداء Performance Ratio (PR) من 21 الى 42 ‏. كما ويصل معدل الأداء في العمليات بالتبخير الومضي المتعدد المراحل عاده إلى 14 ، وفي التناضح العكسي إلى 24 ‏.

‏معدل الأداء هو عدد الكيلو غرامات من الناتج لكل كيلو غرام واحد من بخار التسخين ، أو المكافئ لمعدل الأداء في حالة العملات بالتناضح العكسي .

‏تنشط كثر من بلدان الشرق الأوسط في إقامة منشآت لإزالة الملوحة . وقدر مكتب أبحاث وتكنولوجيا الماء التابع للأمم المتحدة أن إجمالي القدر. التي انشأث في عام 1978 ‏وصل إلى 2× ⁶ 10م³ يوم وسوف تصل إلى 20× ⁶ 10م³  يوم في عام 2000 ‏. تستخدم في العصر الحاضر كافة طرق المعالجة ولكن معظم المنشآت التي تبنى حالا هي من نموذج وحداث التناضح العكسي .

إن أكبر منشأة لإزالة الملوحة في العالم هي التي أقيمت في يوما Yuma وفي أريزونا تنفيذا للمعاهدة بين الولايات المتحدة والمكسيك ، والتي قضت أن لا يزيد محتوى الملح في نهر كولورادو عند دخوله المكسيك عن 115 ملغ / ل فوق معدل ملوحة الماء الخارج من السد الإمبراطوري الذي أقيم في مكان أبعد باتجاه أعالي النهر . ونصت المعاهدة أيضاً على التزام الولايات المتحدة بأن توصل الى المكسيك ما مقداره 17.3 ×  ⁶ 10م³  من الماء سنوياً . يستخدم نهر كولورادو عند السد الإمبراطوري لسقاية الأراضي في وادي نهر جيلا Gila ، وعندما يصرف هذا الماء عائداً الى النهر والذي يصل إجمالي محتواه من المواد الصلبة المنحلة الى 3200 PPM ، فيرفع هذا الماء ملوحة مياه النهر الى حوالي 1500 PPM مما يجعلها غير صالحة للاستخدام الزراعي .

لابد أن تكون هذه المنشأة من نموذج وحدة التناضج العكسي وتصمم لإنتاج 360000 م3 / يوم من الماء الذي لا يزيد محتواه من المواد الصلبة المنحلة عن 283 PPM . تمزج هذه المياه بمياه خام لتضيف ما مقداره 14.8 ×  ⁶ 10م³ / سنة إلى نهر كولورادو عند دخوله إلى المكسيك ، مما يتيح للولايات المتحدة الوفاء بالتزاماتها .

‏تستخدم الديأزة بالكهرباء (ED‏) أغشية للتبادل الأيوني في مجال كهربائي وتعتمد على واقع أنه ، عندما يمر تيار كهربائي مستمر عبر المياه الملحية في سلسلة من أغشية مبادل الكاتيونات ومبادل الأنيونات المتباعدة بدقة والمتوضعة على التناوب ، تمر الكاتيونات عبر أغشية مبادل الكاتيونات والأنيونات عبر أغشية مبادل الأنيونات ، مما يؤدي إلى خفض الملوحة في حيز واحد وزيادتها في الحيز التالي ، وهكذا عبر كامل الحزمة stack ( الصورة 1 ‏- 1 ‏) . ويمكن التخلص من المياه ذات الملوحة الزائدة بتطريفها ، كما يمكن إعادة المياه ذات الملوحة المنخفضة للدوران عبر حزمة أو سلسلة من الحزم . لا تزيل هذه العمليات كل المعادن من المياه ، بل تختزل الملوحة في المياه الضاربة إلى الملوحة بحيث تجعلها قابلة للشرب ولاستخدامات عامة ‏. قد تتراوح إزاله الأيونات من % 60 – 20 في الحزمة stack . هناك معالجة جديدة محسنة تعكس قطبية الإلكترودات دوريا وتتبادل تيارات الناتج والنفاية في وقت واحد. واستنادا إلى ما يقوله المصنعون فإن هذا النظام يمنع تشكل قشرة كربونات وكبريتات الكلسيوم .

‏يستخدم التناضح العكسي (RO ‏) تطبيق ضغط أعلى من الضغط التناضحي لإجبار المياه النقية لعبور غشاء نصف نفوذ من المحلول الملحي . وهذا نقيض للظاهرة التناضحية العادية التي يجري الماء فيها عبر غشاء من التركيز الأدنى إلى محلول ذي تركيز أعلى . أصبح استخدام التناضح العكسي عملياً بسبب تطور الأغشية الخاصة . وهناك نوعين من الأغشية : كحزمة من المسامات الشعرية ناعمة ‏جدا ، أو كصفائح ملفوفة لولبيا . وقد تكون المادة الغشائية أسيتات السليولوز ( وهي أفضل للمياه الضاربة إلى الملوحة ) أو البولي أميدات Polyamides (وهي الأفضل لمياه البحر ) .

الصورة 1-1 . جهاز الديأزة بالكهرباء لخفض ملوحة المياه .