ตามข้อมูลของสหประชาชาติ ประชากรโลกกว่าหนึ่งในสามเผชิญกับภาวะขาดแคลนน้ำ ตัวเลขนี้ได้รับการยืนยันโดย รายงานการขาดแคลนน้ำระดับโลกของ UN Water, ซึ่งเน้นย้ำการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลตามแนวชายฝั่งว่าเป็นทางออกที่สำคัญสำหรับภูมิภาคที่ประสบปัญหาขาดแคลนน้ำ ดังนั้น การขาดแคลนทรัพยากรน้ำจืดทั่วโลกจึงส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อการพัฒนาสังคมมนุษย์ ในบริบทนี้ ความต้องการน้ำจืดอย่างเร่งด่วนของประชากรในพื้นที่แห้งแล้งและชายฝั่งที่มีน้ำจืดจำกัด ได้ผลักดันให้เกิดการพัฒนาเทคโนโลยีการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลอย่างรวดเร็ว ผ่านระบบแยกเกลือออกจากน้ำทะเลแบบ RO น้ำทะเลเค็มขมสามารถถูกเปลี่ยนเป็นน้ำจืดที่สามารถใช้ประโยชน์ได้.
ส่วนประกอบของระบบผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเลมีอะไรบ้าง?
ระบบผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเลที่มีการทำงานอย่างสมบูรณ์ประกอบด้วยส่วนหลักสามส่วน ได้แก่ การบำบัดก่อนการกรอง, หน่วยการกรองแบบย้อนกลับ, และการบำบัดหลังการกรอง. ทุกขั้นตอนมีบทบาทที่ไม่สามารถทดแทนได้.
① ขั้นตอนการบำบัดเบื้องต้นใช้เทคโนโลยีที่พัฒนาแล้ว เช่น การกรองด้วยทรายควอตซ์และการดูดซับด้วยถ่านกัมมันต์ เพื่อกำจัดอนุภาคตะกอน สารคอลลอยด์ และสารมลพิษอินทรีย์ออกจากน้ำทะเล ป้องกันการอุดตันหรือการอุดตันของโมดูลเมมเบรนในขั้นตอนถัดไป.
② หน่วยการกรองแบบย้อนกลับ (Reverse Osmosis Unit) คือ “โซนกำลังหลัก” ของระบบ. ปั๊มความดันสูงเพิ่มแรงดันน้ำทะเลให้ถึง 6 ถึง 8 MPa, ให้กำลังที่จำเป็นสำหรับกระบวนการกรองแบบย้อนกลับ. โมดูลเมมเบรนแยกโมเลกุลของน้ำออกจากสิ่งสกปรก.
③ ขั้นตอนหลังการบำบัดจะปรับค่า pH และเติมแร่ธาตุที่เหมาะสมเพื่อเพิ่มรสชาติของน้ำให้ดีที่สุด โดยมั่นใจว่าน้ำที่ปล่อยออกมานั้นเป็นไปตามมาตรฐานน้ำดื่ม.
เมื่อเปรียบเทียบกับการกลั่นแล้ว ระบบการแยกเกลือออกจากน้ำแบบโรมีข้อแตกต่างอย่างไรบ้าง?
ประการแรก การกรองแบบออสโมซิสย้อนกลับและการกลั่นแบบดั้งเดิมมีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญในด้านแรงขับเคลื่อนหลักและกระบวนการแปรรูปสำหรับการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล.
ระบบแยกเกลือด้วยวิธี RO: ขับเคลื่อนด้วยแรงดัน (เพิ่มแรงดันเป็น 6-8 เมกะพาสคาลโดยปั๊มแรงดันสูง) โดยใช้เยื่อกรองกึ่งซึมผ่านได้ที่มีขนาดรูพรุน 0.1 นาโนเมตร เพื่อดักจับไอออนของเกลือและสิ่งปนเปื้อนต่างๆ ปล่อยให้เฉพาะโมเลกุลของน้ำผ่านไปได้เท่านั้น จึงเกิดการแยกออกจากกันกระบวนการ: การเตรียมก่อนการบำบัด (การกำจัดสิ่งสกปรกด้วยทรายควอตซ์/คาร์บอนแอคทิเวเต็ด) → การอัดแรงดันด้วยปั๊มความดันสูง → การแยกด้วยโมดูลเมมเบรน (การซึมผ่านของโมเลกุลน้ำ, การดักจับสิ่งสกปรก) → การบำบัดหลังการบำบัด (การปรับค่า pH/การเติมแร่ธาตุ).
การกลั่น: ใช้ความร้อนเป็นพลังงานในการให้ความร้อนกับน้ำทะเลจนถึงจุดเดือด ทำให้เกิดการระเหย และใช้ความแตกต่างของจุดเดือดระหว่างน้ำและเกลือเพื่อแยกออกจากกัน กระบวนการ: การอุ่นน้ำทะเลล่วงหน้า → การให้ความร้อนจนถึงจุดเดือด → การควบแน่นไอน้ำเป็นน้ำจืด → การเก็บรวบรวม.
ประการที่สอง เมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลแบบดั้งเดิมที่ใช้การกลั่น, เทคโนโลยีการกรองน้ำแบบรีเวิร์สออสโมซิส ให้การประหยัดพลังงานอย่างมีนัยสำคัญ.
การกลั่นน้ำทะเลต้องใช้ความร้อนจนน้ำทะเลถึงจุดเดือด ซึ่งทำให้มีค่าใช้จ่ายด้านพลังงานสูงมาก ในทางกลับกัน การกรองน้ำทะเลด้วยระบบรีเวิร์สออสโมซิสใช้เพียงแรงดันในการแยกน้ำออกจากกันเท่านั้น ซึ่งใช้พลังงานน้อยกว่าการกลั่นน้ำทะเลถึงหนึ่งในสี่.
เมมเบรนระบบรีเวิร์สออสโมซิสไม่เพียงแต่มีคุณสมบัติต้านการสะสมสิ่งสกปรกที่แข็งแกร่งขึ้นเท่านั้น แต่ยังมีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นจาก 2-3 ปีในอดีตเป็นมากกว่า 5 ปี ซึ่งช่วยลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาระบบได้อย่างมีนัยสำคัญ.
ปัจจุบัน โรงงานผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเลด้วยระบบรีเวิร์สออสโมซิสที่ใหญ่ที่สุดในโลก คือ โรงงานผลิตน้ำจืดจูเบลในซาอุดีอาระเบีย สามารถผลิตน้ำจืดได้ถึง 1.4 ล้านลูกบาศก์เมตรต่อวัน ซึ่งเป็นการรับประกันที่มั่นคงสำหรับการผลิตน้ำและน้ำใช้ในครัวเรือนของประชาชนหลายล้านคน.
ข้อเสียของระบบกำจัดเกลือด้วยวิธีรีเวิร์สออสโมซิสคืออะไร?
แม้จะมีข้อได้เปรียบที่สำคัญ ระบบการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลแบบโรตารียังคงเผชิญกับความท้าทายที่เร่งด่วนหลายประการ.
ตัวอย่างเช่น การปล่อยน้ำเข้มข้นที่มีปริมาณเกลือสูงโดยตรงซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล อาจส่งผลกระทบในทางลบต่อระบบนิเวศทางทะเลบริเวณชายฝั่ง ปัจจุบัน อุตสาหกรรมได้ลดผลกระทบนี้ลงในระดับหนึ่งแล้วโดยใช้วิธีการต่างๆ เช่น การเจือจางน้ำเข้มข้นก่อนปล่อย และการนำกลับมาใช้ใหม่ร่วมกับอุตสาหกรรมเคมีเกลือ.
นอกจากนี้ ในภูมิภาคที่เชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นแหล่งพลังงานหลักในการผลิตไฟฟ้า การดำเนินงานของระบบจะก่อให้เกิดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ทางอ้อม ดังนั้น สถาบันวิจัยทั้งในประเทศและต่างประเทศจึงได้ส่งเสริมการบูรณาการระบบพลังงานแสงอาทิตย์กับการผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเล โดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์ที่สะอาดเป็นแหล่งพลังงานสำหรับระบบ และบรรลุการผสานประโยชน์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมระหว่างการพัฒนาทรัพยากรน้ำกับการใช้พลังงาน.
สรุป
ระบบ RO desalination ได้ถูกนำมาใช้แพร่หลายในหลายประเทศ รวมถึงสหรัฐอเมริกา, แคนาดา, และเปรู ทั้งในประเทศและระหว่างประเทศ ด้วยการนวัตกรรมอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีวัสดุเมมเบรน ระบบนี้จะไม่เพียงแต่มีบทบาทสำคัญมากขึ้นในความมั่นคงของน้ำประปา แต่ยังให้บริการน้ำจืดที่มั่นคงและน่าเชื่อถือสำหรับสถานการณ์พิเศษ เช่น เกาะห่างไกลและเรือเดินสมุทร โดยอาศัยอุปกรณ์เคลื่อนที่แบบตู้คอนเทนเนอร์.
