مقدمه

نمک زدایی آب کشاورزی در مناطق دریایی چالش های بزرگی را در این خصوص به وجود آورده است. که در صورت حل این مشکلات افق هایی را برای آینده مدیریت آن در این نواحی روشن می سازد. در این تحقیق و مطالعه، هدف، بررسی تاثیرات نفوذ آب دریا در مناطق با زمین های پست و ارائه راه حل های احتمالی برای رفع آن می باشد.

از تاثیرات منفی شوری آب، کاهش تولیدات کشاورزی به ویژه از طریق کاهش عناصر مواد مغذی مانند نیتروژن و فسفر می باشد. عموما جهت کشت برنج، زمین های ساحلی و پست را به آن اختصاص می دهند. که عمدتا محصولات به دلیل پدیده پیشروی آب دریا (Seawater Intrusion) دچار نابودی می شوند.

mekong3 300x191 - نمک زدایی آب کشاورزی در مناطق دریایی

کشور ویتنام از کشور های در حال توسعه ای است که ۱۶.۳۲% از تولیدات ناخالص بومی آن به کشاورزی اختصاص داده شده است. در نتیجه بحث پدید ه ی پیشروی دریا که این کشور دارای دلتاهای بسیاری جهت کشاورزی می باشد، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. همچنین اخیرا وضعیت زمین های برنج به دلیل خشکسالی تشدید شده و میزان محصولات به شدت کاهش یافته است.

نمونه ای از شوری رود های تحت تاثیر پدیده پیشروی آب دریا

طبق آخرین یافته ها، دلتای رود Mekong در ویتنام تحت تاثیر تغییرات آب و هوایی، بیش از ۷۵% استان ها تحت تاثیر پدیده پیشروی دریا قرار گرفته اند. شوری آب رودخانه تاحدود ۳۰ گرم بر لیتر در سال ۲۰۱۶ اندازه گیری شده بود. در حالی که، مقاوم ترین گونه های برنج تا سقف ۳-۴ گرم بر لیتر را می توانند تحمل کنند. این چالش های نوظهور، ناشی از رژیم های جریانی متغیر، جذر و مد و تبخیر آب زمین کشاورزی می باشد.

از این رو از روش های مختلف نمک زدایی آب کشاورزی جهت رفع این معضل استفاده شده است. روش های به کار رفته عبارت بودند از: اسمز معکوس (RO)، نانوفیلتراسیون، الکترودیالیز، رزین های یونی، فرآیند های الکتروشیمیایی و تقطیر گرمایی. روش اسمز معکوس از میان روش های موجود، بیشترین پتانسیل را در عملکرد تصفیه و نیز از جهات اقتصادی داشته است. لازم به ذکر است که علاوه بر روش های نمک زدایی می توان از پساب تصفیه شده از فاضلاب در مصارف کشاورزی بهره برد.

Desalination of brackish water for agriculture challenges and future perspectives for seawater intrusion areas in Vietnam 1024x491 - نمک زدایی آب کشاورزی در مناطق دریایی
مقایسه شوری آب رود های دلتا Mekong در سه دیتای مختلف: مقدار میانگین، مقدار حداکثری در طول تاریخ و مقدار در ۲۰۱۶. (برای رودهای VC: Vam Co, VCD: Vam Co Dong, VCT: Vam Co Tay, H: Ham Luong, CC: Co Chien, H: Hau, CL: Cai Lon)

تکنولوژی های موجود برای نمک زدایی آب کشاورزی در مناطق دریایی

اسمز معکوس (RO)

فلسفه استفاده از دستگاه های آب شیرین کن به روش RO از شعار ایالات متحده، ((بیابان را سبز کن)) نشأت می گیرد. اخیرا کشورهایی بوده اند که آب حاصل از نمک زدایی با اسمز معکوس را به عنوان منبع اصلی آب کشاورزی به کار برده اند. به عنوان مثال: اسپانیا ۱,۴۰۰,۰۰۰m3/day تولید آب شیرین توسط اسمز معکوس دارد که ۲۲% از این مقدار برای کشاورزی اختصاص داده می شود. همچنین کشورهای کویت ۱۳% از مقدار کل ۱,۰۰۰,۰۰۰m3/day آب تولیدی، ایتالیا ۱.۵% از ۶۴,۷۰۰m3/day و بحرین ۰.۴% ۶۲,۰۰۰m3/day را در مصارف کشاورزی استفاده می کنند.

روش اسمز معکوس برخلاف سایر روش ها برای محدوده های وسیعی از شوری (TDS)، از ۲۵۰۰ تا ۳۵,۰۰۰ میلی گرم بر لیتر (ppm)، برای مصارف کشاورزی و آشامیدنی مناسب است. در مناطق دریایی که به آب شیرین دسترسی ندارند، آب حاصل از RO هم کیفیت مناسب را دارد و هم به دلیل هزینه های بهره برداری به نسبت پایین، مقرون به صرفه ترین روش ممکن در طولانی مدت خواهد بود. هزینه بهره برداری در RO بسته به هزینه مصرف انرژی به خصوص برق در هر کشوری بستگی دارد که می تواند متغیر باشد.

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد آب شیرین کن ها به لینک های زیر مراجعه فرمایید:

اسمز معکوسآنتی اسکالانتآب شیرین کن کشاورزیتصفیه آب صنعتیتصفیه آب نیمه صنعتی

نانوفیلتر

روش نانوفیلتراسیون (NF) بر اساس فرآیند غشایی با منافذ با سایز بین ۰.۵ تا ۱.۵ نانومتر عمل می کند. این روش قدرت حذف نمک بالا و قابلیت خروج آب با فلاکس بالا که تحت فشار پایین می تواند عمل کند. البته نانوفیلترها به دلیل هزینه بالای آنها، به عنوان پیش تصفیه قبل از RO استفاده می شوند تا هم کیفیت خروجی را بالا ببرند و هم عمر ممبران ها را با کاهش گرفتگی آن ها طولانی تر کنند.

الکترودیالیز

الکترودیالیز (ED) یک فرآیند غشایی است که در آن یون ها از طریق غشاهای انتخاب پذیر تبادل یون توسط اختلاف پتانسیل موجود جداسازی می شوند. این روش معمولا برای تصفیه آب های لب شور با شوری پایین به منظور ایجاد استاندارد خروجی آب آشامیدنی استفاده می شود. همچنین این روش هزینه بهره برداری نسبتا بالایی دارد.

رزین های تبادل یونی

روش تبادل یونی (IX) جهت تصفیه، جداسازی و رفع آلودگی یون های موجود در محلول های آبی و سایر محلول های یونی توسط رزین های تبادل یونی مناسب، به کار گرفته می شود. این روش ریکاوری بسیار بالایی دارد و کیفیت آب خروجی بالا، انرژی مصرفی پایین و فعالیت های عمرانی پایین از مزایای این روش می باشد. البته به دلیل نیاز به مواد شیمیایی جهت احیای تبادلگر های یونی، هزینه بهره برداری بسیار بالایی در نمک زدایی آب کشاورزی دارد. عموما این روش صرفا به عنوان یک پیش تصفیه، جهت حذف یون های آلی و غیر آلی که سبب گرفتگی ممبران می شوند، مناسب می باشد.

دفع پساب تغلیظ شده

تخلیه آب تغلیظ شده از دستگاه نمک زدایی آب کشاورزی

از چالش های موجود در صنایع نمک زدایی، تخلیه محلول تغلیظ شده به محیط زیست و عواقب آن است. که این محلول می تواند حاوی غلظت بالایی از نمک ها و فلزات سنگین باشد. استراتژی های مختلفی در مدیریت پساب تغلیظ شده از جمله به حداقل رسانی دبی پساب، استفاده مستقیم از آن و یا دفع مستقیم آن وجود دارند.

جهت به حداقل رسانی دبی پساب تغلیظ شده، از روش های پیش تصفیه شیمیایی برای حذف یون هایی مانند کلسیم، منیزیم، باریم و استرانسیم به کار می روند. علاوه بر این، از این پساب تغلیظ شده می توان به عنوان یک منبع با ارزش برای تولید نمک های معدنی، فلزات و مواد شیمیایی بهره برد. در نتیجه ی احیای نمک از محلول تغلیظ شده، ارزش اقتصادی فرآیند نمک زدایی آب کشاورزی را بالا می برد.

نتیجه

طبق مطالعات صورت گرفته، روش های مذکور به منظور نمک زدایی آب کشاورزی عموما طول عمر تا حدود بیش از ۱۰ سال دارند به جز رزین های تبادل یونی که صرفا تا ۲ سال عملکرد بهینه دارند. سیستم های RO در حداکثر ریکاوری شیرین سازی کمترین مقدار را دارند که البته برای ریکاوری های بالا در سایر روش ها هزینه های بسیار بالایی باید صورت گیرد. برای مصارف کشاورزی عموما از منابع آب چاه (عمدتا در محدوده ۲۵۰۰ تا ۳۰۰۰ میلی گرم بر لیتر) استفاده می شود که هزینه در تصفیه را به نسبت پایین می آورد و می توان از روش های مختلف یک مورد مناسب را با توجه به شرایط موجود انتخاب کرد. اما در مناطق دریایی مانند دلتای Mekong کشاورزان مجبور به استفاده از منابع با شوری بالا هستند که در این شرایط صرفا RO جوابگوی نیازشان خواهد بود.

:Source

Desalination of brackish water for agriculture: Challenges and future perspectives for seawater intrusion areas in Vietnam

وبلاگ های مرتبط با نمک زدایی آب کشاورزی در مناطق دریایی:

تصفیه آب کشاورزی

تصفیه آب صنعتی چیست؟

راندمان ممبران های دستگاه آب شیرین کن

فروش آنتی اسکالانت برای رفع گرفتگی ممبران های آب شیرین کن

این صفحه را به اشتراک بگذارید