دسترسی به آب آشامیدنی تمیز و ایمن همچنان یک چالش حیاتی جهانی است، به ویژه برای جمعیت ساکن در مناطق دور افتاده. تاسیسات تصفیه آب سنتی اغلب از نظر اقتصادی غیر قابل استفاده در این مناطق به دلیل هزینه های بالا سرمایه، زنجیره تامین پیچیده و نیاز به عملیات مداوم تصفیه آب - سازگار، نقطه استفاده از گیاهان کوچک یا کوچک - یک جایگزین عملی و گسترده از این سیستم های درمانی معمولی را فراهم می کند.

اصول فیلتر حرارتی

غشای یک مانع نازک و نیمه قابل استفاده است که به طور انتخابی اجازه می دهد برخی از مواد را به هنگام حفظ دیگران منتقل کنید.در تصفیه آب، غشایها مهندسی شده اند تا ذرات، میکروارگانیسم ها و تنظیمات حل شده را بر اساس محرومیت اندازه، دفع مجدد آب، یا مکانیسم های تزریق solubility-cuoxy، فشار یا غلظت گرادینت است. [WHO]

انواع تکنولوژی های حرارتی در سیستم های غیرمتمرکز

برنامه های تصفیه آب غیرمتمرکز در درجه اول از چهار فرایند غشای فشار استفاده می کنند که هر کدام برای پروفایل های مختلف و منابع آب مناسب هستند.

میکروفیلیتاسیون (MF) و Ultrafiltration (UF)

میکروفیلات اندازه منافذ بین 0.1 تا 10 میکرومتر را به کار می گیرد، به طور موثر حذف جامد معلق، باکتری ها و پروتوزوتا مانند Giardia و Cryptosporidium. غشای Ultrafiltration منافذ کوچکتر (0.001 تا 0.01 میکرومتر)، قادر به رد ویروس ها، colloids و مولکول های آلی بزرگتر و فیبرو در حال کار با استفاده از آن ها از فشار های سطح آب نسبتاً جامد (5 تا 5) و یا سیستم های کم بهره وری پایین است.

نانوتاسیون (NF) و اسموز معکوس (RO)

نانوتففف شکاف بین UF و RO را با اندازه های منافذ در اطراف ۰.۰۰ میکرومترها هماهنگ می کند. NF برای نرم کردن آب (در حال حرکت یون های تقسیم شده مانند کلسیم و منیزیم) و رد برخی از آلاینده های آلی معکوس از تنگ ترین غشای استفاده می کند (pores (FLT:0NSF [F]

برنامه ها و ادغام در سیستم های غیرمتمرکز

در پیکربندی های غیرمتمرکز، غشایها اغلب به واحدهای فشرده اسکی-mount شده یا دستگاه های قابل حمل که می توانند به سرعت مستقر شوند، یکپارچه می شوند:

  • (فَلَهُمْهُمْهُمْهُمْهُمْهِهُمِهُمِهُمِهُواِهُمِهُواِهُواِهُواِهُواِهُمِهُواِهُمِهُواِهُواِهُواِهُواِهُواِهُواِهُمِهُواِهُواِهُواِهُواِهُواِهُواِهُواِهُوا مِهُواِهُواِهُواِهُواِهُواِهُواِهُواِهُوا مِهُمْهُواِهُواِهُمِهُوا مِهُمِهُمِهُواِهُواِهُواِهُمِهُمِهُمِهُمِنَهُواِهُواِهُمِهُواِنَهُمِهُواِهُ
  • گیاهان در مقیاس متوسط: سیستم های RO خورشیدی قادر به تولید چند صد لیتر در ساعت برای یک روستا.
  • کیت پاسخ اضطراری: دستگاه های غشایی که توسط سازمان های بشردوستانه در مناطق فاجعه استفاده می شود.
  • سیستم های برداشت آب راین (Rainwater) : یا غشای UF برای جمع آوری آب باران برای استفاده از ظروف.

به عنوان مثال، Watson-Marlow Neuro Technology Group سیستم های پمپ های تکنال را که غشایی را در تاسیسات دور از راه دور تغذیه می کنند، بدون آلودگی از مهر و موم پمپ، جریان دقیق را حفظ می کند.

مزایای تکنولوژی حرارتی برای مناطق دور افتاده

سیستم های غیرمتمرکز مبتنی بر لایه، مزایای متمایزی را در مورد درمان های معمولی ارائه می دهند که در محیط های خارج از شبکه یا کم ساختار مستقر می شوند:

طراحی های Compact و PNP

ماژول های حرارتی ذاتاً جمع و جور هستند – یک عنصر مارپیچی-wound RO می تواند هزاران لیتر در روز را درمان کند در حالی که در یک مسکن ۴ اینچ مناسب است، این اجازه می دهد تا سیستم ها توسط وسایل نقلیه کوچک یا حتی حیوانات بسته به مناطق کوهستانی یا جزیره حمل شوند.

بهره وری انرژی و ادغام تجدید پذیر

غشای کم فشار (MF/UF) تنها به 0.2-0.5 کیلووات ساعت در هر متر مکعب آب نیاز دارد، هنگامی که همراه با پانل های فتوولتائیک و ذخیره سازی باتری، آنها می توانند به طور کامل از شبکه خارج شوند تا فرآیندهای RO فشار بالاتر، دستگاه های بازیابی انرژی (مانند مبدل) می توانند مصرف انرژی را تا 60٪ کاهش دهند، و RO-قدرت خورشیدی یک گزینه مناسب برای مناطق دور افتاده یا بیابانی است.

حذف مواد شیمیایی بالا بدون مواد شیمیایی

این لایه ها به حذف فیزیکی پاتوژن ها و ذرات، کاهش یا از بین بردن نیاز به ضدعفونی کننده هایی مانند کلر می پردازد، این تدارکات شیمیایی را کاهش می دهد و از تشکیل محصولات جانبی مضر ضد عفونی جلوگیری می کند.

کیفیت آب پایدار

برخلاف درمان شیمیایی که می تواند تحت تاثیر pH، دما یا عملگر قرار گیرد، فیلتراسیون غشایی یک مانع فیزیکی ثابت را فراهم می کند، هنگامی که به درستی عمل می کند، کیفیت نفوذ بسیار قابل پیش بینی است.این قابلیت اطمینان زمانی حیاتی است که عواقب سلامتی شکست درمان شدید است.

چالش های عملیاتی و استراتژی های مالی

علی رغم مزایای آنها، سیستم های غشایی در مناطق دور افتاده با موانع عملیاتی خاصی مواجه هستند که باید برای پایداری طولانی مدت مورد توجه قرار گیرند.

دانلود بازی The Fouling

تجمع ذرات، میکروب ها یا ترکیبات مقیاسی روی سطح غشایی – شار قرمز و افزایش استفاده از انرژی.در تنظیمات دور، دسترسی به تمیز کردن مواد شیمیایی و قطعات جایگزین ممکن است محدود باشد.

  • [[۱] [۱۰] [۱] [۱۰] [۱] [۱]] [۳]] [۳]] فیلترهای کارتریج یا رسوب برای حذف جامدات بزرگ قبل از غشا.
  • پروتکل های تمیز کردن بهینه سازی شده: به طور منظم با آب درمان شده یا اسیدهای کم غلظت، با استفاده از مواد محلی موجود مانند اسید سیریک از میوه های مرکبات.
  • [[۱] [۱۰] [۱] [۱۰] [۱] [۱۰] [۱]] [۳] [۳] [۳]] [۳] [۳]] [۳] [۳] [۳] [۳]] [۳] [۳] [برکۀ] ضدخشنده های غیب (به عنوان مثال، پلیفیزیکی که از مواد مخدر و حرام است] کاسته می کند.

قابلیت اطمینان انرژی

مناطق دور اغلب از قدرت شبکه نامنظم یا هیچ اتصال شبکه ای رنج می برند.سیستم های فتوولتائیک خورشیدی با ذخیره سازی باتری رایج ترین راه حل هستند، اما آنها نیاز به اندازه گیری مناسب برای تغییرات فصلی دارند. سیستم های هیبریدی که ترکیب خورشید با باد یا میکرو هیدرودر نیز در حال استقرار هستند.

حفظ و نگهداری و مهارت های فنی

سیستم های غشای پیچیده خواستار اپراتورهای محلی هستند که می توانند عیب یابی، تمیز کردن و جایگزینی اجزای فرسوده را انجام دهند تا به این هدف رسیدگی کنند، بسیاری از سازمان ها برنامه های آموزش دهنده را پیاده سازی می کنند و از نظارت از راه دور از طریق سنسورهای IoT استفاده می کنند.

سیستم های Brine Disposal (RO Systems)

اسمز معکوس یک جریان متمرکز brine ایجاد می کند. مناطق دور و از راه دور Inland بدون دسترسی به فاضلاب باید brine مسئولانه مدیریت کنند. Options شامل حوضچه های تبخیری، سیستم های تخلیه صفر مایع یا دیفید با کارآیی درمان شده برای سیستم های کوچک، حجم brine کم است، تبخیر در حفره های بسته یک راه حل ممکن است.

نوآوری ها و مسیرهای آینده

زمینه فناوری غشایی به سرعت در حال تکامل است، با نوآوری های ویژه مربوط به سیستم های غیرمتمرکز:

  • غشای اکسید Graphene: غشای Ultra-thin، غشای های با نفوذ بالا که می تواند انتخاب برای یون های خاص، به طور بالقوه کاهش نیازهای انرژی برای نمک زدایی.
  • مبرانیان تقطیر: یک فرایند حرارتی است که می تواند از حرارت کم درجه (به عنوان مثال، از جمع آوری کنندگان حرارتی) برای درمان آب های بسیار نمکی، با استفاده از مواد شیمیایی نزدیک صفر استفاده کند.
  • غشای الهام گرفته از Bio غشای مبتنی بر Aquaporin که کانال های آب بیولوژیکی را برای تصفیه فوق العاده کارآمد در فشارهای پایین تقلید می کنند.
  • انتقال راکتور بیوفیلم تخت (MBBR) + غشای: سیستم های یکپارچه که ترکیب درمان بیولوژیکی با فیلتراسیون غشایی، امکان حذف آلاینده های آلی و مواد مغذی در یک واحد جمع آوری.
  • غشای تمیز کننده خود: تغییرات سطح (مانند پوشش TiO2 Tiatalytic) که در هنگام نور خورشید، مواد مغذی آلی را کاهش می دهد.

این پیشرفت ها هدف کاهش مصرف انرژی، گسترش زندگی غشایی و کاهش موانع پذیرش در منزوی ترین جوامع جهان است.

نتیجه گیری

این لایه ها نقش ضروری در سیستم های تصفیه آب غیرمتمرکز را در خدمت جمعیت های دور و فقیر اشغال می کنند، توانایی آنها برای ارائه کیفیت آب امن، سازگار در بسته فشرده و کارآمد انرژی به محدودیت های اصلی زیرساخت های متمرکز می پردازد، در حالی که چالش هایی مانند کثیف کردن، دسترسی انرژی و نگهداری، ادامه نوآوری مداوم در مواد غشای، ادغام انرژی تجدید پذیر و نظارت از راه دور به طور پیوسته بر این موانع انسانی، توسعه سیستم های سرمایه گذاری و توسعه پایدار در دسترسی به جلو، و سیستم های دسترسی به دنبال توسعه سیستم های دسترسی به جلو ثابت شده در سیستم های دسترسی به آب و نظارت بر روی سیستم های دسترسی به جلو، نشان می دهد.