הצורך הקריטי במים בטוחים בצמיחה

אסונות טבע, אזורי קונפליקט והתפרצויות המחלה חולקים איום משותף ומיידי: קריסת תשתיות מים לשתייה בטוחות. רעידת אדמה מנפץ צינורות, שיטפונות ממזהמים עם ביוב, ולחימה בכוחות שלמים למחנות זמניים ללא תברואה.

לכן ארגונים להקלה חייבים לפרוס מערכות טיפול במים מהירות, חזקות, ומסוגלים להתמודד עם איכות מים משתנה בטבע - צבים עם משקעים, מים קרקעיים מבהילים, או אפילו מים ים. סינון ממברהן עלה לחזית התגובה חירום כי הוא משלב את יכולת מוכחת להסיר ספקטרום רחב של מדבקות, מושעה מחוזקות ועד לנגיפים וממסמסמסים וירוסים אלה, אפילו ליצור אתגרים בטוחים יותר, כך, כמו גם טכנולוגיות מים.

איך מנברן פיליפטרציה עובד: פריים

בליבה, כוחות סינון קרום ממיןנים במים מזוהמים דרך מחסום דק, סמי-כי-אפשרי.המכשול מונדס עם פוגרים מיקרוסקופיים שחוסמים פיזית ממזהמים תוך מתן מולקולות מים לעבור.העיקרון פשוט, אבל ההנדסה מתוחכמת: מלמברנס מיוצרים מפולימרים או קרמיקה ומ מסודרים במודולים - אלמנטים של פיראטיות-פו, להקות חלוליות, או מנפחים, בתוך משטח קומפקטי.

יעילותו של membrane תלויה בגודל הנקבוביות הגדולות (מיקרו-חדירה) חלקיקים וחיידקים מסוימים, בעוד נקבובות קטנות (הסתננות) לתפוס וירוסים ומולקולות גדולות יותר. pres חזק (nanofiltration ו-osmosis הפוכה) יכולים לדחות מלחים, מתכות כבדות, וכימיקלים אורגניים רבים של מערכות חירום להשתמש שלבים מרובים של סינון מים המיוצרים על ידי רצף מים סגסוגת מים קדמית לעתים קרובות יותר.

סוגים של membranes לטיפול במים חירום

תרחישי משבר שונים דורשים טכנולוגיות קרום שונות. להלן התמוטטות של הסוגים הנפוצים ביותר המשמשים יחידות טיפול במים ניידים ופרודוקטיביים במהירות.

אוסמוזה הפוכה (RO)

osmosis membranes יש את ה pores הקטן ביותר - באופן קטי סביב 0.0001 מיקרונים - מה שהופך אותם מסוגלים להסיר מלחים, מתכות כבדות, חומרי הדברה, כמעט כל המיקרואורגניזמים.זה הופך את RO הכרחי באזורים החוף שבו מים מלוחים חודרים יש זיהו מקורות מים מתוקים, או כאשר מים ים חייב להיות מחוסנים ישירות על ידי יחידות חירום מודרני הם לעתים קרובות מופעלים על ידי דיזל, 000, אפילו , 000 , 000 , 000 , 000 , 000 דחוסים, 000 נשלטים, 000 נשלטים, 000 נשלטים, 000 נשלטים, 000 נשלטים, 000 נשלטים, 000 נשלטים, 000 נשלטים, 000 נשלטים, 000 נשלטים, 000 נשלטים, 000 נשלטים, 000 נשלטים, 000 נשלטים, 000 נשלטים, 000 נשלטים, 000 נשלטים לחץ דם נשלטים על ידי מערכת מים חמים - 000 נשלטים באופן אחראי על ידי פחמן נשלטים באופן אחראי על ידי פחמן נשלטים על ידי פחמן נשלטים על ידי פחמן נשלטים על ידי פחמן נשלטים על ידי פחמן נשלטים, 000 נשלטים על ידי פחמן נשלטים על ידי מערכת מים חמים - 000 נשלטים על ידי פחמן נשלטים על ידי פחמן נשלטים על

NF)

ננומטרה של קרום נופל בין RO ו אולטרה-חדירה בגודל של פומר, דוחה מושגים די-שוויון (calcium, מגנזיום, סולפט) ומולקולות אורגניות תוך מתן מלחים מונו-ערך (סויום, chloride) כדי לעבור.זה שימושי לרכך מים קשים להסרת חומר אורגני טבעי שיכול לגרום לבעיות טעם וריח.

אולטרסאונד (UF)

ל-UF יש פצעים סביב 0.01 מיקרונים, גדול מספיק כדי לעבור נהרות מבוזרים אבל קטן מספיק כדי לחסום חיידקים, וירוסים, ו חלקיקים. UF הוא העבודה של מערכות סינון חירום רבות כי זה מספק שולי בטיחות גבוהה נגד contaminants ביולוגיים ללא עונש אנרגיה של RORC-F הם פופולריים במיוחד: אלפי סיבים דקים הם עדיין זרם מים מחוץ ל- UFic, בעודם מים זורמים באופן קבוע, בעודם של מחסנים חשמליים אחרים יכולים להיות מ-F.

Microfiltration (MF)

(הגדלים של 0.1-10 מיקרונים) משמשים בעיקר לסינון מראש.הם מסירים חול, סילט, אצות, וציסטות פרוטזואן גדולות (כגון FLT:0GiardiaFLT:1 ו-FLT:2CryptosporidiumFLT:3).

Membrane Bioreactors (MBR) עבור מחנות הקלה מורחבת

כאשר מחנה פליטים או התיישבות זמנית חייב לפעול במשך חודשים או שנים, הביולוגיים של קרום משלבים טיפול בשפכים ביולוגיים עם סינון membrane. Raw ביוב נכנס טנק שבו מיקרואורגניזמים לעכל קונטנטים אורגניים, ו- UF או קרן המטבעה מומרו על ידי טיפול סביבתי או מנקה יותר, הם מפילטרים של מיקרובים ו מוצקות.

יתרונות מרכזיים של מערכות Membrane במבצעי הקלה

אימוץ הטכנולוגיה של membrane על ידי סוכנויות הומניטריות מונע על ידי מספר יתרונות נפרדים על שיטות טיפול קונבנציונליות כגון כלור, רתיחה, או ריצוף / חבילות פירוק.

  • (FLT:0Portability and Modular Design.FLT:1) יחידות מלמברנה מודרניות הן לעתים קרובות קטנות מספיק כדי להתאים מיכל משלוח, וכמה מכשירים בגודל תרמילא יכול לייצר מספיק מים למשפחה.מודולרית מאפשר למפעילים להוסיף או להסיר אלמנטים של קרום כדי להתאים את הביקוש המשתנה ללא החלפת המערכת כולה.
  • (ב) ⁇ (ב) ⁇ :0) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0)Broad Contaminant Removal.cioFLT:1 , בניגוד chlorine, אשר אינו יעיל נגד כמה טפילים ויכול ליצור חומרים מזיקים לחיטוי, membranes פיזית להסיר פתוגנים ללא קשר לפרופיל ההתנגדות שלהם.
  • (FLT:0)Low Chemical Additives.FreaLT:1 , כי סינון הוא פיזי, מערכות membrane דורש מינון כימי מינימלי (לעתים קרובות רק כמות קטנה של כלור או אור UV להגנה על שאריות) זה מקטין עלויות לוגיסטיקה ואת הסיכון של שפך כימי באזורים רגישים לסביבה.
  • (FLT:0) איכות עקבית.FLT:1 שינויים בהפרעות מים גולמיים - המוגן במהלך גשם כבד או לאחר רעידות אדמה - יכול להציף מבהרות ופילטרים קונבנציונליים.מערכות Membrane לשמור על איכות כמעט בלתי סבירה כי המחסום קבוע ובלתי מושפע על ידי תנודות זרם.

אתגרים מעשיים

למרות החוזקות הללו, מערכות קרום מתמודדות עם מכשולים בעולם האמיתי בהגדרות חירום.הבנת האתגרים הללו חיונית עבור מתכננים ומפעילי שדה.

אנרגיה וצריכת

osmosis הפוכה דורש כוח יציב, אמין במחנות מרוחקים, גנרטורים דיזל נפוצים אבל דורשים שיירות דלק כי ניתן לשבש על ידי קונפליקט או מזג אוויר. מערכות RO המופעלות על ידי השמש התבגרו באופן משמעותי בשנים האחרונות; חברות כמו FLT:0Evoqua Water TechnologiesFLT:1 מציעים יחידות מקוטבות עם לוחות ומחסני סוללות משולבים, אך RO עדיין צורך סולארי של לפחות ארבע שעות אור השמש כדי לשמור על גבי אור השמש, לעתים קרובות, או על פני שעות לחץ אוויר קצר.

מנברן מתפתל וניקוי

נפיחות - הצטברות של חלקיקים, ביו-סרטים, או מינרל בקנה מידה על פני השטח membrane - היא הגורם הנפוץ ביותר לאובדן ביצועים. Prefiltration ו-Backwashing תקופתי להפחית את זה, אבל בסופו של דבר, ניקוי כימי נדרש.In, הזמינות של ניקוי כימיקלים (חומצה נפילה, sodium oxide, או הרתעה קניינית) יכול להיות לא עקבי.

עלויות ולוגיסטיקה של Consumables

אלמנטים של Membrane יש תוחלת חיים סופית (בדרך כלל שלוש עד שבע שנים בתנאים אידיאליים, אבל הרבה יותר קצר במים מאתגרים), והחלפתם יכולה להיות יקרה ארגוני סיוע לעתים קרובות לנהל משא ומתן על הסכמי רכישה גדולים עם יצרנים כגון DuPont Water Solutions או Pall Corporation. בנוסף, המודולים הם שבריריים: מלמברנס חלולים-מברי יכול לחטוף או להתכווץ במהלך תחבורה, ספירלה קשה אלמנטים יכול להיות מחוספסת או חסום אם הם בלחץ אווירי לחץ אווירי.

« « « « ⁇ ⁇ ⁇

מערכות RO מייצרים זרם גדול שיכול לפגוע באדמה וממים קרקעיים רדודים אם משוחררים באופן לא הולם. במחנות זה עניין רציני; את העודף חייב להיות מוקרן בדמות מקוות, טנדר, או מלוטש. כמה חדשים יותר אפס-ליויד-דיסק-דיס-דיסק-דיסקוריד טכנולוגיות מתעוררות אך נשארים רגישים מדי אנרגיה עבור מערכות שדה UF ו-MF, פשוט יכול להיות מרוכז כמו פסולת.

רשימות קריאה בהן מופיע וסיפורי הצלחה

מערכות Membrane הוכיחו את הערך שלהם בכמה מהסביבות המאתגרות ביותר על פני כדור הארץ.

לאחר רעידת האדמה של האיטי 2010, חיל הצבא האמריקאי של מהנדסים וכמה ארגונים לא ממשלתיים הפרו את ה-FLT:0reverse osmosis Water purification יחידות (ROWPUs) 1 אשר הפיקו מאות אלפי גלונים של מים נקיים ליום מבארות מזוהמות ונהרות.היחידות, שנבנו למפרטים צבאיים, מוכלות על ידי אנשי צוות עם הכשרה טכנית מינימלית, היו מופחתים באופן דרמטי.

במשבר העקירה הסורי, תוכנית המזון העולמית וסוכנות הפליטים של האו"ם (UNHCR) התקינה מערכות UF המיכליות במחנות ברחבי ירדן ולבנון. מים נמשכים מבארות רדודות או מאספקה עירונית שזו מזוהמת על ידי תפירה פגומים.המנום UF הסיר חיידקים ווירוסים מבלי לשנות את תכולת המינרל של המים, תוך הימנעות מבעיות הטעם שלעתים עולות עם מים נגועים.

לאחרונה, לאחר שהוריקן מריה הרס את פורטו ריקו בשנת 2017, מערכות RO המופעלות על ידי חברות כמו ווטרפקס שימשו לטיפול במים מבארות החוף.המערכות יצאו מפאנלים סולאריים ובנקים סוללה, לא נזקקו לדלק באופן חוזר, והמשיכו לייצר מים גם כאשר רשת החשמל של האי נותרה למטה במשך חודשים.

עתיד הטכנולוגיה של Membrane במשבר

מחקר ופיתוח דוחפים את המחברנות לקראת עמידות גדולה יותר, ביקוש אנרגיה נמוך יותר ותחזוקה קלה יותר.

מערכות סולאריות ו היברידיות

יחידות חירום של הדור הבא משלבות את RO עם לוחות פוטו-וולטאיים ובקרים חכמים שמתאימים פרמטרים תפעוליים באופן אוטומטי על בסיס אור השמש הזמין.יש עיצובים להשתמש בגישה היברידית: בשעות שמש, הריו פועל מאנרגיה סולארית; במהלך תקופות מעונן, צעד סינון משלים קטן (UF או קרן המטבע) מספק לפחות מים פתוגניים-בטוחים אם לא מלא של התפלה.

Membrane Distillation (MD)

מנברן דיאזנציה משתמשת בחום נמוך (בקיצור מסופק על ידי אספנים תרמיים סולאריים או פסולת חום מגנרטורים) כדי להניע מים פנוי באמצעות קרום הידרופובי.התהליך הוא פחות רגיש למזעור מאשר RO ויכול לטפל בזרמים רזים לפירוק כמעט אפס. בעוד מערכות MD הן כיום יותר גדולות מיחידות ROF, יחידות מבוזרות נבדקו במחנות פליטים ופות עבור מקורות מים גבוהים.

ננוטכנולוגיה-Enhanced Membranes

קרום ניסיוני משלב צינורות פחמן, תחמוצת גרפן או מסגרות מתכת-אורגניות מבטיחות גבוהה יותר באופן דרסטי וסלקטיביות.אם חומרים אלה הופכים זולים, הם יכולים לאפשר מערכות חירום לרוץ בלחץ נמוך יותר - תוך הפחתה של פחות אנרגיה - בעוד עדיין הסרת וירוסים ומלחים. ניסויים שדה הם עדיין מוגבלים, אבל תוצאות מעבדה מצביעות על כך כי קרומברנס יכול להיות מופרעשים חיים ולהפחית את תוחלת החיים, תוך מוטציות.

פיקוח חכם ומבצע מרוחק

חיישנים המחוברים לאינטרנט שעוקבים אחר שערי זרימה, לחץ ואיכות המים מאפשרים כיום למומחים טכניים מרחוק לאבחן בעיות ולמדריכי מפעילי שדה באמצעות פעולות מתקן.יכולות אלה בעלות ערך במיוחד כאשר אזור החירום מסוכן או בלתי נגיש.

מסקנה

טכנולוגיית Membrane הפכה אבן הפינה של אספקת מים חירום, המציעה שיטה אמינה, מדרגית, פיזית חזקה להפוך כל מקור מים - אבר, האגם, מבולעת היטב, או האוקיינוס - למים בטוחים לשתייה מים.הזמינות שלה, פריסה מהירה, הסרת זיהום רחב, להפוך אותו כלי חיוני עבור מגיבים הומניטריים, בעוד אתגרים כגון צורך באנרגיה, עלייה חדה, חומרת חיים מתמשכת, שילובים מתקדמים, כדי לעזור לי, כדי להמשיך את החיים של אקלים מתקדם, כמו גם לחץ על פני מצבים קיצוניים, כמו גם על פני אקלים, כמו גם על פני השטח, כמו גם מצבי חירום, ועוד, כמו גם, כמו גם לחץ אוויר, כדי להמשיך את המצבים, כדי להמשיך את המצבים, כדי להמשיך את המצבים מתקדמים, כדי להמשיך אתגרי אקלים מתקדם, לחץ אוויר, לחץ דם, לחץ דם, כמו גם על ידי שינויים, כמו בעיות אוויר, כמו בעיות אוויר, כמו גם על ידי שינוי אקלים, כדי להמשיך אתגרי אקלים, כמו גם על ידי שינויים אווירי, כמו בעיות חירום, כמו בעיות, כמו בעיות אנרגיה, ועוד.