تاريخچه شيرين كردن آب شور و توسعة فناوري نمك زدايي آب

 از قرن ها پيش ، انسان براي تأمين آب شيرين مورد نياز خود ، به فكر استفاده از مناطع عظيم اقيانوس ها و درياها بوده و براي شيرين كردن آب شور وسايل گوناگوني را مورد استفاده قرار داده است . جوشاندن آب شور و تبديل آن به بخار و سپس تبديل بخار به دست آمده به مايع ، يعني آب شيرين ، اولين روي بوده كه از آن استفاده شده است . همزمان با ساختن كشتي هاي بخار به فكر تهيه آب شيرين براي ديگ هاي بخار آن افتادند ، كه براي اين كار ، دستگاه كوچكي براي تبديل آب شور به شيرين در كشتي ها تعبيه شد . شيرين كردن آب دريا براي مصرف در كشتي ها ، از نزديك به 400 سال قبل انجام مي شده است . بعدها ، در خشكي براي مصرف و تغذية ديگ هاي بخار به آب تقطير شده ، احتياج پيدا شد .

موضوع به دست آوردن آب شيرين از آب شور ، در عمل در حدود صد سال سابقه دارد ، ولي همان طور كه در بالا نيز گفته شد ، قبلاً نيز در بعضي نقاط ، اقدام هايي در اين زمينه صورت مي گرفته است . براي مثال ، در قرن چهارم ميلادي از روش تقطير براي شيرين كردن آب شور استفاده مي كرده اند و اولين نظريه دربارة روش هاي شيرين كردن آب شور ، در سال 1500 ميلادي توسط يكي از دانشمندان بيان شده است. پنج روش كه مهمترين آن تقطير آب است ، در نوشته هاي وي پيدا شده است .

توسعة فناوري نمك زدايي ، بيشتر  بر اثر احتياج به آب خالص براي نيروگاه ها صورت گرفت . توسعة اين فنآوري براي تهية آب مصرفي در آغاز بيشتر به دنبال توسعه عمليات اكتشافي و استفاده بيشتر از معادن در مناطق خشك ، شدت يافت . براي مثال براي معادن شيلي ، نمك زدايي از آب ، بيش از يكصد سال سابقه دارد و اولين آن در سال 1873 با استفاده از انرژي خورشيدي در زميني به مساحت 4000 متر مربع براي توليد 6000 گالن آب شيرين در روز انجام شد .

با اكتشاف معادن نفت در بسياري از مناطق خليج فارس و خليج كارائيب ( شرق آمريكاي مركزي ) نياز به آب شيرين بيشتر شد . مصارف عمومي آب شيرين به دست آمده از نمك زايي آب ها ، بخصوص بعد از جنگ جهاني دوم در بسياري از مناطق خشك دنيا توسعه يافت . نمك زدايي بويژه از سال 1950 به علت افزايش جمعيت دنيا و نياز به آب شيرين در نقاطي كه منابع طبيعي آب شيرين كم است ، مورد توجه قرار گرفت و مسئله هزينه و صرفه اقتصادي آن به عنوان عامل تعيين كننده ، مطرح شد . درباره مسئله تأمين آب شيرين مورد نياز از طريق شيرين كردن آب شور ، يونسكو ، مطالعات و بررسي هاي زيادي را از مدت ها پيش شروع كرده است . در سال 1958 ميلادي در كنفرانسي كه در تهران برگزار شد ، درباره تهيه آب شيرين از آب دست آوردن آب شيرين از راه نمك زدايي آب هاي شور فعاليت مي كنند . در آمريكا ، اداره آب هاي شور ، در اروپا سازمان همكاري اقتصادي ، در فرانسه مركز ملي تحقيقات علمي و در شوروي ، آكادمي علوم ، مشغول مطالعه در اين باره هستند . قابل توجه اين كه فناوري نمك زداي ، امروز به عنوان يك پديدة شناخته شده در سطح جهان مورد استفاده قرار مي گيرد و توليد آب شيرين در سال 1361 از مرز 000/000/4 متر مكعب گذشته است .

در همسايگي ما بيشتر كشورها و شيخ نشين هاي واقع در جنوب خليج همیشه فارس ، مانند عربستان ، كويت و قطر و غيره چندين سال است كه داراي دستگاه نمك زدايي هستند و به وسيله آن ها مقادير قابل توجهي آب براي آشاميدن و صنايع و ديگر مصارف خودشان شيرين مي كنند .

در ايران ، موسسات و سازمانهاي دولتي و خصوصي ، تعداد زيادي دستگاه هاي نمك زدايي به ظرفيت هاي مختلف از 5 تا 2000 متر مكعب در روز از كشورهاي ديگر خريداري كرده اند . از اين دستگاه ها در جزاير و بنادر جنوب نصب شده است . در حال حاضر بيش از يكصد دستگاه نمك زدايي يا آب شيرين كن به ظرفيت روزانه بالغ بر 60000 متر مكعب آب در ايران وجود دارد .

مختصري پيرامون خواص آب ( در خصوص شوري ) و هدف نمك زدايي

در نمك زدايي و اعمال روش هاي متناسب با آن ، به داشتن اطلاعات كافي دربارة خواص آب و عواملي كه موجب تغيير خواص آن مي شود ، نياز است . از اين رو در اينجا ، به طور خيلي خلاصه ، به شرح مطلبي در اين باره پرداخته مي شود .

آب ، داراي دو خاصيت با مشخصة مهم است كه آن را از ديگر مواد متمايز مي سازد ، با ثبات بودن و حلاليت زياد يا قابليت حل شدن زياد املاح در آن .

آب ، ماده با ثبات شيميايي است كه مي توان آن را گرم يا سرد كرد به صورت بخار يا يخ در آورد و خلاصه اين كه آن را به تمام حالات فيزيكي و شيميايي يك مادة تبديل كرد و سپس به حالت معمولي اش كه مايع است ، برگرداند ، در حالي كه اغلب ماده هاي ديگر موجود در طبيعت مانند فلزات ، تركيبات شيميايي ، مواد سوختني و تركيبات آلي و غيره ... ، بر اثر پديده هايي چون اكسيداسيون يا اعمال مشابه ديگر ، خاصيت اولية خود را از دست مي دهند و در شرايطي خيلي مشكل ، ممكن است به حالت اولية خود باز گردند . اما اين خاصيت مهم آب است كه به ما اين امكان را مي دهد تا بتوانيم با عمليات گوناگوني ، آب خالص را از محلول نمكدار آن ( آب شور ) جدا كنيم .

از آنجا كه قابليت حل شدن املاح در آب زياد است . آب قادر است اغلب مواد شيميايي يا ملاح را به مقدار زياد در خود حل كند ، به طوري كه در موارد فوق العاده غلظت مواد يا املاح است كه كيفيت يا « مناسب بودن » آب را تعيين مي كند در نمك زدايي بايد تمام يا قسمتي از املاح موجود در آب از آن جدا شود .

آب دريا از آب هاي با كيفيت نامرغوب است . به عبارت ديگر در رأس فهرست آبهاي (( با كيفيت بد )) قرار دارد . براي آشنايي با كيفيت آن ، در زير به اختصار غلظت املاح در آب درياهاي مختلف و همچنين تركيبات يوني آب دريا مطالعه مي شود .

كيفيت آب هاي شور ديگر منابع به غير از درياها و اقيانوس ها ، مانند چاه هاي آب ، قنات ها ، درياچه ها ، رودها و غيره كاملاً با هم فرق مي كند . اين اختلاف ، نه تنها در غلظت كلي املاح ، بلكه در مواردي كه در آن حل شده است نيز مشاهده مي شود . علت آن را بايد در يك امر طبيعي و آن متفاوت بودن شرايط عوامل طبيعي از جمله عوامل زمين شناختي يا تشكيلات زمين شناختي جست و جو كرد كه با آب آن منطقه در تماس است.

  هدف نمك زدايي اين است كه غلظت املاح موجود در آب ها را پايين بياورد و اغلب به حدود 5000 قسمت در ميليون برساند كه براي مصرف مناسب است . شايان ذكر است كه استانداردها در كشورهاي مختلف جهان فرق مي كند و در بسياري از نقاط ، مردم آبهايي را مصرف مي كنند كه غلظت املاح آنها حتي از 1500 قسمت در ميليون هم بيشتر است . بررسي ها نشان داده كه در مكزيكوي شمالي ، آب با غلظت 4000 ، در سنگال 3400 ، در بخش هايي از استراليا 3130 و حتي در بخش هايي ديگر از آن ، آب با املاح 61000 قسمت در ميليون مصرف مي شود .

در اين املاح ، كربنات كلسيوم تاثير فيزيولوژيك بدي ندارد ، كربنات هاي قليايي مضرترين و سولفات هاي قليايي ، كم ضررترين مواد است .

كلرورهاي قليايي از جمله نمك طعام از نظر تأثير در حد وسط قرار دارد . سولفات منيزيم آب را تلخ مزه مي كند و آهن با غلظت كمتر از 5/0 قسمت در ميليون ، در طعم آب اثر مي گذارد . در مورد گياهان يعني آب قابل مصرف در كشاورزي ، غلظت املاح در آبهايي كه غلظت املاح آنها از 1200 قسمت در ميليون تجاوز مي كند ، استفاده نشود ، هر چند بعضي از گياهان آب تا 2000 قسمت در ميليون را هم جذب مي كنند .

نویسنده : دکتر پرویز کردوانی در کتاب منابع و مسائل آب در ایران - جلد دوم- انتشارات دانشگاه تهران

تهییه کننده: امیرطاهری دزفولی، مسئول کار گروه آبیاری و زهکشی کانون دانش پژوهان طلیعه خوزستان