เทคนิคและเทคโนโลยีการเก็บเกี่ยวน้ำในบรรยากาศ

หลายพื้นที่ถูกท้าทายทางน้ำในวันนี้ แต่มีน้ำในอากาศเพียงพอที่จะดับความกระหายของเรา - ถ้าเพียง แต่เรารู้วิธีที่จะแตะแหล่งที่แพร่หลายนี้ รายงานนี้โดย Mallika Naguran อธิบายถึงวิธีแก้ไขปัญหาเทคนิคและเทคโนโลยีที่มีจำหน่ายทั่วไปและสามารถใช้ได้ในสถานการณ์และการตั้งค่าที่หลากหลายทั่วโลก จากผู้เก็บเกี่ยวน้ำในบรรยากาศ, การแยกเกลือออกจากน้ำทะเล, การ Reverse Osmosis ขนาดกะทัดรัดไปจนถึงการไหลของเทอร์โมอิออนิกนักประดิษฐ์ได้นำเสนอการใช้งานใหม่ของการรับน้ำดื่มบริสุทธิ์ที่ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมต่ำ

1. บทนำ

น้ำเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการทำงานที่ดีต่อสุขภาพของร่างกายมนุษย์ หากไม่มีอาหารมนุษย์สามารถมีชีวิตอยู่ได้ 14 วันหรือมากกว่านั้น แต่ร่างกายมนุษย์สามารถอยู่รอดได้เพียงไม่กี่วันโดยไม่มีน้ำ การเข้าถึงแหล่งน้ำและสุขาภิบาลที่ปลอดภัยและเพียงพอได้รับการยอมรับว่าเป็นสิทธิมนุษยชนขั้นพื้นฐาน

การขาดแคลนน้ำจืดและความเครียดกำลังเพิ่มขึ้นในภูมิภาคเขตร้อนอันเป็นผลมาจากการขยายตัวของประชากรการท่องเที่ยวการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและมลภาวะ

ตามน้ำ & amp; การสุขาภิบาลเพื่อคนจนในเมืองหนึ่งพันล้านคนทั่วโลกอาศัยอยู่โดยไม่มีน้ำดื่มที่สะอาดปลอดภัยและอีกสองพันล้านคนอาศัยอยู่โดยไม่มีการสุขาภิบาลขั้นพื้นฐาน โครงการตรวจสอบร่วมของสหประชาชาติในปี 2549 รายงานว่าจำนวนประชากรในเมืองของโลกที่ไม่สามารถเข้าถึงแหล่งน้ำดื่มที่ปรับปรุงแล้วจะเพิ่มขึ้นจาก 137 ล้าน (2549) เป็น 296 ล้าน (2015)

ในกรณีส่วนใหญ่ปัญหาไม่ได้เป็นการขาดน้ำที่มีอยู่ แต่เป็นการไร้ความสามารถในการได้มาในราคาที่คุ้มค่าและเชื่อถือได้ การเติบโตของประชากรและมาตรฐานการครองชีพในประเทศกำลังพัฒนาหลายแห่งกำลังเพิ่มความต้องการน้ำดื่มที่สะอาดและปลอดภัย

การเข้าถึงน้ำยังเป็นความแตกต่างที่สำคัญในความต่อเนื่องทางธุรกิจและสถานการณ์ไม่พึงประสงค์ เกาะหรือสถานที่ห่างไกลที่ไม่มีโครงสร้างพื้นฐานทางน้ำจะทำได้ดีกับเครื่องพกพาที่ให้น้ำในสถานที่ตามความต้องการโดยไม่ล้มเหลวฝนตกหรือเงางาม

กระดาษนี้นำเสนอเครื่องเก็บเกี่ยวน้ำในบรรยากาศเป็นทางเลือกที่ทำงานได้กับระบบน้ำประปาที่มีอยู่ เครื่องเก็บเกี่ยวน้ำในบรรยากาศที่ผลิตน้ำที่แตกต่างกันสามารถพิจารณาได้ว่าเป็นทรัพยากรเสริมและทรัพย์สินลอจิสติกส์สำหรับผู้บริโภคและอุตสาหกรรมที่ จำกัด การเข้าถึงน้ำ

2. การเก็บเกี่ยวด้วยหมอก - การฝึกฝนแบบเก่าที่ยังใช้งานได้

ระบบบำบัดน้ำจะเห็นการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วตั้งแต่วันของระบบการกรองแบบดั้งเดิมไปจนถึงด้านบนของโรงกลั่นน้ำทะเลด้วยระบบเมมเบรนที่มีความซับซ้อน

แหล่งน้ำต่าง ๆ กำลังถูกทาบทาม - แม่น้ำทะเลสาบน้ำพุลำธารบนภูเขาและสถานที่เหล่านี้ไม่สามารถเข้าถึงได้อย่างง่ายดายน้ำทะเลและความชื้นในอากาศกำลังถูกเก็บเกี่ยว

แต่การรวบรวมน้ำจากอากาศไม่ใช่เรื่องใหม่ มีการใช้งานมาเป็นเวลาอย่างน้อย 2,000 ปีโดยมีบ่อน้ำในทะเลทรายตะวันออกกลางและในยุโรป Dewponds ใน 1400s เก็บน้ำและรั้วหมอกในภายหลัง

รั้วหมอกใช้เทคนิคที่เรียกว่าการเก็บเกี่ยวหมอกหรือการสะสมของหมอกหรือแม้แต่การลอกเป็นเมฆเพื่อเก็บน้ำจากความชื้นในหมอก สามารถใช้งานได้ในพื้นที่ชายฝั่งทะเลที่มีลมจากทะเลเข้ามาในหมอกและพื้นที่สูง (ถ้ามีน้ำในเมฆ stratocumulus) จาก 400 ม. ถึง 1,200 ม. (UNEP, 1997)

มันทำงานยังไง? มันใช้วัสดุตาข่ายที่พันกันแน่นบนเสาโดยมีรางรองรับเพื่อเก็บหยดน้ำที่ป้อนเข้าสู่ท่อแล้วเก็บไว้ในถัง ขนาดของตาข่ายอาจมีขนาดเล็กเท่าความยาวหนึ่งเมตรหรือเกือบ 100 เมตรขึ้นอยู่กับการวางของที่ดินพื้นที่ว่างและปริมาณน้ำที่ต้องการ

ตามองค์กรไม่แสวงหากำไร Fog Quest นักสะสมหมอกสามารถเก็บเกี่ยวปริมาณน้ำได้หลากหลายตั้งแต่ 200 ถึง 1,000 ลิตรต่อวันโดยคำนึงถึงตัวแปรรายวันและตามฤดูกาล ประสิทธิภาพของการเก็บเกี่ยวจะเพิ่มขึ้นด้วยละอองหมอกขนาดใหญ่ความเร็วลมที่สูงขึ้นและเส้นใย / คอลเลกชันที่แคบลง

ระบบรวบรวมหมอกในเนปาลตะวันออกผลิตน้ำวันละ 500 ลิตรโดยเฉลี่ยและประมาณครึ่งหนึ่งของปริมาณในฤดูแล้ง (ดูวิดีโอ) [i] จากการศึกษาแสดงให้เห็นว่าใน Eritrea (แอฟริกาตะวันออก) ผลิตตาข่าย 1,600 ตารางเมตร น้ำเฉลี่ยวันละ 12,000 ลิตร [2]

สถานที่ห่างไกลในเปรูเอกวาดอร์และชิลีพึ่งพาเทคนิคนี้เพื่อดึงน้ำที่จำเป็นมากสำหรับการบริโภคและการชลประทาน พื้นที่อื่น ๆ ที่อาจได้รับประโยชน์จากเทคนิคนี้อ้างอิงจากศูนย์วิจัยการพัฒนาระหว่างประเทศ (1995) รวมถึงชายฝั่งมหาสมุทรแอตแลนติกทางตอนใต้ของแอฟริกา (แองโกลา, นามิเบีย), แอฟริกาใต้, เคปเวิร์ด, จีน, เยเมนตะวันออก, โอมาน, เม็กซิโก, เคนยา และศรีลังกา [iii]

นักวิทยาศาสตร์ยังคงทำการทดสอบและสร้างสรรค์ตาข่ายที่มีคุณภาพดีขึ้นและการกำหนดค่าที่จะเพิ่มการผลิตน้ำให้สูงสุดภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างกัน

3. การเก็บกักน้ำในบรรยากาศที่ทันสมัย

อย่างไรก็ตามวิธีการเก็บตัวอย่างหมอกก็ไม่เหมาะสมหรือไม่เหมาะสมเสมอไปโดยเฉพาะในพื้นที่แห้งแล้งและแห้งแล้ง นี่คือที่สามารถพิจารณาเทคนิคที่ทันสมัยมากขึ้น เครื่องเก็บเกี่ยวน้ำในบรรยากาศหรือเครื่องกำเนิดน้ำบรรยากาศ (AWG) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานไฟฟ้าซึ่งใช้หลักการลดความชื้นเพื่อทำให้น้ำดื่มออกจากความชื้นในอากาศ ด้วยปริมาณน้ำที่หมุนเวียนได้ในชั้นบรรยากาศของโลกประมาณว่าอยู่ที่ประมาณ 12,504 ลูกบาศก์กิโลเมตร [iv] แน่นอนว่ามีแหล่งน้ำไม่ จำกัด จำนวนที่จะเก็บเกี่ยวได้

ในขณะที่ AWG สามารถใช้งานได้ทุกที่ที่ต้องการน้ำดื่ม แต่ก็สามารถใช้งานได้ในสถานที่ที่มีความชื้นสูง สถานที่ที่เหมาะสำหรับการนี้คือวงดนตรีรอบเส้นศูนย์สูตร (40 °ละติจูดเหนือถึง 40 °ละติจูดใต้) นั่นก็เป็นสิ่งที่คนส่วนใหญ่อยู่ในโลกด้วย ที่น่าสนใจวงนี้ยังเป็นที่ที่ปัญหาการขาดแคลนน้ำส่วนใหญ่ได้รับการระบุ

มีการระบุอุปกรณ์ AWG เพื่อสร้างน้ำที่อุณหภูมิค่อนข้างปานกลาง แต่มีความชื้นสัมพัทธ์สูง พวกเขามีแนวโน้มที่จะผลิตน้ำมากขึ้นในสถานที่ที่มีอุณหภูมิสูงและภูมิอากาศชื้นและน้ำน้อยลงในพื้นที่ที่เย็นกว่าหรือแห้งกว่า

ไม่จำเป็นต้องมีแหล่งน้ำทั่วไปหรือแหล่งน้ำสำรองใน AWG ทรัพยากรเพียงอย่างเดียวที่จำเป็นสำหรับ AWG ในการทำงานคืออากาศที่มีความชื้นติดอยู่เนื่องจากกระบวนการนี้เลียนแบบการเกิดฝน กำลังไฟฟ้าของอุปกรณ์ซึ่งสามารถหาได้จากกริดพลังงานหลักหรือจากแหล่งพลังงานสะอาดเช่นแผงโซลาร์เซลล์กังหันลมตัวแปลงคลื่นและอื่น ๆ

เทคโนโลยีนี้เป็นระบบที่มีการกระจายอำนาจในการเก็บเกี่ยวน้ำในบรรยากาศซึ่งไม่เคยมีการพิจารณามาก่อนว่าเป็นน้ำประปาสำหรับมวลชน มันยั่งยืนเชื่อถือได้และผลิตน้ำดื่มโดยไม่ต้องติดตั้งขนาดใหญ่และซับซ้อน

4. AWG ทำงานอย่างไร

ไอน้ำในอากาศถูกควบแน่นโดยการทำให้อากาศเย็นลงใต้จุดน้ำค้างทำให้อากาศเป็นสารดูดความชื้นหรืออัดอากาศ เทคนิคหลักสองอย่างที่ใช้คือการทำความเย็นและสารดูดความชื้น

AWG ดำเนินการโดยการกลั่น มันจับไอน้ำจากอากาศและส่งไปยังระบบการระเหยในสภาพแวดล้อมที่ถูกสุขลักษณะก่อนที่มันจะเหลวและสัมผัสกับมลพิษ รูปที่ 1 แสดงให้เห็นถึงกระบวนการที่อยู่เบื้องหลังผลิตภัณฑ์ AirQua ที่ผลิตโดย AridTec
รูปที่ 1 ระบบฟอกอากาศของ AirQuaAirQua สร้างสภาพแวดล้อมที่สะอาด เทคโนโลยีของมันสกัดไอน้ำกลั่นและแปลงเป็นน้ำดื่มใส อากาศถูกกรองผ่านตัวกรองอากาศต่อต้านแบคทีเรียสองชั้นและแตกตัวเป็นไอออนก่อนที่จะ 'ถูกจับ' ลงในน้ำบริสุทธิ์ น้ำที่ผ่านการกรองจะถูกทำให้บริสุทธิ์ทางวิทยาศาสตร์ผ่านการกรองถ่านก่อนและหลังการกรองนาโนเมมเบรนที่ปลอดสารเคมีและการฆ่าเชื้อด้วยแสงอัลตราไวโอเลตเพื่อกำจัดสารอินทรีย์ที่เป็นอันตราย

มีการผลิตน้ำสะอาดจำนวนมากก่อนที่จะสัมผัสกับสารปนเปื้อนทางโลก ชุดนี้ AWGs นอกเหนือจากระบบน้ำอื่น ๆ (เทศบาล, กรองและซัพพลายเออร์น้ำดื่มบรรจุขวด) ที่ให้รูปแบบที่แตกต่างกันของน้ำเสียที่สามารถดื่มได้โดยการลบหรือการแก้สารเคมีนับร้อยจุลินทรีย์และอนุภาคในน้ำใต้ดิน

รุ่น AirQua Sano สามารถผลิตน้ำดื่มบริสุทธิ์ได้ถึง 48 ลิตรต่อวันขึ้นอยู่กับความชื้นปริมาณอากาศที่ไหลผ่านขดลวดและขนาดของเครื่อง หน่วยเหล่านี้สามารถทำงานได้ตลอด 24 ชั่วโมง / วันในฐานะเครื่องกำเนิดน้ำและยังทำหน้าที่เป็นเครื่องกรองน้ำเครื่องฟอกอากาศเครื่องจ่ายน้ำร้อนและน้ำเย็นและเครื่องลดความชื้น

ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับค่าไฟฟ้าในท้องถิ่นน้ำหนึ่งลิตรจากหน่วย AirQua สามารถมีราคาอยู่ระหว่าง 5 - 15 เซนต์ในการผลิต นี่คือน้อยกว่าค่าใช้จ่ายในการซื้อน้ำดื่มบรรจุขวดซึ่งปัจจุบันเฉลี่ยประมาณ $ 1.00 - $ 2.00 ต่อลิตร

5. การแตะแหล่งพลังงานสะอาด

จำเป็นต้องมีกระแสไฟฟ้าเพื่อใช้งานเครื่องเกี่ยวข้าวน้ำและสิ่งนี้สามารถสร้างความท้าทายในพื้นที่ที่การเข้าถึงระบบสายส่งไฟฟ้ามีข้อ จำกัด หรือไม่มีอยู่จริง ผู้เก็บเกี่ยวน้ำบางคนใช้พลังงานเพื่อผลิตน้ำดื่มสะอาดจำนวนมาก รุ่น AWG บางรุ่นใช้ 480W / ชม. ในการผลิตน้ำหนึ่งลิตรต่อชั่วโมงพร้อมระบบทำความร้อนแบบไม่ต่อเนื่องสำหรับการจ่ายน้ำร้อน

นักประดิษฐ์รายหนึ่งได้แก้ไขปัญหานั้นโดยการแตะที่แหล่งพลังงานสะอาดและต่ออายุ Air to Water Harvest หรือ A2WH (http://www.A2WH.com) ใช้พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อแยกความชื้นในอากาศและแปลงเป็นน้ำดื่ม เทคโนโลยีที่รอการจดสิทธิบัตรใช้แผงโซล่าร์เซลล์รูปถ่าย voltaic (PV) ที่ต้องการแสงแดดตลอดเวลาเพื่อเพิ่มกำลังไมโครคอนโทรลเลอร์, เซ็นเซอร์, วาล์วและอื่น ๆ เนื่องจากสามารถกลั่นตัวที่อุณหภูมิแวดล้อมจึงไม่จำเป็นต้องทำความเย็นซึ่งในระบบ AWG อื่น ๆ อาจเป็นรายการต้นทุนหลัก

A2WH พร้อมระบบกรองในตัวสามารถผลิตน้ำได้หลายพันลิตรต่อวันขึ้นอยู่กับขนาดของเครื่องจักรที่เกี่ยวข้องโดยไม่จำเป็นต้องดึงพลังพิเศษใด ๆ จากกริดและความเสี่ยงของการปนเปื้อนกับสารเคมีหรือตะกอนเกลือเข้มข้น กระบวนการนี้ลดลงกว่าห้าปอนด์ต่อแกลลอนเมื่อเทียบกับระบบไฟฟ้าซึ่งทำงานเพื่อลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเวลาผ่านไป

6. แอปพลิเคชั่นสำหรับการใช้งานและสถานการณ์ที่เป็นไปได้

AWG มีการใช้งานและแอปพลิเคชั่นที่แตกต่างกันในสถานที่สถานการณ์และความต้องการเฉพาะ มันถือได้ว่าเป็นสินทรัพย์จิสติกส์เนื่องจากลักษณะของการเคลื่อนไหวและความทนทาน ความน่าเชื่อถือของมันเนื่องจากความจริงที่ว่ามันต้องการเพียงสองปัจจัยในการผลิตน้ำดื่ม - อากาศและไฟฟ้าทำให้การลงทุนที่คุ้มค่า

ร้านอาหารบาร์และโรงแรมที่ต้องการน้ำสะอาดและน้ำแข็งจำนวนมากจะพบ AWG ที่จำเป็นในห้องครัวหรือบริเวณล็อบบี้ สภาพแวดล้อมในสำนักงานที่ใช้น้ำดื่มบรรจุขวดสามารถทำไปด้วยพลาสติกเมื่อถูกแทนที่ด้วย AWG AWG สามารถพิจารณาได้ในสถานที่ห่างไกลรีสอร์ตเกาะสถานที่ทำเหมืองและกรณีที่ปัญหาการปรับขนาดน้ำ

ในกรณีที่เกิดภัยธรรมชาติและโรคระบาดความพร้อมใช้งานของ AWG สามารถช่วยชีวิตผู้คนได้อย่างทันท่วงทีและปรับปรุงสภาพสุขาภิบาล องค์กรจัดการภัยพิบัติระบุน้ำดื่มเป็นสิ่งสำคัญที่สุดในการรักษาสุขภาพที่ดี ความสามารถในการพกพาและความน่าเชื่อถือของ AWGs ในการผลิตน้ำดื่มบริสุทธิ์จะพิสูจน์ให้เห็นว่าเป็นการแทรกแซงทางเทคโนโลยีที่สำคัญในการดำรงชีวิตและสุขภาพ

7. ข้อดีและประโยชน์ของ AWG

น้ำจากอากาศเป็นแหล่งจ่ายน้ำที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมอย่างยั่งยืนและรับผิดชอบในเขตร้อนชื้นที่มีความชื้นสูงในอากาศ

เครื่อง AWG สามารถติดตั้งได้ทุกที่เปิดประตูสู่การพัฒนาที่ดินที่เป็นไปไม่ได้ สถานที่ที่จะได้รับประโยชน์อย่างมากจากเครื่องจักรดังกล่าวอยู่ในพื้นที่พัฒนาแล้วซึ่งโครงสร้างพื้นฐานทางน้ำยังไม่เสถียร โรงเรียนโรงพยาบาลสถานที่สักการะตำรวจและสถานีดับเพลิงได้รับประโยชน์สูงสุดจากการติดตั้งเครื่องจักรดังกล่าว

แอปพลิเคชันยังสามารถรวมถึงการพัฒนาที่อยู่อาศัยขนาดใหญ่ - ในราคา - เช่นเดียวกับการชลประทานเรือนกระจกและใช้ในอุตสาหกรรมเบา บางรุ่นสามารถปรับขนาดได้ในขณะที่รุ่นอื่นไม่ได้ ปริมาณของน้ำบริสุทธิ์ที่เกิดขึ้นสามารถเพิ่มได้ถึงสองสามพันลิตรต่อวัน

มีประโยชน์ที่แตกต่างที่เกี่ยวข้องกับระบบ AWG ทั่วไป:

พกพาได้สูงประหยัดและดูแลรักษาง่าย
ไม่จำเป็นต้องลงทุนโครงสร้างพื้นฐานระบบท่อราคาแพง
การปรับใช้ที่ยืดหยุ่นอย่างรวดเร็ว
ไม่ต้องใช้แหล่งน้ำทั่วไป
ต้องการเพียงเสียบเข้ากับเต้ารับไฟฟ้าเพื่อสร้างน้ำบริสุทธิ์และน้ำบริสุทธิ์
สะดวกเชื่อถือได้และปลอดภัย
ให้คุณควบคุมความต้องการน้ำของคุณได้อย่างสมบูรณ์
8. การเปรียบเทียบ AWG กับ Desalination

น้ำที่ผลิตจาก AWG นั้นบริสุทธิ์กว่าระบบบำบัดน้ำอื่น ๆ เนื่องจากวิธีการกรองที่เข้มงวดทำให้ AWG บางรุ่นสร้างน้ำที่แทบไม่มีแร่ธาตุอนินทรีย์ (เช่นโซเดียมและคลอไรด์) สิ่งสกปรกและสารปนเปื้อน น้ำ“ น้ำค้าง” นั้นสะอาดเป็นธรรมชาติและปราศจากสารเคมี

รูปที่ 2 แสดงการเปรียบเทียบ AWG กับกระบวนการ Reverse Osmosis (RO) ตามที่ AridTec จัดทำเอกสาร มีการใช้การแยกเกลือออกจากกันอย่างแพร่หลายทั่วโลกโดยเฉพาะอย่างยิ่งในกระบวนการ RO โดยเฉพาะในประเทศแห้งบนเรือเดินทะเลและเกาะเล็ก ๆ

ตะวันออกกลางยังคงเป็นผู้ใช้ที่ใหญ่ที่สุดของโรงกลั่นน้ำทะเลและโรงกลั่นน้ำทะเลที่มีกำลังการผลิตมากกว่า 300 ML / d กำลังถูกสร้างขึ้นที่นั่น (เช่นโรงงาน Ashkelon ใน


รูปที่ 2 การเปรียบเทียบผลิตภัณฑ์ - เครื่องกำเนิดน้ำบรรยากาศกับระบบ Reverse Osmosis แบบดั้งเดิม (ที่มา: AridTec)

อิสราเอล) มีการใช้เพิ่มมากขึ้นในยุโรปในประเทศต่าง ๆ เช่นสเปนและอเมริกาเหนือด้วยพืชกว่า 100 มิลลิลิตรต่อวันต่อวันในทะเลแคริบเบียน [v]

กระบวนการกลั่นน้ำทะเลมีราคาแพงตามอัตภาพและประหยัดพลังงานพร้อมการบำรุงรักษาและการดำเนินงานที่สูง ในการผลิตน้ำทั่วไปและวัฏจักรการจำหน่ายน้ำของโรงบำบัดน้ำเสียในเรื่องนั้นจำเป็นต้องใช้พลังงานจำนวนมากในการสกัดปั๊มขนส่งขนส่งบำบัดและแจกจ่ายน้ำให้กับผู้ใช้ทุกคน ประมาณว่า 2-3% ของการใช้พลังงานของโลกนั้นใช้ในการสูบและบำบัดน้ำสำหรับผู้อยู่อาศัยในเมืองและอุตสาหกรรม [vi]

การแยกเกลือออกยังก่อให้เกิดของเสียที่เข้มข้นของน้ำเกลือซึ่งต้องกำจัดด้วยความรับผิดชอบ ด้วยเหตุผลเหล่านี้จึงเป็นแหล่งที่มาของทรัพยากรล่าสุดซึ่งถูกนำไปใช้งานเมื่อผู้อื่นทั้งหมดล้มเหลว ตัวเลือกการกลั่นน้ำทะเลที่เป็นประโยชน์และน่าสนใจที่สุดคือน้ำที่ไม่มีเกลือมากพอที่จะเริ่มต้นด้วยเช่นน้ำกร่อยหรือน้ำรีไซเคิล คุณภาพของน้ำยังคงน้อยกว่าที่คาดไว้

ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมมีความสำคัญ ด้วยการใช้พลังงานสูงทำให้การผลิตก๊าซเรือนกระจกสูงขึ้น จากการศึกษาของกลุ่มสภาชายฝั่งซิดนีย์ในปี 2005 แนะนำว่าโรงกลั่นน้ำทะเลซิดนีย์ที่เสนอนั้นสามารถผลิตได้สูงถึง 500 Ml / d ผ่านระบบ Reverse Osmosis จะต้องใช้พลังงาน 906 GWh ต่อปี มันจะผลิต 950,000 ตัน (โดยใช้ตารางพลังงานที่มีอยู่) ของก๊าซเรือนกระจกต่อปี [vii]

มีภัยคุกคามต่อสิ่งมีชีวิตในทะเลที่มีการปล่อยน้ำเกลือในปริมาณมากซึ่งอาจมีสารพิษที่เป็นพิษส่วนใหญ่เกิดจากการสัมผัสกับวัสดุโลหะที่ใช้ในการก่อสร้างโรงงาน จากการศึกษาผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมอาจรวมถึงความขุ่นที่เพิ่มขึ้นระดับออกซิเจนที่ลดลงและความหนาแน่นที่เพิ่มขึ้นของน้ำเสียที่ปล่อยออกมา

ความกังวลที่อ้างโดยกลุ่มสภาชายฝั่งทะเลของซิดนีย์รวมถึงผลกระทบสิ่งแวดล้อมที่สำคัญต่อระบบนิเวศที่ละเอียดอ่อนซึ่งประกอบด้วยเนินทรายที่ได้รับการขึ้นทะเบียนเป็นมรดกโลกพื้นที่ชุ่มน้ำที่บอบบางและพื้นที่คุ้มครองทางทะเลและน้ำขึ้นน้ำลง การวิจัยอื่น ๆ ได้ชี้ให้เห็นว่าปัญหาทางนิเวศวิทยาเดียวที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่เกี่ยวข้องกับพืชน้ำทะเลที่ใช้น้ำทะเลคือสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในบริเวณใกล้เคียงของพืชน้ำทะเลจะถูกดูดเข้าไปในอุปกรณ์ของมัน

ค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องกับการกลั่นน้ำทะเลรวมถึงการก่อสร้างครั้งแรกอุปกรณ์และวัสดุที่ซับซ้อนการบำรุงรักษาและการดำเนินงาน - สิ่งเหล่านี้สามารถเรียกใช้จากหลายแสนดอลลาร์ถึงหลายล้าน เนื่องจากโรงกลั่นน้ำทะเลมีอายุการใช้งานที่สั้นกว่าโรงบำบัดน้ำแบบดั้งเดิมค่าใช้จ่ายเงินทุนจึงต้องมีการตัดจำหน่ายในระยะเวลาอันสั้น - กองนี้มีต้นทุน

จากการศึกษาพบว่าน้ำที่ผ่านการฆ่าเชื้อด้วยน้ำทะเลจากโรงงานขนาดใหญ่อาจมีราคาสูงกว่า A $ 1 ต่อกิโลนิวตันที่ 100 เมกาลิทต่อวันเล็กน้อย สำหรับโรงงานขนาดเล็กและเงื่อนไขที่เอื้ออำนวยน้อยกว่าค่าใช้จ่ายอาจอยู่ที่ 4 เหรียญสหรัฐต่อกิโลกรัมหรือมากกว่า

เว็บไซต์คู่มือการบำบัดน้ำให้ภาพรวมคร่าวๆของปัจจัยที่มีผลต่อประสิทธิภาพการทำงานของเยื่อ RO เช่นความดันอุณหภูมิความเข้มข้นของเกลือในอาหารสัตว์การซึมผ่านของน้ำและค่า pH ของระบบ http://www.watertreatmentguide.com/factors_affecting_membrane_performance.htm

9. ความก้าวหน้าการแยกเกลือออกจากน้ำ

เนื่องจากความต้องการของประชากรและน้ำที่เพิ่มขึ้นมีการเติบโตแบบทวีคูณในโรงกลั่นน้ำทะเลทั่วโลกด้วยการลดต้นทุนและค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานและการปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานของระบบ RO ศาสตราจารย์ Asit K Biswas จากศูนย์การจัดการน้ำแห่งที่สามของโลกตั้งข้อสังเกตว่าการใช้เยื่อหุ้มเซลล์รุ่นใหม่และวิธีการจัดการที่พัฒนาขึ้นได้นำไปสู่ต้นทุนการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลลดลงเกือบสามเท่าในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา

“ ด้วยต้นทุนปัจจุบันของการผลิตน้ำกลั่นน้ำทะเล (ประมาณ $ 0.45–0.60 ต่อ m3) ผ่านการ Reverse Osmosis เทคนิคนี้ได้กลายเป็นราคาที่คุ้มค่าสำหรับเมืองต่างๆที่มีน้ำ จำกัด ค่าใช้จ่ายในการบำบัดน้ำกร่อยลดลง: $ 0.20-0.35 ต่อ m3 ขึ้นอยู่กับปริมาณเกลือของมัน” ศาสตราจารย์ Biswas สรุปว่าความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและการจัดการที่ประสบความสำเร็จทำให้การกลั่นน้ำทะเลเป็นทางเลือกสำหรับการแก้ปัญหาปริมาณน้ำและคุณภาพในประเทศ ใช้ในอุตสาหกรรมโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับพื้นที่ชายฝั่งทะเล [viii]

HelioAquaTech (www.helioaquatech.com) สามารถจัดหาน้ำดื่มผ่านการแยกเกลือออกจากพลังงานแสงอาทิตย์ แหล่งน้ำสามารถมาจากพื้นดิน (เวลส์, ฤดูใบไม้ผลิ, แม่น้ำ) หรือจากทะเลจึงเหมาะสำหรับบ้านรีสอร์ทและหมู่บ้านในสถานที่ห่างไกลเช่นเดียวกับพื้นที่ชายฝั่งทะเล ระบบพื้นฐานประกอบด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์แปดโมดูล (3 ตารางเมตรและ 17 กิโลกรัมแต่ละ) และปั๊มที่ทำงานบนหลักการของการระเหย บริษัท อ้างว่าระบบพื้นฐานที่ทำงานที่อุณหภูมิเฉลี่ย20ºCสามารถผลิตน้ำได้ 128 ลิตรต่อวัน ในตอนท้ายของโมดูล 184 ชิ้นทำงานที่อุณหภูมิ 30 annualC ต่อปีสามารถผลิตน้ำดื่มได้มากถึง 3,600 ลิตรต่อวัน

ตาม HelioAquaTech ประสิทธิภาพของระบบขึ้นอยู่กับ: ละติจูด, ชั่วโมงแสงแดด, รังสีดวงอาทิตย์และฤดูกาลที่ตั้งของการดำเนินงาน [ix] บริษัท ยังเสนอวิธีการแก้ปัญหาการบำบัดน้ำดื่มผ่านระบบ Reverse Osmosis โดยพลังงานแสงอาทิตย์และ / หรือพลังงานลม

อีกนวัตกรรมที่มาจากเมืองแวนคูเวอร์ประเทศแคนาดา Saltworks Technologies (http://www.saltworkstech.com) เปิดตัวเทคโนโลยีการแยกเกลือด้วยความร้อนจาก Thermo-Ionic ™ที่ควบคุมแหล่งพลังงานหมุนเวียน - ความแห้งแล้งในชั้นบรรยากาศและความร้อนจากดวงอาทิตย์ - เพื่อลดพลังงานจำนวนมากที่ใช้ในการบำบัดน้ำ ไม่มีการใช้การกลั่นหรือการ Reverse Osmosis ในการรักษา แต่ระบบการถ่ายโอนพลังงานนั้นขับเคลื่อนด้วยเกลือ! บริษัท อ้างว่าเทคโนโลยีที่รอการจดสิทธิบัตรของพวกเขาใช้พลังงานไฟฟ้าหรือเครื่องกลน้อยลงถึง 80% เมื่อเทียบกับเครื่องกลั่นน้ำทะเลทั่วไป นอกจากนี้ยังสามารถนำความร้อนทิ้งและน้ำเกลือกลับมาใช้จากโรงงานแยกเกลืออื่น ๆ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน

Saltworks ได้เปิดโรงงานมือถือแห่งแรกในเดือนมิถุนายน 2010 โดยสร้างลงในภาชนะขนส่งแบบพกพา ผลิตน้ำ 1,000 ลิตรต่อวันและกำลังทดสอบในภูมิภาคโอกาเนของบริติชโคลัมเบียที่โรงงานทดสอบความร้อนพลังงานแสงอาทิตย์ของ บริษัท ตามที่ บริษัท ระบุโรงงานมีกำลังการผลิตที่สูงขึ้นเมื่อทำการบำบัดน้ำเค็มของเสียและจะใช้สำหรับการนำร่องที่โรงงานของลูกค้า [x]

สัญญาล่าสุดในเดือนมีนาคม 2555 คือการส่งมอบหน่วยนักบินให้แก่องค์การนาซ่าเพื่อทดสอบความเป็นไปได้ในการใช้งานที่สถานีอวกาศนานาชาติ "โครงการนาซ่าเป็นตัวอย่างของการใช้เทคโนโลยีนวัตกรรมของ Saltworks ในการใช้งานที่หลากหลายทั้งในและนอกโลก" Joshua Zoshi ประธาน บริษัท Saltworks กล่าว [xi]

10. ระบบ Reverse Osmosis ขนาดกะทัดรัด

หลักการของการ Reverse Osmosis หรือ RO กำลังจดจ่อที่จุดศูนย์กลางในสิทธิบัตรการออกแบบที่หลากหลายของเครื่องบำบัดน้ำเสียที่เหมาะสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมจากสหรัฐอเมริกาถึงไต้หวัน ในความเป็นจริงความหลากหลายของระบบที่รองรับแหล่งน้ำที่แตกต่างกันในตลาดเป็นการท้าทายสำหรับผู้ใช้ที่เกี่ยวข้องในการถอดรหัสสิ่งที่เป็นเครื่องจักรที่เหมาะสมที่สุดในการจัดหาในราคาที่เหมาะสมทั้งในระยะสั้นและระยะยาว

สิ่งประดิษฐ์หนึ่งที่เกิดขึ้นจากรัฐอิลลินอยส์สหรัฐอเมริกาได้จัดการกับปัญหาการสิ้นเปลืองน้ำซึ่งเป็นเรื่องปกติในระบบ RO ซึ่งสำหรับน้ำดื่มที่ผลิตได้ทุกปริมาตรน้ำที่ใช้แล้วสี่เล่มจะถูกเททิ้งในน้ำเสีย ดู http://www.everpure.com/newspress/Pages/MRS-ENVI-RO-600.aspx

Everpure MRS-600 HE ใช้ปั๊มหัวคู่ที่รอการจดสิทธิบัตรซึ่งช่วยลดแรงดันเมมเบรนที่ด้านหลังทำให้มั่นใจได้ว่ามีการผลิตน้ำซึมผ่านได้อย่างสม่ำเสมอ การปรับปรุงโดย บริษัท และอื่น ๆ นี้เป็นการย้อนกลับการสูญเสียทั่วไปของ RO โดยการผลิตน้ำเสียเพียงเล่มเดียวเป็นน้ำบริสุทธิ์ RO สี่เล่ม ระบบผลิตน้ำได้มากถึง 600 แกลลอนต่อวันและขายปลีกในราคา 4,500 เหรียญไม่รวมค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนไส้กรองและตลับหมึก

ระบบเมมเบรนประยุกต์จากแคลิฟอร์เนียสหรัฐอเมริกามีระบบการผลิตน้ำ RO หลากหลายตั้งแต่ 300 แกลลอนไปจนถึงมากถึงหลายสิบแกลลอนต่อวันขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของของแข็งละลายทั้งหมด (TDS) ในน้ำป้อนและข้อกำหนดการส่งออก . http://www.appliedmembranes.com/Product_Catalog/Reverse%20Osmosis%20Systems.pdf

Takada ที่มาจากสิงคโปร์ / มาเลเซียมีขนาดเล็กลงสำหรับใช้ในบ้านหรือสำนักงานขายเครื่องจ่ายน้ำ RO แบบออนไลน์พร้อมกับตะกร้าสินค้า ISB-ROI ระบบท่อ RO จะต้องเชื่อมต่อโดยตรงกับแหล่งน้ำก่อนที่จะมีการกรองแบบหลายขั้นตอนเพื่อผลิตน้ำร้อน (สูงกว่า 95C) และน้ำเย็น (ต่ำกว่า 10C) มันขายปลีกที่ประมาณ $ 415 http://www.mytakada.com/direct.htm

ผู้ชนะรางวัลการออกแบบ Reddot ปี 2550 โมเดลบอนนี่ของไต้หวัน PurePro เป็นส่วนเสริมที่ทันสมัย ระบบ RO สี่ขั้นตอนมีเครื่องทำถ้วยที่มองไม่เห็นและระบบเย็นโดยตรงสูงสุด 20 ลิตรต่อชั่วโมง มีความสามารถในการผลิตน้ำที่ผ่านการบำบัดสูงสุด 80 แกลลอนต่อวัน http://www.pure-pro.com/bonnie.htm

ในการพิจารณาระบบ RO นั้นจะให้ผลตอบแทนที่ดีในการสอบถามค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาระบบ RO และอายุการใช้งานของเครื่องจักร แนะนำการทดสอบคุณภาพน้ำสำหรับสารปนเปื้อนพร้อมกับการบำรุงรักษาระบบเป็นประจำ นอกจากนี้ยังต้องระมัดระวังในการกำจัดน้ำเสียเข้มข้นโดยไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม

11. การแก้ไขปัญหาน้ำดื่มบรรจุขวด

ในหลายส่วนของโลกน้ำดื่มบรรจุขวดถูกมองว่าเป็นสิ่งจำเป็นเนื่องจากน้ำที่ผลิตในท้องถิ่นไม่ปลอดภัย นี่เป็นแรงผลักดันสำคัญของการขายน้ำดื่มบรรจุขวดในตลาดเกิดใหม่

ในปีนี้ผู้บริโภคทั่วโลกใช้เงินถึง 50 พันล้านดอลลาร์เพื่อซื้อน้ำดื่มบรรจุขวด ยอดขายน้ำดื่มบรรจุขวดทั่วโลกอาจสูงถึง 160 พันล้านลิตรต่อปีและการบริโภคเพิ่มขึ้น 7% ถึง 10% ต่อปี

ชาวยุโรปตะวันตกยังคงเป็นผู้บริโภคน้ำดื่มบรรจุขวดรายใหญ่ที่สุดดื่มด่ำกับการผลิตมากกว่าหนึ่งในสี่ของโลก ในตลาดเกิดใหม่เช่นอินเดียปริมาณการใช้น้ำได้เพิ่มขึ้นเป็นสามเท่าและเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าในจีนในช่วงห้าปีที่ผ่านมา ในความเป็นจริงมันเป็นไปได้ว่าในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าและอาจเกินปี 2010 อัตราการเติบโตจะเร่งและเอเชียแปซิฟิกจะกลายเป็นตลาดระดับภูมิภาคที่ใหญ่ที่สุดของโลกสำหรับน้ำบรรจุ

ขวดพลาสติก "กำหนดเอง" เพียง 12 เปอร์เซ็นต์ประเภทหนึ่งที่ถูกครอบงำด้วยน้ำถูกรีไซเคิลในปี 2546 ตามที่ปรึกษาอุตสาหกรรม R.W. Beck, Inc. นั่นคือขวด 40 ล้านขวด (USA) ต่อวันที่ทิ้งลงถังขยะหรือกลายเป็นขยะ ในทางตรงกันข้ามอัตราการรีไซเคิลขวดน้ำอัดลมพลาสติกอยู่ที่ประมาณ 30 เปอร์เซ็นต์ ก๊าซเรือนกระจกหลายล้านตันถูกสร้างขึ้นในการผลิตและขนส่งขวดพลาสติก

ควรรีไซเคิลพลาสติกเพื่อให้มีการบริโภคปิโตรเลียมน้อยลง การใช้ AWG ในภาคการค้าการท่องเที่ยวการต้อนรับและไมซ์ที่มีการบริโภคน้ำดื่มบรรจุขวดส่วนใหญ่จะลดการจัดหาขวดพลาสติกที่ทำให้หายใจไม่ออก

น้ำดื่มบรรจุขวดเป็นส่วนหนึ่งของตลาดเครื่องดื่มที่กำลังเติบโต ในขณะที่ตลาดเครื่องดื่มที่ไม่มีแอลกอฮอล์ในวงกว้างกำลังเติบโตน้ำดื่มบรรจุขวดกำลังเติบโตในอัตราที่เร็วขึ้นเนื่องจากการรับรู้ปัญหาสุขภาพที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากการรับรู้น้ำดื่มบรรจุขวดมีประโยชน์ต่อสุขภาพ

น้ำดื่มบรรจุขวดไม่มีแคลอรี่และถูกมองว่ามีสุขภาพดีกว่าน้ำอัดลมที่เต็มไปด้วยน้ำตาลและกรดCO²ที่เป็นกรด ยอดขายน้ำดื่มบรรจุขวดทั่วโลกอาจสูงถึง 160 พันล้านลิตรต่อปีและปริมาณการใช้เพิ่มขึ้น 7-10% ต่อปี การวิจัยแสดงให้เห็นว่าผู้คนต้องการรสชาติที่ดีขึ้นและเป็นทางเลือกที่ดีต่อสุขภาพสำหรับเครื่องดื่มและเครื่องดื่มกีฬาที่มีอยู่ในปัจจุบัน

ขวดพลาสติกยังมีความเสี่ยงต่อสุขภาพจากการชะล้างสารประกอบอินทรีย์ระเหย นักวิจัยด้านสาธารณสุขของมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดตรวจสอบสารเคมี Bisphenol A (BPA) ในปัสสาวะของนักศึกษาวิทยาลัยที่ดื่มจากขวดโพลีคาร์บอเนต เป็นที่ทราบกันว่า BPA ขัดขวางการพัฒนาของแอนิเมชั่นการสืบพันธุ์และอาจเกี่ยวข้องกับโรคหัวใจและโรคเบาหวาน [xii]

12. จุดแข็งและจุดอ่อนของ AWG

เทคโนโลยีการเก็บน้ำในบรรยากาศโดยเปรียบเทียบนั้นจำเป็นต้องมีการสร้างโครงสร้างพื้นฐานเพียงเล็กน้อยเนื่องจากอุปกรณ์ AWG นั้นสามารถพกพาและปรับขนาดได้ อุปกรณ์สามารถตอบสนองความต้องการขนาดใหญ่โดยการรวมเข้าด้วยกันเพื่อให้ได้ผลผลิตที่มากขึ้น ข้อได้เปรียบคือการสามารถแยกพวกเขาออกจากกันขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงสถานการณ์

เนื่องจากไม่มีความจำเป็นที่จะต้องเข้าไปอยู่ในโครงสร้างพื้นฐานทางน้ำที่มีอยู่เดิม AWG จึงถือเป็นมาตรการหยุดช่องว่างในการสร้างโรงบำบัดน้ำขนาดใหญ่และขนาดใหญ่

ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของ AWG นั้นมีน้อยมากเนื่องจากผลพลอยได้คืออากาศอุ่นและวัสดุสิ้นเปลืองของเครื่อง - รอยเท้าคาร์บอนที่เล็กกว่ามากเมื่อเปรียบเทียบกับโรงกลั่นน้ำทะเลและโรงงานผลิตน้ำดื่มบรรจุขวด การใช้พลังงานของเครื่องจักร AWG โดยทั่วไปมีการกล่าวกันว่าต่ำกว่าวิธีการผลิตน้ำแบบอื่น ๆ

ควรพิจารณาแหล่งพลังงานสะอาดเพื่อลดต้นทุนพลังงานไฟฟ้าในระยะยาวเช่นพลังงานแสงอาทิตย์หรือพลังงานลม

ในกรณีที่มีค่าใช้จ่ายเกี่ยวข้องราคาผลิตภัณฑ์ของ AWG จะค่อนข้างสูงเมื่อเปรียบเทียบกับแหล่งน้ำของเทศบาลเนื่องจากหลังมีแนวโน้มที่จะได้รับเงินอุดหนุนจากรัฐบาล

สภาพภูมิอากาศเป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้เครื่อง AWG ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ เงื่อนไขที่ดีที่สุดคือสถานที่ที่มีความชื้นสัมพัทธ์และเย็น

AWG ต้องเผชิญกับความท้าทายในพื้นที่ที่มีทรายเช่นทะเลทราย - แผ่นกรองอากาศมีความไวต่อการอุดตันด้วยอนุภาคทราย สิ่งนี้สามารถแก้ไขได้โดยการเปลี่ยนตัวกรองอากาศที่ถูกบล็อกบ่อยครั้งในขณะที่เครื่องยังคงผลิตน้ำดื่มที่ไม่เคลือบสี ในพื้นที่แห้งแล้งเช่นฤดูหนาวในตะวันออกกลางตาม AridTec การผลิตน้ำโดย AWG สามารถมีประสิทธิภาพน้อยลง 15% -20%

13. สรุป

แม้จะมีมลพิษทางน้ำอย่างกว้างขวางและการขาดแคลนน้ำดื่ม แต่ก็มีน้ำอยู่รอบตัวเรามากมาย - ตั้งแต่อากาศที่เราหายใจไปจนถึงน้ำในทะเล มีวิธีการบำบัดน้ำหลายวิธีที่จะแตะแหล่งที่มาเหล่านี้จากศิลปะวิธีดั้งเดิมของการผลิตน้ำในบรรยากาศไปจนถึงเทคนิคที่แปลกใหม่และทันสมัยของการกลั่นน้ำทะเล

เทคโนโลยีการเก็บเกี่ยวและบำบัดน้ำที่เป็นพลังงานแสงอาทิตย์หรือพลังงานลมเป็นวิธีที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากที่สุดในการสกัดน้ำบริสุทธิ์ที่มีคุณภาพจากอากาศหรือทะเลในราคาต่ำ ข่าวดีก็คือตอนนี้เทคโนโลยีเหล่านี้มีวางจำหน่ายทั่วไปและสามารถปรับขนาดได้ขึ้นอยู่กับความต้องการและตำแหน่ง