Gėlinimas (desalinacija): procesas, metodai ir panaudojimas

Gėlinimas (desalinacija): sužinokite procesus, metodus (distiliacija, atvirkštinė osmozė) ir panaudojimą pramonėje, žemės ūkyje bei miesto tiekime.

Gėlinimas (desalinacija) – tai bet koks procesas, kurio metu iš vandens pašalinamas druskos ir kitų mineralų perteklius, kad būtų gaunamas šviežias vanduo, tinkamas gyvūnams vartoti ar drėkinti. Gėlinimo technologijos pasirinkimas priklauso nuo pradinio vandens sudėties (jūros, rūgštinio, gruntinio), reikalingo vandens kiekio ir kokybės, energetinių sąnaudų bei finansinių galimybių. Dažniausiai vanduo gėlinamas distiliavimo būdu, tačiau plačiai taikomos ir membraninės technologijos, pvz., atvirkštinio osmoso procesas.

Pagrindiniai gėlinimo metodai

• Terminis gėlinimas – vanduo kaitinamas ir garinamas; garai kondensuojami, taip atskiriant druskas. Tipai: daugiapakopė blykstinė distiliacija (MSF), daugiapakopė efektinė distiliacija (MED), garo suslėgimas (VC) ir kt.
• Membraninės technologijos – vanduo praleidžiamas pro semipermeabilines membranas. Pagrindinis metodas: atvirkštinis osmosas (RO). Taip pat naudojama elektrodializė (ED) ir naujosios technologijos, pvz., kapacitacinė dejonizacija (CDI).
• Distiliavimas/garinimas – tradicinis metodas, dažnai naudojamas kartu su terminėmis technologijomis; tinka ir sūraus, ir užteršto vandens atveju.
• Hibridiniai sprendimai – derinami terminių ir membraninių metodų privalumai, siekiant efektyvumo ir mažesnių sąnaudų.

Procesas: paruošimas ir apdorojimas

Gėlinimo įrenginys dažniausiai susideda iš kelių etapų:

• Priešapdorojimas – pašalinami kietieji dalelės, dumblas, organinės medžiagos ir mikroorganizmai (filtravimas, flokuliacija, cheminis apdorojimas), kad nebūtų užkemšamos membranos ar nepakiltų skalavimosi rizika.
• Pagrindinis gėlinimas – atliekamas pasirinkta technologija (RO, MSF, MED ir kt.).
• Poapdorojimas – remineralizacija (pridedant reikalingų mineralų), pH korekcija, dezinfekcija (pvz., chloro, UV) ir tinkamumo vartoti kontrolė.

Gautas koncentratas (druskingas likutis) vadinamas sūrymu. Jo tvarkymas yra svarbi infrastruktūros ir aplinkosaugos dalis.

Panaudojimas

• Gėrimui ir buities poreikiams – miestų vandens tiekimui vietovėse, kur trūksta geriamojo vandens iš natūralių šaltinių.
• Žemės ūkyje – kai kurios Artimųjų Rytų šalys, turinčios dideles energijos atsargas, naudoja nudruskintą vandenį drėkinimui.
• Pramonė ir energetika – procesų vandenys, garo gamyba, aušinimas.
• Tarptautiniai susitarimai ir specifiniai projektai – pvz., Jungtinėse Amerikos Valstijose sūrus vanduo gėlinamas siekiant įvykdyti sutartinius įsipareigojimus dėl upių vandens išteklių, kurie patenka į Meksiką.

Dideli projektai ir pasaulinis mastas

Gėlinimo įrenginių pasaulinis išplitimas ir pajėgumai yra dideli tose šalyse, kur trūksta natūrinių gėlo vandens išteklių. Pavyzdžiui, Saudo Arabijos vandens gėlinimo įrenginiai sudaro apie 24 % visų pasaulio pajėgumų. Didžiausia pasaulyje gėlinimo gamykla yra Jebel Ali gėlinimo gamykla (2 etapas) Jungtiniuose Arabų Emyratuose, kurioje naudojama daugiapakopė blykstinė distiliacija ir kuri gali pagaminti apie 300 mln. kubinių metrų vandens per metus.

Ekonomika ir energetika

• Gėlinimas yra energetiškai imlus procesas: modernios membraninės RO technologijos reikalingą energiją sumažino ir gali siekti kelis kWh už kubinį metrą, tuo tarpu terminės technologijos paprastai reikalauja daugiau energijos. Konkretūs skaičiai priklauso nuo vandens druskingumo ir technologijos efektyvumo.
• Didžiausias kaštų komponentas – energija; mažinant energetines sąnaudas (pvz., atsinaujinančių energijos šaltinių panaudojimu) gerokai pagerėja gėlinimo projektų tvarumas.
• Didžiojo masto objektai turi dideles pradines kapitalo sąnaudas, tačiau vieneto (m3) kaina mažėja didėjant pagaminto vandens kiekiui.

Privalumai ir trūkumai, poveikis aplinkai

• Privalumai: suteikia patikimą šviežio vandens šaltinį, ypač sausose, salose ar smarkiai urbanizuotose teritorijose; gali užtikrinti vandens tiekimą nepriklausomai nuo klimato svyravimų.
• Trūkumai ir rizikos: aukštos energetinės sąnaudos, brangios įrenginių statybos ir eksploatacijos išlaidos; technologijų atliekos – sūrus sūrymas, cheminių medžiagų likučiai, padidinta druskingumo ir temperatūros zona išmetimo vietoje, kas gali pakenkti jūros ekosistemoms.
• Aplinkosaugos problemos: brangiojo sūrymo šalinimas (pvz., į jūrą, povandeninius nuotekų šulinukus, arba taikant zero liquid discharge sprendimus), poveikis žuvų ir koralų buveinėms, cheminės medžiagos iš valymo procesų.

Tvarumo sprendimai ir inovacijos

• Integracija su atsinaujinančiais energijos šaltiniais (vėjas, saulė) gali ženkliai sumažinti anglies dvideginio emisijas ir eksploatacines išlaidas.
• Briaunos šalinimo ir valymo technologijos – giluminis sūrymo išskyrimas, giluminis natūralus atskyrimas, gręžiniai ar specialios difuzijos sistemos, taip pat zero liquid discharge (ZLD) sprendimai, kurie siekia išvengti skysčių išmetimo į aplinką.
• Naujos membranos medžiagos (pvz., pažangios polimerinės membranos, nanotechnologijos, grafenas) ir pažangios sąnaudų mažinimo priemonės (energetiniai atkūrimo įrenginiai RO linijose) didina efektyvumą.
• Mažos apimties ir buitinių RO sistemų plėtra leidžia tiekti geriamąjį vandenį atokiose vietovėse, laivuose ar kaimų bendruomenėse.

Reglamentavimas ir kokybė

Gėlinimo produktas privalo atitikti vietinius ar tarptautinius kokybės standartus, kad būtų saugus gerti ir tinkamas naudojimui. Tai apima cheminius rodiklius, mikrobiologinę saugą bei mineralinį kiekį. Planuojant gėlinimo projektą būtina atlikti aplinkosauginę studiją ir numatyti priemones, kaip bus valdomas sūrymas bei sumažintas poveikis aplinkai.

Gėlinimas – svarbi priemonė sprendžiant vandens trūkumo problemas, tačiau jos diegimas turi būti subalansuotas su energetinėmis, ekologinėmis ir ekonominėmis sąnaudomis. Tinkamai parinktos technologijos, efektyvus energijos naudojimas bei atsakingas sūrymo tvarkymas leidžia pasiekti ilgalaikį ir tvarų vandens tiekimą.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra vandens gėlinimas?

K: Kaip dažniausiai vyksta gėlinimas?

K: Kokie yra kiti gėlinimo būdai?

K: Koks yra pagrindinis gėlinimo tikslas?

K: Kas atsitinka druskai gėlinimo metu?

K: Kodėl sūrus vanduo gėlinamas Jungtinėse Valstijose?

K: Kurioje šalyje yra daugiausia gėlinimo įrenginių pasaulyje?

Paieška pagal raidę