بخشی از مقاله
چکیده
حوضه آبریز دشت بجستان یکی از زیرحوضه های حوضه کویر نمک می باشد که به لحاظ آب و هوایی دارای اقلیم گرم و خشک است. از مشخصات بارز این منطقه رطوبت و بارندگی کم، تبخیر بالقوه فوق العاده زیاد و اختلاف زیاد درجه حرارت در فصول تابستان و زمستان و در طول شبانه روز است. متوسط دمای سالیانه 16/25 و حداکثر مطلق دما 43/5 درجه سانتی گراد می باشد و میزان تبخیر در منطقه بسیار بالا و در حدود 2885 میلیمتر گزارش شده است.
وسعت این حوضه 4135 کیلومترمربع می باشد که 3366 کیلومتر مربع از آن را دشت - دشت و کویر - و مابقی آن را ارتفاعات تشکیل می دهد. با وجود منابع سطحی و زیرزمینی آب شور در مناطق کویری محدوه مطالعاتی، صنعت شیرین سازی آب یک راه حل منطقی و مطمئن برای مدیریت استفاده از این گونه آبها و نیز حل مشکل کم آبی جهت فعالیتهای کشاورزی در منطقه به شمار می آید.. نتایج نشان داد که در صورت احداث و راه اندازی واحدهای آب شیرین کن در محدوده مطالعاتی بجستان با توجه به فیزیوگرافی منطقه و نیز شرایط آب و هوایی ذکر شده جهت دفع پسماند می توان از استخرهای تبخیر استفاده نمود.
مقدمه
در حال حاضر کشور پهناور ایران بدلیل نازل بودن ریزشهای جوی و نامناسب بودن پراکنش زمانی و مکانی آن در زمره کشورهای خشک و نیمه خشک جهان قرار دارد و همچون سایر کشورهای واقع در کمربند خشک کره زمین دچار کم آبی بوده و پیش بینی می شود که طی نیم قرن آتی از جمله 66 کشوری می باشد که از تنش کم آبی رنج خواهد برد. از طرفی با وجود منابع بزرگ آب شور مانند دریاها و با وجود منابع سطحی و زیرزمینی آب شور در مناطق کویری، صنعت شیرین سازی آب یک راه حل منطقی و مطمئن برای حل این مشکل به شمار می آید.
در حال حاضر بیش از 13000 آب شیرین کن در بیش از 120 کشور جهان مانند ایتالیا، استرالیا، اسپانیا، یونان، پرتقال، ژاپن، هند، چین، عربستان سعودی، عمان، مالتا و ... در حال بهرهبرداری است که در این بین عربستان سعودی در صدر قرار دارد بطوریکه حدود 70 درصد آب آشامیدنی کشور را تامین می نماید. با توجه به اهمیت استفاده از منابع آب شور در مناطق خشک و نیمه خشک که از این منبع آب نامتعارف برخوردار است لزوم توجه به صنعت شیرین سازی آب شور از اهمیت ویژه ای برخوردار است. با توجه به نبود مکانهای مناسب، جهت دفع پسابهای تولیدی با شورآبهای زیاد، دفع این مواد همواره یکی از بزرگترین معزلات زیست محیطی استفاده از سیستم های اب شیرین کن در مکانهای دور از دریا محسوب می شود. هدف از این مطالعات بررسی روشهای مختلف دفع پساب و ارائه راهکار مناسب برای محدوده مطالعاتی خشک بجستان می باشد.
مواد و روشها
بطور کلی حوضه آبریز محدوده مطالعاتی بجستان یکی از زیرحوضه های حوضه کویر نمک می باشد که به لحاظ آب و هوایی در قسمت جنوبی کوهستانی و دارای اقلیم خشک سرد و شمال و غرب آن منطقه ای پست و کویری می باشد که دارای اقلیم گرم و خشک است. از مشخصات بارز این منطقه رطوبت و بارندگی کم، تبخیر بالقوه فوق العاده زیاد و اختلاف زیاد درجه حرارت در فصول تابستان و زمستان و در طول شبانه روز است.
متوسط دمای سالیانه 16/25 و حداکثر مطلق دما 43/5 درجه سانتی گراد می باشد و میزان تبخیر در منطقه بسیار بالا و در حدود 2885 میلیمتر گزارش شده است. وسعت این حوضه 4135 کیلومترمربع می باشد که 3366 کیلومتر مربع از آن را دشت - دشت و کویر - و مابقی آن را ارتفاعات تشکیل می دهد. این حوزه در حد فاصل زونهای ایران مرکزی و کویر لوت واقع شده است. این محدوده فاقد رودخانه دائمی بوده و تنها انشعاباتی که از ارتفاعات شرقی سرچشمه می گیرند در سطح دشت در فصلهایی از سال جریان دارند.
روشهای مختلف شیرین سازی آب
فن آوری حرارتی و فن آوری غشایی دو تقسیم بندی کلی برای روشهای شیرین سازی و نمک زدایی هستند که اجزای آنها به اختصار در جدول1 ارائه شده است . فن آوری های حرارتی، همچنانکه از نامشان پیداست، با استفاده از فرآیند تقطیر، گرمای آب شور را گرفته و بخار متراکم شده را برای تولید آب خالص، جمع آوری می کنند. تکنولوژی های حرارتی، به دلیل بالا بودن هزینه، کمتر برای نمک زدایی آبهای شور - brackish water - استفاده می شوند. بسته به نوع روش تقطیر، این فرآیند را می توان به سه قسمت: تقطیر چند مرحله ای ناگهانی - MSF - ، تقطیر چند مرحلهای - MED - و تقطیر بخار متراکم شده - VCD - تقسیم بندی کرد.
از معایب روشهای حرارتی می توان به بالا بودن مصرف انرژی و باتبع آن افزایش هزینه های سیستم و نیاز داشتن به دانش کافی جهت استفاده از این تکنولوژی اشاره کرد از مزایای این روش می توان به اتوماتیک بودن و نیاز کمتر به نیروی انسانی و فن آوری تولید آب با کیفیت بالا، رانام برد. انرژی مورد نیاز روش حرارتی را می توان با فرایندهای دیگر، از قبیل استفاده از انرژی حرارتی برق نیروگاه، ترکیب و تامین کرد. فن آوری های غشایی به دو دسته بزرگ الکترودیالیز و الکترودیالیز معکوس و اسمز معکوس - RO - و نانوفیلتراسیون - NF - تقسیم بندی می شود.
هر دو فرآیند اسمز معکوس و الکترودیالیز پیش از آنکه به کار برده شوند نیازمند تصفیه زیاد هستند. به طور کلی اسمز معکوس نسبت به الکترودیالیز جریانی با کیفیت بهتر ایجاد می نماید اگر چه هزینه عملیاتی آن نیز بیشتر است. هر دو فرآیند اسمز معکوس و الکترودیالیز تولید جریان پسابی می نمایند که ممکن است 10 تا 25 درصد جریان آب ورودی را تشکیل دهد. یک واحد نمک زدایی ROاساساً از چهار سیستم اصلی زیر تشکیل شده است:
الف - سیستم پیش تصفیه
ب - پمپهای فشار قوی
ج - سیستم های غشایی
د - ایستگاه تصفیه
پیش تصفیه در RO، به دلیل اینکه سطوح غشاها باید تمیز باقی بماند، خیلی مهم است. در پیش تصفیه ممکن است از فرایندهای غشایی مثل میکروفیلتراسیون - MF - و اولترافیلتراسیون - UF - نیز استفاده شود. انتخاب یک فرایند پیش تصفیه خاص بر اساس تعدادی از فاکتورها، مثل خصوصیات کیفی آب تغذیه کننده، فضای قابل دسترس، تجهیزات غشاء RO و غیره میباشد. پمپهای فشار قوی، فشار مورد نیاز را برای عبور آب از میان غشاء و خروج نمک فراهم می کنند.
دامنه تغییرات فشار از حدود 150 psi برای آبهای با شوری کم تا 1000-800 psi برای آبهای شور متغیر است. سیستمهای اسمز معکوس در جداسازی کل ذرات جامد محلول با بازدهی معادل 90 درصد و یا حتی بیشتر می توانند عمل نمایند. علاوه بر یونهای معدنی، غشاها، باقی مانده مولکلولهای آلی را نیز همراه با کدورت، باکتریها و ویروسها جدا می نمایند. ایستگاه تصفیه، به منظور آماده سازی آب برای توزیع استفاده میشود. این ایستگاه تصفیه ممکن است از تنظیمات PH و گندزدایی تشکیل شده باشد.
تاثیرات زیست محیطی سیستم های آب شیرین کن
مسائل زیست محیطی مرتبط با فعالیت تاسیسات نمک زدایی، یکی از فاکتورهای مهم در طراحی و بهره برداری این تاسیسات می باشد. از یک واحد نمک زدایی با کارایی بالا انتظار می رود تا قوانین زیست محیطی را در حین فعالیت خود در نظر داشته باشد. به عبارتی علاوه بر اهمیت به کم مصرف بودن و کاهش هزینه ها در مدیریت فعالیت خود نیز موثر باشد. برخی از نگرانی ها در ارتباط با این تاسیسات مربوط به مکان احداث و موقعیت قرار گیری و نیز ساختار ترکیبی آب ورودی و غلظت پساب خروجی می باشد. پتانسیل آلودگی آب زیرزمینی به واسطه خطر حفاری در هنگام کار گذاری پمپهای آب خوراک نیز یکی دیگر از نگرانی ها در این ارتباط می باشد. نشت از لوله های انتقال آب به تاسیسات نمک زدایی و غلظت بالای نمک خروجی در صورت نشت به آب زیرزمینی باعث ایجاد خسارت به آبخوان می گردد.
نزدیک بودن به مراکز جمعیتی نیز یکی از فاکتورهای قابل بررسی در احداث اینگونه تاسیسات می باشد. بسیاری از سایت های نمک زدایی دارای تولید صدای خیلی زیاد و نیز عاملی در تولید و نشر گازهای گلخانه ای می باشند. به عنوان مثال تاسیسات نمک زدایی به روش اسمز معکوس به دلیل استفاده از پمپهای فشار قوی می توانند تا 90 دسی بل صدا تولید کنند این در حالی است که آلودگی صوتی ناشی از سیستمهای تقطیر بسیار کمتر است مهمترین اثرات مضر ناشی از فعالیتهای تاسیسات آب شیرین کن بر اتمسفر، اثرات غیر مستقیم آن شامل استفاده از منابع
انرژی جهت پیشبرد این فرایند ها می باشد.
فعالیتهای نمک زدایی، فرایندهایی فشرده در مصرف انرژی بوده و باید به این نکته توجه داشت که یکی از موانع بزرگ در فرایندهای نمک زدایی، بالا بودن مصرف انرژی در آنها می باشد. 90 درصد این انرژی بصورت مکانیکی و گرمایی برای روشهای مختلف از جمله اسمز معکوس مصرف می گردد. انرژی الکتریکی نیز برای سیستمهای اضطراری، پمپها و تقسیم کننده ها لازم می باشد. - جدول - 2 قابل ذکر است که سهم زیادی از کل آب نمکزدایی شده در دنیا بر پایه سوختهای فسیلی تولید می شود که می تواند باعث نشر گازهایی همچون Co2، Nox و Sox در هوا گردد . گازهای گلخانه ای منتشر شده بر اثر فرایندهای نمکزدایی، در سال 2005 در حدود 44/6 میلیون تن Co2 در روز برآورد شده است. جدول 3 تحقیقات مرکانز و همکارانش را در خصوص نشر گازهای گلخانه ای نشان می دهد.
