Λέμε συχνά ότι το θαλασσινό νερό είναι αλμυρό, αλλά πώς μπορεί να μετρηθεί επιστημονικά αυτή η «αλμύρα»; Το κλειδί βρίσκεται σε έναν δείκτη που ονομάζεται TDS.Το TDS, ή "Συνολικά Διαλυμένα Στερεά", όπως υποδηλώνει το όνομά του, αναφέρεται στη συνολική ποσότητα όλων των ορυκτών, αλάτων και μιας μικρής ποσότητας οργανικής ύλης που διαλύεται στο νερό.Αυτές οι ουσίες προέρχονται από πετρώματα, έδαφος και ανθρώπινες δραστηριότητες, που υπάρχουν ως ιόντα στο νερό. Τα μετράμε σε χιλιοστόγραμμα ανά λίτρο (mg/L).
Μπορείτε να σκεφτείτε το TDS ως το «αόρατο στερεό περιεχόμενο» ενός ποτηριού νερού. Το μεταλλικό νερό που πίνουμε, επειδή περιέχει μέτρια ποσότητα μετάλλων, έχει τυπικά τιμή TDS σε εκατοντάδες. Αντίθετα, το απεσταγμένο νερό ή το βαθιά καθαρισμένο νερό έχει πολύ χαμηλή τιμή TDS. Η εξέχουσα αλμυρή γεύση του θαλασσινού νερού οφείλεται ακριβώς στην εξαιρετικά υψηλή τιμή TDS του, το κύριο συστατικό του οποίου είναι το γνωστό χλωριούχο νάτριο, γνωστό και ως επιτραπέζιο αλάτι.
► Η φυσική διαίρεση μεταξύ φρέσκου και αλμυρού
Μία από τις πιο θεμελιώδεις διαφορές μεταξύ γλυκού και θαλασσινού νερού είναι η τιμή TDS. Η τιμή TDS του γλυκού νερού από ποτάμια και λίμνες είναι συνήθως στο χαμηλό έως μεσαίο εύρος και μπορεί να πληροί τα πρότυπα πόσης ή χρήσης μετά από συμβατική επεξεργασία. Το θαλασσινό νερό όμως είναι τελείως διαφορετικό. Η μέση τιμή TDS του είναι εξαιρετικά υψηλή, δεκάδες ή και εκατοντάδες φορές μεγαλύτερη από αυτή του συνηθισμένου γλυκού νερού. Αυτό το τεράστιο αριθμητικό κενό είναι το κύριο εμπόδιο που πρέπει να ξεπεράσει η αφαλάτωση του θαλασσινού νερού-ο διαχωρισμός μιας τόσο μεγάλης ποσότητας διαλυμένων στερεών από το νερό δεν είναι εύκολη υπόθεση.
► Η βασική πρόκληση της αφαλάτωσης θαλασσινού νερού: Υψηλό TDS
Επί του παρόντος, η κύρια τεχνολογία για την αφαλάτωση του θαλασσινού νερού είναι η αντίστροφη όσμωση.Με απλά λόγια, η αρχή του περιλαμβάνει τη χρήση τεράστιας πίεσης για την ώθηση του θαλασσινού νερού μέσα από μια ημι-μεμβράνη που επιτρέπει μόνο τη διέλευση μορίων νερού, εμποδίζοντας έτσι τα άλατα και άλλες διαλυμένες ουσίες για την παραγωγή γλυκού νερού. Εδώ, το επίπεδο TDS καθορίζει άμεσα τη δυσκολία και το κόστος ολόκληρου του συστήματος.
Πρώτον, όσο υψηλότερη είναι η τιμή TDS, τόσο μεγαλύτερη είναι η "αλατότητα" του νερού και τόσο ισχυρότερη είναι η "ωσμωτική πίεση" που δημιουργεί, η οποία εξουδετερώνει τη ροή του γλυκού νερού. Για να ξεπεραστεί αυτή η πίεση, το σύστημα αντίστροφης όσμωσης πρέπει να καταναλώνει περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια για να κινεί αντλίες υψηλής{{1} πίεσης,καθιστώντας την κατανάλωση ενέργειας σημαντικό μέρος του κόστους αφαλάτωσης.
Δεύτερον, υψηλό TDS σημαίνει ότι κατά τη διαδικασία αφαλάτωσης, τα άλατα που μπλοκάρονται από τη μεμβράνη θα συγκεντρωθούν σε μεγάλο βαθμό κοντά στην επιφάνεια της μεμβράνης. Αυτό μπορεί εύκολα να οδηγήσει στην κρυστάλλωση και την καθίζηση αλάτων, τα οποία προσκολλώνται στη μεμβράνη όπως τα λέπια. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται «κλιμάκωση».Μόλις η μεμβράνη μπλοκαριστεί, όχι μόνο μειώνεται η απόδοση παραγωγής νερού, αλλά και η διάρκεια ζωής της μεμβράνης μειώνεται σημαντικά και η αντικατάσταση στοιχείων μεμβράνης είναι ένα σημαντικό κόστος.Ως εκ τούτου, ο βασικός στόχος στο σχεδιασμό και τη λειτουργία του συνόλουσύστημα αφαλάτωσης roείναι η καταπολέμηση των προβλημάτων υψηλής πίεσης και απολέπισης που προκαλούνται από το υψηλό TDS.
► Η Λύση: Συνέργεια Τεχνολογίας και Συστημάτων
Αντιμετωπίζοντας την πρόκληση του υψηλού{0}}TDS θαλασσινού νερού, δεν αρκεί μόνο η χρήση της μεμβράνης αντίστροφης όσμωσης. απαιτείται μια εξελιγμένη και ολοκληρωμένη στρατηγική.
Πριν το θαλασσινό νερό εισέλθει στα στοιχεία της μεμβράνης του πυρήνα,πρέπει να υποβληθεί σε προεπεξεργασία πολλαπλών{0} σταδίων, όπως η διήθηση και η χημική δοσολογία, για την απομάκρυνση αιωρούμενων στερεών, κολλοειδών και άλλων ουσιών που θα μπορούσαν να βρωμίσουν τη μεμβράνη, μειώνοντας έτσι το βάρος στην «κύρια δύναμη». Για να μετριαστεί η απολέπιση, χορηγούνται επιστημονικά αντιολισθητικά μέσα στο σύστημα για την αναστολή του σχηματισμού και της προσκόλλησης κρυστάλλων αλατιού.
Από την άποψη τουυλικά μεμβράνης, εκτός από τις κοινές πολυμερείς μεμβράνες, οικεραμική μεμβράνη αφαλάτωσης, το οποίο προσφέρει ισχυρότερη-απόδοση κατά των ρύπων και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, τυγχάνει αυξανόμενης προσοχής και έρευνας. Είναι πιο ανεκτικό στην ποιότητα του σκληρού νερού και στις διαδικασίες καθαρισμού.
Επιπλέον, για την ανάκτηση ενέργειας και τη μείωση της κατανάλωσης,Τα σύγχρονα συστήματα υψηλής-απόδοσης είναι εξοπλισμένα με συσκευές ανάκτησης ενέργειας. Αυτές οι συσκευές μπορούν να ανακτήσουν την πίεση από την εκκένωση άλμης υψηλής-πίεσης και να τη χρησιμοποιήσουν για να συμπληρώσουν την πίεση του νερού τροφοδοσίας, εξοικονομώντας έτσι σημαντικά την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας. Φυσικά,τακτικός χημικός καθαρισμός των μεμβρανώνη αποκατάσταση της απόδοσής τους είναι επίσης απαραίτητο μέρος της διατήρησης της μακροπρόθεσμης-σταθερής λειτουργίας του συστήματος.
Συμπερασματικά, για την αφαλάτωση θαλασσινού νερού, η τιμή TDS είναι πολύ περισσότερο από έναν απλό δείκτη για τη μέτρηση της ποιότητας του νερού. Είναι μια βασική παράμετρος που καθορίζει την τεχνολογική προσέγγιση, την κατανάλωση ενέργειας του συστήματος, το λειτουργικό κόστος και την αποδοτικότητα παραγωγής νερού. Η κατανόηση του TDS σημαίνει ότι κατανοούμε γιατί η τεχνολογία αφαλάτωσης είναι τόσο περίπλοκη και επιδιώκουμε συνεχώς την καινοτομία-χρησιμοποιούμε νοημοσύνη και μηχανική για να καταπολεμήσουμε το "φράγμα αλατότητας" που θέτει η φύση, αποκτώντας έτσι πολύτιμους πόρους γλυκού νερού από τον απέραντο ωκεανό.