کیفیت سیستم آب آشامیدنی خورشیدی & سیستم تصفیه آب خورشیدی کارخانه

   شیرین‌سازی آب دریا، به‌عنوان یک راه‌حل مهم برای مشکل کمبود آب در جهان، مؤسسات تحقیقاتی و شرکت‌های متعددی را به سرمایه‌گذاری منابع قابل‌توجهی در تحقیق و توسعه جذب کرده است. با پیشرفت مداوم فناوری و کاهش تدریجی هزینه‌ها، فناوری شیرین‌سازی آب دریا به‌تدریج از آزمایشگاه به کاربردهای صنعتی در مقیاس بزرگ منتقل می‌شود. این مقاله به بررسی وضعیت فعلی کاربرد فناوری در شیرین‌سازی آب دریا، روش‌های اصلی و روند توسعه آن‌ها می‌پردازد.  I. مروری بر فناوری شیرین‌سازی شیرین‌سازی آب دریا به فناوری‌ای اشاره دارد که نمک را از آب دریا از طریق یک سری فرآیندها حذف می‌کند و در نتیجه آب شیرین به دست می‌آید. این فناوری تحت تأثیر زمان، مکان یا آب و هوا قرار نمی‌گیرد و می‌تواند مقدار کل آب شیرین را افزایش دهد و پشتیبانی قوی برای حل مشکل کمبود آب فراهم کند. در سطح جهانی، بیش از صد مؤسسه تحقیقاتی در بیش از ده کشور به تحقیق در مورد شیرین‌سازی آب دریا اختصاص داده‌اند و انواع مختلفی از تأسیسات شیرین‌سازی آب دریا با ساختارها و ظرفیت‌های مختلف را توسعه داده‌اند. این تأسیسات به‌طور گسترده در مناطق ساحلی توزیع شده‌اند و آب شیرین پایداری را برای ساکنان محلی و تولید صنعتی فراهم می‌کنند.  II. فناوری‌های اصلی شیرین‌سازی در حال حاضر، فناوری‌های اصلی شیرین‌سازی در بازار عمدتاً شامل دو دسته هستند: روش تقطیر و روش غشایی. تقطیر روشی است که شامل گرم کردن آب دریا برای تبخیر آن، سپس متراکم کردن و جمع‌آوری بخار برای به دست آوردن آب شیرین است. این روش سابقه طولانی و فناوری بالغی دارد که عمدتاً شامل فناوری‌های تقطیر فلش چند مرحله‌ای (MSF)، چند اثر کم‌دما (LT-MED) و تقطیر بخار تحت فشار (MVC) است. فناوری‌های تقطیر فلش چند مرحله‌ای و چند اثر کم‌دما عمدتاً از بخار به‌عنوان منبع حرارت استفاده می‌کنند و اغلب با نیروگاه‌ها ترکیب می‌شوند و بخار زاید توربین‌ها را برای تولید آب مقطر استخراج می‌کنند. فناوری تقطیر بخار تحت فشار از فناوری تبخیر پمپ حرارتی استفاده می‌کند و فقط از انرژی الکتریکی استفاده می‌کند و آن را برای مناطق جزیره‌ای بدون منابع حرارتی مناسب می‌سازد. فناوری شیرین‌سازی آب دریا مبتنی بر غشا عمدتاً توسط فناوری اسمز معکوس (RO) نشان داده می‌شود. این فناوری از غشاهای نیمه‌تراوا استفاده می‌کند و به آب اجازه می‌دهد تحت فشار عبور کند در حالی که نمک و ناخالصی‌ها را حفظ می‌کند. با بهبود مستمر مواد غشایی و کاهش هزینه‌های تولید، فناوری اسمز معکوس به یکی از روش‌های اصلی شیرین‌سازی آب دریا تبدیل شده است. دستگاه‌های اسمز معکوس مدرن معمولاً از عناصر غشایی مارپیچی ساخته شده از مواد کامپوزیت پلیمری استفاده می‌کنند که دارای ظرفیت تولید آب بالا، مصرف انرژی کم و سهولت نگهداری هستند.  III. نوآوری و توسعه فناوری در شیرین‌سازی آب دریا در سال‌های اخیر، فناوری شیرین‌سازی آب دریا در زمینه‌هایی مانند نوآوری مواد، بهینه‌سازی فرآیند و عملیات هوشمند پیشرفت‌های قابل‌توجهی داشته است. از نظر نوآوری مواد، توسعه روش‌های جذب کامپوزیت جدید و اجزای پمپ یونی انتخابی، گزینه‌های بیشتری را برای شیرین‌سازی آب دریا فراهم کرده است. به‌عنوان مثال، اسرائیل در روش جذب کامپوزیت جدید پیشرفت‌های قابل‌توجهی داشته است، با یک ماتریس اکسید آهن - کربن فعال با ساختار فراکتال ویژه که قادر به تشکیل جذب بسیار کارآمد یون‌های کلرید در شرایط دمای معمولی است. پروژه آب شیرین اتحادیه اروپا با توسعه اجزای پمپ یونی انتخابی، راندمان شیرین‌سازی آب دریا را 45 درصد افزایش داده است. از نظر بهینه‌سازی فرآیند، استفاده از فناوری‌های نوآورانه مانند روش غشای دوتایی، فناوری پیش‌گرمایش آب باقیمانده و مکمل آب، و فناوری تقطیر غشایی، راندمان و اقتصاد شیرین‌سازی آب دریا را بیشتر افزایش داده است. به‌عنوان مثال، فناوری پیش‌گرمایش آب باقیمانده و مکمل آب که توسط نیروگاه سوهار در عمان پیشگام شده است، مصرف برق ویژه تجهیزات تبخیر فلش چند مرحله‌ای را کاهش داده است. تیم MIT و دانشگاه شیامن به ترتیب با اتخاذ غشاهای شکاف هوای PTFE فوق آبگریز و استفاده از روش‌های افزایش آشفتگی با تابش فراصوت، پیشرفت‌های جدیدی در فناوری تقطیر غشایی داشته‌اند تا شار و عملکرد مقاومت در برابر نمک اجزای تقطیر غشایی را بهبود بخشند. از نظر عملیات هوشمند، با استفاده از ابزارهای دیجیتال و انباشت تجربه مهندسی، مدیریت عملیات و نگهداری پروژه‌های شیرین‌سازی آب دریا دقیق‌تر و کارآمدتر شده است. به‌عنوان مثال، یک آزمایش آزمایشی که توسط یک تیم تحقیقاتی در استان ژجیانگ در مورد حالت تزریق پالس مواد شیمیایی انجام شد، نشان داد که یک روش تمیز کردن دوره‌ای سه فرکانسی می‌تواند رسوب ناخالصی‌ها را 42 درصد کاهش دهد. سیستم متقاطع اتخاذ شده توسط یک کارخانه شیرین‌سازی آب دریا در کوانژو که هشت سال است در حال بهره‌برداری است، هزینه‌های نگهداری را به‌طور قابل‌توجهی کاهش داده است.  IV. چشم‌انداز آینده فناوری شیرین‌سازی در آینده، انتظار می‌رود فناوری شیرین‌سازی آب دریا در دستگاه‌های میکرو-پرتابل و سیستم‌های گردش صنعتی جدید برای پروژه‌های بزرگ پیشرفت‌هایی داشته باشد. دستگاه‌های میکرو-پرتابل توسعه‌یافته بر اساس اصول میکروفلوئیدیک می‌توانند نیازهای آب شیرین را در مناطق دورافتاده و شرایط اضطراری برآورده کنند. در عین حال، بهبود سیستم گردش صنعتی جدید برای پروژه‌های بزرگ، کاربرد و ارتقای فناوری شیرین‌سازی آب دریا را در مقیاس بزرگتر ترویج خواهد کرد.      علاوه بر این، با تشدید تغییرات آب و هوایی و افزایش وخامت مسائل کمبود آب، فناوری شیرین‌سازی به یک گزینه مهم برای کشورهای و مناطق بیشتری برای رسیدگی به مشکلات منابع آب خود تبدیل خواهد شد. دولت‌ها، شرکت‌ها و مؤسسات تحقیقاتی باید همکاری را برای ترویج مشترک تحقیق و کاربرد فناوری شیرین‌سازی تقویت کنند و به توسعه پایدار بشریت کمک کنند.

    اولاً، تقطیر یکی از قدیمی‌ترین روش‌های مورد استفاده برای نمک‌زدایی آب دریا است. این روش از تجهیزات تقطیر برای گرم کردن آب دریا تا نقطه جوش آن استفاده می‌کند و بخار تولید می‌کند و سپس بخار را به آب شیرین تبدیل می‌کند. در طی این فرآیند، نمک و سایر ناخالصی‌ها در آب دریا باقی می‌مانند و به هدف نمک‌زدایی آب دریا می‌رسند. مزیت تقطیر این است که می‌تواند نمک و ناخالصی‌ها را به طور کامل حذف کند و آب شیرین خالص به دست آورد. با این حال، تقطیر به مقدار زیادی انرژی برای گرم کردن آب دریا نیاز دارد، پرهزینه است و تجهیزات حجیمی دارد و برای کاربردهای در مقیاس بزرگ مناسب نیست.    ثانیاً، اسمز معکوس یکی از پرکاربردترین فناوری‌های نمک‌زدایی آب دریا در حال حاضر است. این روش از فشار بالا برای فیلتر کردن آب دریا از طریق غشاهای نیمه‌تراوا استفاده می‌کند و به مولکول‌های آب اجازه می‌دهد از غشا عبور کنند در حالی که نمک و ناخالصی‌ها در خارج از غشا باقی می‌مانند. از طریق این فرآیند، می‌توان آب شیرین با کیفیت بالا به دست آورد. مزیت اسمز معکوس این است که فرآیند ساده است، اندازه تجهیزات کوچک است و برای مقیاس‌های مختلف تولید مناسب است. با این حال، اسمز معکوس به مقدار زیادی انرژی برای تولید فشار بالا نیاز دارد و هزینه غشای نیمه‌تراوا نیز بالا است.    در نهایت، تبادل یونی روشی است که از رزین‌های خاص برای حذف نمک و ناخالصی‌ها از آب دریا استفاده می‌کند. این روش از رزین‌های تبادل یونی برای جذب یون‌های نمک و ناخالصی‌ها در آب دریا استفاده می‌کند و در نتیجه آب شیرین به دست می‌آید. مزیت تبادل یونی این است که عملیات ساده است، هزینه تجهیزات نسبتاً کم است و همچنین می‌تواند آب شیرین با کیفیت بالا به دست آورد. با این حال، رزین‌های تبادل یونی نیاز به تعویض و بازسازی منظم دارند و هزینه آن بالا است. علاوه بر این، آنها الزامات بالایی برای کیفیت آب دارند.     به طور خلاصه، تقطیر، اسمز معکوس و تبادل یونی در حال حاضر پرکاربردترین روش‌های نمک‌زدایی آب دریا هستند. هر روش مزایا و محدودیت‌های منحصر به فرد خود را دارد و فناوری مناسب باید بر اساس شرایط خاص انتخاب شود. در آینده، با توسعه فناوری و استفاده پایدار از انرژی، اعتقاد بر این است که فناوری نمک‌زدایی آب دریا به طور فزاینده‌ای بالغ خواهد شد و راه‌حل‌های بهتری برای مشکل کمبود آب ارائه می‌دهد.

مقدمه ای بر تجهیزات آب آشامیدنی مستقیم خورشیدی خالص تجهیزات آب آشامیدنی مستقیم خورشیدی خالص یک سیستم تصفیه آب با فناوری پیشرفته است که کاملاً به انرژی خورشیدی به عنوان تنها منبع انرژی برای تصفیه آب خام تصفیه نشده یا آلوده (مانند آب رودخانه، آب دریاچه، آب چاه، آب لب شور و حتی آب دریا) متکی است تا استانداردهای آب آشامیدنی مستقیم را برآورده کند. این فناوری، فناوری تولید برق فتوولتائیک خورشیدی و فناوری تصفیه آب کارآمد (عمدتاً فناوری اسمز معکوس RO) را ادغام می کند و به طور خاص برای حل مشکل آب آشامیدنی ایمن در مناطقی که پوشش شبکه برق قابل اعتمادی ندارند، با منابع آب کمیاب یا کیفیت آب نامناسب (مانند روستاهای دورافتاده، جزایر، مناطق دامداری، اردوگاه های عملیاتی میدانی، مناطق فاجعه زده و ایستگاه های پایش محیط زیست و غیره) طراحی شده است. هدف اصلی آن دستیابی به خودکفایی انرژی، انتشار صفر کربن، عملکرد ساده و نگهداری آسان تامین آب آشامیدنی است. ویژگی های اصلی100٪ خورشیدیاستقلال انرژی: کاملاً عاری از وابستگی به شبکه برق یا ژنراتورهای سوخت فسیلی، تا زمانی که نور خورشید وجود داشته باشد می تواند کار کند.انتشار صفر کربن: فرآیند عملیات هیچ گاز گلخانه ای یا آلودگی محیطی تولید نمی کند و آن را به یک فناوری واقعاً سبز و سازگار با محیط زیست تبدیل می کند.سازگاری قوی: به ویژه برای مناطق دورافتاده و منزوی با پوشش شبکه ناکافی یا بدون شبکه مناسب است.تولید آب آشامیدنی مستقیم با کیفیت بالاتصفیه عمیق: عمدتاً با استفاده از فناوری اسمز معکوس، می تواند به طور موثر اکثریت قریب به اتفاق نمک های محلول در آب (با میزان نمک زدایی بیش از 95-99٪)، یون های فلزات سنگین، مواد آلی، باکتری ها، ویروس ها، کلوئیدها و سایر ناخالصی ها را حذف کند.کیفیت آب تصفیه شده استانداردهای بهداشتی ملی و بین المللی (مانند WHO) برای آب آشامیدنی مستقیم را برآورده می کند و طعم شیرینی دارد.یکپارچگی و هوشمندی بالاطراحی یکپارچه ​​ به طور معمول، پنل های خورشیدی (پنل های فتوولتائیک)، کنترلرهای شارژ خورشیدی، باتری های ذخیره انرژی (برای تامین برق در تاریکی یا نور ضعیف)، پمپ های فشار قوی، ماژول های غشای اسمز معکوس (غشاهای RO)، فیلترهای پیش تصفیه (مانند پنبه PP، کربن فعال)، دستگاه های ضد باکتری پس از تصفیه (مانند استریل کننده های فرابنفش یا فیلترهای کربن فعال) و سیستم های کنترل هوشمند در یک قاب فشرده یا پلت فرم سیار ادغام می شوند.عملکرد خودکار: از طریق کنترلر هوشمند، تجهیزات می توانند به طور خودکار پمپ فشار قوی را بر اساس شدت نور راه اندازی و متوقف کنند، عملکرد سیستم را بهینه کنند و به عملکرد بدون مراقبت دست یابند. معمولاً دارای عملکردهای محافظتی خودکار (مانند محافظت در برابر کمبود آب، محافظت در برابر فشار بالا و پایین و غیره) است.نظارت بر وضعیت: می تواند به یک صفحه نمایش یا یک ماژول نظارت از راه دور مجهز شود تا وضعیت کار (مانند جریان تولید آب، مقدار TDS کیفیت آب، توان باتری، فشار سیستم و غیره) را نشان دهد.صرفه جویی در انرژی و بهبود راندمانپمپ فشار قوی مستقیماً توسط انرژی خورشیدی هدایت می شود و راندمان بالایی دارد.کنترلر تطبیق توان ورودی خورشیدی و توان مورد نیاز اسمز معکوس را برای بهبود میزان استفاده از انرژی بهینه می کند.برخی از سیستم ها ممکن است از گرمای خورشیدی برای کمک به استفاده از حرارت در دمای پایین استفاده کنند یا فناوری پمپ با فرکانس متغیر با راندمان بالا را اتخاذ کنند.ماژولار بودن و مقیاس پذیریدر طراحی، اغلب مفهوم ماژولار اتخاذ می شود که افزایش سطح پنل خورشیدی، ظرفیت باتری و تعداد غشاهای اسمز معکوس را با توجه به تقاضای واقعی مصرف آب تسهیل می کند.می توان آن را به طور انعطاف پذیر به عنوان یک دستگاه ثابت، سیار (مانند نصب شده بر روی وسیله نقلیه یا کشتی) یا دستگاه قابل حمل اضطراری مستقر کرد.نگهداری ساده و هزینه عملیاتی کم:مواد مصرفی اصلی، عنصر فیلتر پیش تصفیه و عنصر غشای RO هستند. در شرایط عادی، می توان آنها را به طور منظم تعویض کرد (بسته به کیفیت آب منبع و مصرف آب).انرژی رایگان است و هزینه عملیاتی اصلی، هزینه تعویض مواد مصرفی است.از درجه بالایی از اتوماسیون برخوردار است و نیاز به مداخله دستی را به میزان زیادی کاهش می دهد.طیف گسترده ای از سناریوهای کاربردیمناطق روستایی دورافتاده، مناطق دامداری، جزایر و سایر مناطق بدون شبکه برق یا با شبکه برق ضعیف.تحقیقات میدانی، اکتشاف، نقشه برداری و اردوگاه های ساختمانی مهندسی.پست های مرزی و سایت های امدادرسانی اضطراری.کشتی ها، ویلاهای جزیره ای، مزارع اکولوژیکی.به عنوان یک زیرساخت پایدار، به برنامه جهانی آب آشامیدنی پاک کمک می کند. خلاصه:تجهیزات آب آشامیدنی مستقیم خورشیدی خالص نور خورشید را جذب کرده و آن را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند تا پمپ پیش تصفیه، فشار قوی و دستگاه ضدعفونی کننده را به حرکت درآورد. با استفاده از اصل غربالگری فیزیکی غشاهای اسمز معکوس، ناخالصی های مختلف را از مولکول های آب تحت فشار جدا می کند و در نهایت آب خالصی تولید می کند که می توان آن را مستقیماً نوشید. ارزش اصلی آن در استقلال کامل انرژی، قابلیت اطمینان بالای اثر تصفیه و همچنین مزایای اجتماعی و زیست محیطی قابل توجه آن در حل مشکل آب آشامیدنی در مناطق خاص نهفته است.

    تصفیه فاضلاب خانگی روستایی و استفاده از منابع، ارتقای توسعه باکیفیت کشاورزی اکولوژیکی روستایی، اولین "تجهیزات یکپارچه تصفیه و استفاده از فاضلاب خورشیدی خالص"در کشور. پروژه تجهیزات یکپارچه تصفیه و استفاده از فاضلاب خورشیدی خالص Youfangzhuang که با کمک اداره استانی محیط زیست در روستای He 'an، شهرستان Mengcheng ساخته شده است، تکمیل و مورد استفاده قرار گرفته است و مشکل تصفیه فاضلاب خانگی و استفاده از منابع را برای روستاییان این روستا حل کرده است. این پروژه فاضلاب را به گنج تبدیل کرده و نقشه ساخت روستای زیبا و هماهنگ در روستای He 'an را بیشتر بهبود بخشیده است. در بعدازظهر 8 آگوست 2024، اداره استانی محیط زیست تیمی را برای بازدید از روستای He 'an در شهرستان Mengcheng رهبری کرد. آنها بازرسی میدانی از تکمیل و بهره برداری از اولین تجهیزات یکپارچه تصفیه و استفاده از فاضلاب خورشیدی خالص کشور که به طور مشترک توسط دانشگاه Bengbu و Baolu Optoelectronics Co., LTD توسعه یافته است، انجام دادند.بهره برداری موفقیت آمیز از این تجهیزات، مشکل تصفیه فاضلاب خانگی ساکنان محلی و تبدیل زباله به گنج را به طور کامل حل کرده و یک معیار جدید برای ادغام عمیق انرژی سبز و حفاظت از محیط زیست ایجاد کرده است.این دستاورد نوآورانه نه تنها انگیزه قوی به بهبود محیط زیست محلی تزریق می کند، بلکه نمونه ای بسیار ارجاعی برای تصفیه فاضلاب در مناطق دیگر ارائه می دهد. ایستگاه تصفیه فاضلاب روستای He 'an در ژوئیه 2024 با ظرفیت تصفیه روزانه 10 متر مکعب تکمیل شد و آب خام، فاضلاب خانگی کشاورزان است. این پروژه از "تجهیزات یکپارچه تصفیه فاضلاب خورشیدی (شماره ثبت اختراع: ZL201921370010.9)" توسعه یافته توسط شرکت ما استفاده می کند و فرآیند یکپارچه چند مرحله ای هوازی + شناورسازی ریز هوا (SAOF) را انتخاب می کند. از طریق بلند کردن کمی و مدیریت دقیق، به انطباق پایدار بلندمدت با استانداردهای تخلیه دست یافته است و می تواند برای آبیاری برای استفاده از منابع پمپاژ شود. "اولین سیستم آبیاری پمپاژ هوشمند + منبع تغذیه خورشیدی خالص در کشور" که در این پروژه مورد استفاده قرار گرفت، نشان دهنده دستاوردهای خوشایند دانشگاه Bengbu و Baolu Optoelectronics در توسعه عمیق همکاری مدرسه-شرکت است. همچنین یک پیشرفت بزرگ در فناوری مدیریت محیط زیست پایدار است که واقعاً به خودکفایی در تصفیه فاضلاب و تخلیه آلودگی صفر دست می یابد. این اقدام نوآورانه نه تنها مشکل تصفیه فاضلاب روستایی را به طور موثر حل می کند، بلکه مسیر جدیدی را برای بهبود محیط زیست روستایی و استفاده پایدار از منابع باز می کند. در آینده، انتظار می رود این فناوری در سراسر کشور به طور گسترده تری ترویج و اعمال شود، و باعث شود که تصفیه فاضلاب روستایی در کشور ما به سطح جدیدی برسد، و به ساخت روستاهای زیبا و تمدن اکولوژیکی بیشتر کمک کند، و به مناطق روستایی وسیع اجازه دهد تا مسیر گسترده تری از توسعه سبز داشته باشند، و به کشاورزان اجازه دهد از یک محیط زیست زیباتر و یک زندگی پر رونق تر لذت ببرند.