飲料水の確保は、将来の人類開発においてますます深刻かつ重要な問題となっています。私たちは消費用にも灌漑用にも大量の水が必要です。私たちの地球の表面は 70% が水で覆われていますが、そのうち人間が消費できるのは 1% 未満です。そのため、海からの塩水を飲料水に変換できることが非常に重要であり、そのプロセスを淡水化プラントが担当します。海水の淡水化方法についてさらに詳しく知りたい場合は、淡水化とは何か、その種類について説明するこの「ワイルド＆グリーン」の記事に参加してください。
淡水化とは – 定義
脱塩は、海水または汽水（1 リットルあたり 0.5 ～ 30 グラムの塩分を含む水）から新鮮な飲料水を得るプロセスであると理解されています。
このプロセスは、さまざまなタイプの淡水化プラントで実行されます。このタイプのプラントは古くから存在しているため、新しい概念ではありませんが、淡水化は、電力消費量が非常に多いことに加えて、多数の鉱物廃棄物や汚染物質を生成するプロセスです。したがって、塩類化プロセスを最適化し、より効率的かつ持続可能なものにする方法を見つけるための作業が毎日続けられています。
このトピックをより深く理解するには、これらの他の記事を読み、次の「ワイルド＆グリーン」ビデオを視聴することをお勧めします。
淡水化の種類
大規模な淡水化を実現するシステムは 5 つあります。それらは次のとおりです。
逆浸透
これは、現在のすべての淡水化システムの中で最も普及しており、最も先進的でもあります。現在の淡水化の 60% は逆浸透によって行われています。
自然浸透とは、同じ溶媒を含む 2 つの溶液が半透膜で隔てられている場合、両方の濃度が一定になるまで、溶媒は最も濃度の低い部分から最も高い部分へ浸透圧を通過します。等しい。 。
逆浸透では、圧力を加えて水を半透膜に強制的に通過させます。これにより、溶媒は通過できますが、溶質は通過できなくなり、海水に溶解している無機塩を含まない水が得られます。
このシステムの欠点は、必要なエネルギー量と、脱塩して得られる量の最大 3 倍の量の塩水を得る必要があることです。現在の膜に代わるグラフェン シートの使用が現在研究されており、理論的にははるかに優れた性能が得られます。
蒸留
これは、水に熱を加えて蒸発させ、さまざまな段階を経て再び凝縮させ、脱塩水を生成します。さらに、このシステムでは、凝縮で得られる熱を利用して、新たな量の水を加熱して蒸留することが可能です。
凍結
このプロセスでは、水を凍らせて純粋な氷の結晶を作成し、後で淡水に変えることができます。蒸留よりも効果的な方法ですが、逆浸透と比較すると現時点では不利な点があります。
現在最も効率的な方法は、膨張時に海水を凍らせ、きれいな氷の結晶を収集できる冷媒を使用することです。
フラッシュ蒸発
このプロセスはフラッシュ蒸発または MVF とも呼ばれ、飽和圧力以下の低圧で水を小さな液滴の形でチャンバーに導入することで構成されます。この変化により、液滴の一部が直ちに蒸発し、それらが凝縮すると脱塩水が生成されます。
余分な水はさらに低い圧力で次のチャンバーに送られるため、プロセスが再び実行されます。プラントによっては、最大 24 を超えるフラッシュ脱塩ステージを備えている場合があります。
電気透析による
透過膜は数ミリメートル間隔で配置され、端には電極が付いています。連続電流が流れると膜はイオンの選択的通過を可能にするため、塩の成分である NA+ イオンまたは Cl- イオンを交互に捕捉し、淡水が得られます。
淡水化プラントの仕組み
淡水化プラントがどのように機能するのか疑問に思っている場合は、逆浸透淡水化プラントがこのプロセスに従っていることに注目してください。
- 彼らは、水中の塔や海岸の井戸から海水を集めることからプロセスを開始します。
- この水は前処理エリアに運ばれ、そこで浮遊物質、細菌、微生物が分離されます。
- 次に、砂フィルターと凝固剤を使用してろ過され、活性炭またはその他の同様の製品を備えたカートリッジフィルターを使用する精密ろ過段階に進みます。
- ここから海水は淡水化プラントの中心部に送られ、そこで逆浸透プロセスが実行されます。
- 圧力ポンプは水を7枚の半透膜に強制的に通過させ、塩分を含まない水だけを排出します。
- 後処理プロセスが必要であり、水を再石灰化し、人間が消費するのに必要な成分と pH を持たせます。
- 余分な塩水は逆浸透フレームから除去され、海に戻されます。
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