VODA
Dr Vladica Božić
Desalinizacija kao rešenje za nestašicu
Pitko je samo 2,53 posto
Udeo slatkih voda koje se obnavljaju na
Zemlji iznosi samo 40.000 km3, ali
one nisu prostorno i vremenski ravnomerno
raspoređene. Od te količine deo
se izgubi u poplavama i na druge načine
(26.000 km3), deo protiče kroz nenaseljena područja
(5.000 km3), tako da je raspoloživo oko 9.000
km3 (23%) što se prečišćavanjem i dezinfekcijom
može iskoristiti za ljudske potrebe.
Preko osamdeset zemalja sveta oskudeva u vodi
jer postojeći izvori ne mogu da zadovolje zahteve. Ta
oskudica će u narednim decenijama sve više dolaziti
do izražaja zbog progresivnog povećanja stanovništva
na Zemlji (sa očekivanih 7,72 milijarde u 2020. na 9,96
u 2060), povećane upotrebe u poljoprivredi i industriji,
kao i porasta prosečne temperature u svetu (za 0,46oC
od 1950. do 2015).
Od sredine prošlog veka, postupak desalinizacije,
tj. uklanjanja (smanjenja) minerala iz morske vode dobija
na značaju kao mogući način snabdevanja vodom
za piće i tehnološkom vodom. Korišćenje nekog od postupaka
desalinizacije zavisi od izbora mesta, geologije
i stanja životne sredine na izabranoj lokaciji, troškova
izgradnje i rada postrojenja, propisa i interesa zainteresovanih
strana.
Pošto morske vode na Zemlji ima neuporedivo više
nego slatke, kao jedno od mogućih rešenja nedostatka
vode primenjuje se korišćenje morske vode posle odgovarajućeg
tretmana. Morska voda se sastoji od vode
sa dodatkom soli i male količine različitih metala, čiji
ukupni procenat varira između 3,1 i 3,8% u zavisnosti
od lokacije (okeana). Zbog toga gustina morske vode
varira između 1.020 i 1.035 kg/m3, u poređenju sa čistom
vodom, čija gustina iznosi 1.000 kg/m3, na 4 C.
U morskoj vodi najviše ima natrijum hlorida 77,9%,
zatim magnezijum hlorida 9,6%, magnezijum sulfata
6,1%, kalcijum sulfata 4% i kalijum hlorida 2,1%. Sama
morska voda nije pogodna za piće, i potrebno je da
koncentracija soli u vodi padne ispod 0,05% (500 ppm
ili 500 mg/L) da bi mogla da se koristi u tu svrhu.
Iako je postupak pretvaranja morske vode u vodu
za piće bio poznat još u starom veku, prva istraživanja
koja su razvila moderni tehnološki postupak desalinizacije
realizovana su u SAD, sredinom 20. veka. Istra
živanja dr Rida (Univerzitet na Floridi) 1953. i dr Loaba i
Sourirajana (Univerzitet u Kaliforniji) 1960. omogućila
su razvoj membrana za desalinizaciju morske vode što
je predstavljalo osnovu za njihovu kasniju industrijsku
proizvodnju.
Od tada je razvijen veliki broj različitih tehnološ
kih postupka pretvaranja morske vode u pitku. U osnovi,
dele se na metode desalinizacije sa faznom promenom
i bez fazne promene. U metode desalinizacije
sa faznom promenom spadaju procesi termalne desalinizacije:
destilacija i desalinizacija zamrzavanjem. Kod
svih procesa koji se ubrajaju u termalnu desalinizaciju
višefazna (Multi Stage FlashMSF), višestruka (Multi
EffectME/MED) ili solarna dolazi do isparavanja vode
i njenog odvajanja od drugih sastojaka u morskoj
vodi na osnovu različitih temperatura isparavanja vode
i rastvorenih soli i drugih materija u njoj.
Osnovni postupci desalinizacije
U metode desalinizacije bez fazne promene (monofazne)
spadaju procesi membranske desalinizacije,
pri kojima se morska voda propušta kroz polupropusne
membrane za filtriranje rastvora (reverzna osmoza,
nanofiltracija, elektrodijaliza i reverzna elektrodijaliza,
elektrodejonizacija, napredna osmoza i membranska
destilacija.
Tehnologije za pročišćavanje morske vode osmozom
koriste pojavu poznatu više od dva veka. Kada
se dva rastvora različite koncentracije razdvoje u istoj
posudi polupropusnom membranom, molekuli vode
teže difuziji iz rastvora sa nižom u rastvor sa višom
koncentracijom rastvorene materije bez ulaganja energije,
u nastojanju da se koncentracije u ta dva područja
izjednače. Polupropusna membrana ima male otvore
koji propuštaju vodu i druge molekule i jone manje od
3 nm, ali ne i rastvorenu materiju koja ostaje na membrani.
Zapremina slanog rastvora se povećava pa dolazi
do razlike u pritiscima, što nazivamo osmotski pritisak.
Kada se na slani rastvor veće koncentracije deluje
pritiskom većim od osmotskog, iz rastvora kroz membranu
prolazi čista voda i tada govorimo o reverznoj
(povratnoj, obrnutoj) osmozi. Postupkom reverzne
osmoze postiže se efekat desalinizacije oko 9899%
Više od polovine vode koja se desalinizuje u svetu (53,3%) dobija se metodom reverzne osmoze, koja
se pokazala kao metoda sa najvećim stepenom efikasnosti
i najmanjim uticajem na životnu sredinu. Za
njom sledi metoda višefazne termalne desalinizacije
sa 33% i višestruka termalna desalinizacija sa 10,3%
vode. Ostalih 3,4% tretirane vode se proizvodi drugim
metodama. Iako se kod reverzne osmoze obično koriste
pumpe visokog pritiska, što postupak čini skupljim
zbog velike potrošnje energije, troškovi proizvodnje
vode za piće ovom metodom su bar 25% manji u odnosu
na troškove kada se koristi neki od procesa termalne
desalinizacije.
Treba pomenuti i da se u Japanu proizvede 60%
ukupne svetske proizvodnje svih vrsta membrana koje
se koriste za mebranski proces, i 70% svetske proizvodnje
membrana za reverznu osmozu.
Primer: postrojenje u Fukuoki
Pored grada Fukuoke, na jugu Japana, na ostrvu
Kjušu, čiji region obuhvata 19 naselja sa oko 2,5 miliona
stanovnika, 2005. godine pušteno je u rad najve
će postrojenje za desalinizaciju morske vode u Japanu.
Pošto u okolini nema većih reka i jezera, ni lokacija na
kojima je moguće izgraditi brane, ova oblast spada u
one sa najmanje raspoloživim količinama vode iz prirode
po glavi stanovnika u svetu.
Posle velike restrikcije vode 1994, koja je trajala
295 dana, da bi se ublažile buduće nestašice vode,
1996. doneta je odluka da se podigne postrojenje za
desalinizaciju. Izgradnja je počela 2000. Maksimalni
dnevni kapacitet postrojenja je 50.000 m3, što je oko
8% ukupnih potreba za vodom u oblasti grada Fukuoka.
Voda za piće se dobija propuštanjem morske vode
kroz filtere koji se sastoje od membrana sa reverznom
osmozom, koje imaju efikasnost (odnos oporavka)
od 5560%, što znači da je potrebno preraditi skoro
90.000 m3 morske vode da bi se proizvelo 50.000 m3
vode za piće.
Na postrojenju je primenjen jedinstveni uvodni
osmotski sistem za morsku vodu, koji se zasniva na
njenoj infiltraciji kroz pesak malom brzinom u 30 usisnih
cevi dužine 120 m, položenih na dubini od 11,5 m
ispod morskog dna. Na taj način se čista morska voda
prosečnog saliniteta oko 3,5% uvodi u postrojenje bez
uticaja na živi svet u okolini usisne cevi a sloj peska slu
ži kao filter za otklanjanje nečistoće.
Morska voda se u ovom postrojenju prerađuje u tri
faze: 1) tretman tokom kojeg se morska voda propušta
kroz membrane sa ultrafilterima koji odvajaju mikroorganizme,
viruse i koloidne čestice veličine između 1
do 0,1 m, pod pritiskom od 0,2 Mpa;
2) propuštanje kroz filtere sa reverznom osmozom
visokog pritiska koji se sastoji od spiralno namotanih
modulapolupropusnih membrana od tankih šupljih
vlakana triacetil celuloze, spojenih sa centralnom
perforiranom cevi oko koje su omotane, a sve zajedno
ugrađene u čvrste i na pritiske otporne cevi od poliestera.
Morska voda se usmerava na ove module pod
pritiskom od 8,23 Mpa, koje uklanjaju molekule i jone
veće od 3 nm (soli hlora i natrijuma, 99,8% morske soli).
Potpuno čista voda prolazi kroz membrane u centralnu
cev i usmerava se na dalji tretman, a koncentrat
(rastvor sa povećanom koncentracijom soli oko 7%)
izlazi posebnim odvodom;
3) propuštanje kroz filtere sa reverznom osmozom
niskog pritiska, u kojima se pod pritiskom od 1,5 Mpa
uklanja hemijski element bor. Da bi se postigao željeni
kvalitet pitke vode sa nivoom bora manjim od 1 mg/l,
voda iz postrojenja se meša sa vodom za piće dobijenom
prečišćavanjem rečne vode.
Na kraju procesa se dobija pitka voda koja se šalje
u distributivni vodovodni sistem, i koncentrat koji se
razblažuje prečišćenom vodom iz postrojenja za tretman
komunalnih otpadnih voda pre ispuštanja u zaliv
Hakata.
Pri projektovanju ovog postrojenja vodilo se računa
da se izbegnu negativni uticaji na život u moru i eliminiše
šteta po životnu sredinu. Cena dobijanja vode
za piće iz ovog postrojenja je 207 jena/m3(100 jena =
101 dinar), u poređenju sa vodom dobijenom iz jezera
ili reka koja iznosi 115 jena/m3
Dr Vladica Božić
Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"
|
