Dažnai sakome, kad jūros vanduo sūrus, bet kaip šį „sūrumą“ galima moksliškai išmatuoti? Svarbiausia yra indikatorius, vadinamas TDS.TDS arba „bendras ištirpusių kietųjų medžiagų kiekis“, kaip rodo jo pavadinimas, reiškia bendrą visų mineralų, druskų ir nedidelį kiekį vandenyje ištirpusių organinių medžiagų.Šios medžiagos kyla iš uolienų, dirvožemio ir žmogaus veiklos, esančios vandenyje kaip jonai. Matuojame juos miligramais litre (mg/l).
Galite galvoti apie TDS kaip „nematomą kietą turinį“ stiklinėje vandens. Mineralinis vanduo, kurį geriame, nes jame yra nedidelis mineralų kiekis, paprastai turi šimtus TDS. Priešingai, distiliuoto vandens arba giliai išgryninto vandens TDS vertė yra labai maža. Ryškų sūrų jūros vandens skonį lemia itin didelė TDS vertė, kurios pagrindinis komponentas yra pažįstamas natrio chloridas, dar vadinamas valgomąja druska.
► Natūrali takoskyra tarp šviežio ir sūraus
Vienas iš esminių skirtumų tarp gėlo ir jūros vandens yra TDS vertė. Gėlo vandens iš upių ir ežerų TDS vertė paprastai yra nuo mažos iki vidutinės, o po įprasto valymo jis gali atitikti geriamojo ar naudojimo standartus. Tačiau jūros vanduo yra visiškai kitoks. Jo vidutinė TDS vertė yra itin didelė, dešimtis ar net šimtus kartų didesnė nei paprasto gėlo vandens. Šis didžiulis skaitinis atotrūkis yra pagrindinė kliūtis, kurią turi įveikti jūros vandens gėlinimas,{4}}atskirti tokį didelį kiekį ištirpusių kietųjų dalelių nuo vandens nėra lengva užduotis.
► Pagrindinis jūros vandens gėlinimo iššūkis: didelis TDS
Šiuo metu pagrindinė jūros vandens gėlinimo technologija yra atvirkštinis osmosas.Paprastais žodžiais tariant, jos principas apima didžiulį slėgį, kad jūros vanduo būtų išstumtas per pusiau{0}}pralaidžią membraną, kuri leidžia tik vandens molekulėms praeiti, taip užkertant kelią druskoms ir kitoms ištirpusioms medžiagoms gaminti gėlą vandenį. Čia TDS lygis tiesiogiai lemia visos sistemos sudėtingumą ir kainą.
Pirma, kuo didesnė TDS vertė, tuo didesnis vandens „druskingumas“ ir tuo stipresnis jo sukuriamas „osmosinis slėgis“, kuris neutralizuoja gėlo vandens srautą. Norint įveikti šį slėgį, atvirkštinio osmoso sistema turi sunaudoti daugiau elektros energijos, kad galėtų valdyti aukšto slėgio siurblius,energijos suvartojimas sudaro didelę gėlinimo išlaidų dalį.
Antra, didelis TDS reiškia, kad gėlinimo proceso metu membranos užblokuotos druskos labai susikaups šalia membranos paviršiaus. Tai gali lengvai sukelti druskų kristalizaciją ir nusodinimą, kurios prilimpa prie membranos panašios apnašos. Šis reiškinys vadinamas „masteliu“.Užblokavus membraną, ne tik sumažėja vandens gamybos efektyvumas, bet ir ženkliai sutrumpėja membranos tarnavimo laikas, o membranos elementų keitimas – nemažos išlaidos.Todėl pagrindinis tikslas projektuojant ir eksploatuojant visągėlinimo ro sistemayra kovoti su aukšto slėgio ir mastelio susidarymo problemomis, kurias sukelia didelis TDS.
► Sprendimas: technologijų ir sistemų sinergija
Susidūrę su didelio{0}}TDS jūros vandens iššūkiu, vien tik atvirkštinio osmoso membrana pasikliauti nepakanka; reikalinga sudėtinga ir integruota strategija.
Prieš jūros vandeniui patenkant į pagrindinius membranos elementus,jis turi būti apdorotas keliais etapais{0}}, pvz., filtravimas ir cheminis dozavimas, siekiant pašalinti suspenduotas kietąsias medžiagas, koloidus ir kitas medžiagas, kurios gali užteršti membraną, taip sumažinant „pagrindinės jėgos“ naštą. Siekiant sumažinti nuosėdų susidarymą, į sistemą moksliškai dozuojami antikalantai, kurie slopina druskų kristalų susidarymą ir sukibimą.
Kalbant apiemembraninės medžiagos, be įprastų polimerinių membranų,keraminė gėlinimo membrana, kuri pasižymi geresne{0}}užteršimo savybe ir ilgesniu tarnavimo laiku, sulaukia vis daugiau dėmesio ir tyrimų. Jis labiau toleruoja atšiaurią vandens kokybę ir valymo procesus.
Be to, norint atgauti energiją ir sumažinti suvartojimą,šiuolaikinėse didelio efektyvumo{0}}sistemose yra energijos atkūrimo įrenginiai. Šie įrenginiai gali atgauti slėgį iš didelio-slėgio sūrymo išleidimo ir panaudoti jį tiekiamo vandens slėgiui papildyti, taip žymiai sutaupydami elektros energijos. Žinoma,reguliarus cheminis membranų valymasatkurti jų veikimą taip pat yra būtina norint išlaikyti{0}} ilgalaikį stabilų sistemos veikimą.
Apibendrinant galima pasakyti, kad jūros vandens gėlinimo atveju TDS vertė yra daug daugiau nei tik vandens kokybės matavimo rodiklis. Tai pagrindinis parametras, nulemiantis technologinį požiūrį, sistemos energijos suvartojimą, eksploatacines išlaidas ir vandens gamybos efektyvumą. Suprasti TDS reiškia suprasti, kodėl gėlinimo technologija tokia sudėtinga, ir nuolat ieškoti naujovių-naudojame intelektą ir inžineriją, kad kovotume su gamtos nustatyta „druskumo barjeru“, taip gaudami vertingų gėlo vandens išteklių iš didžiulio vandenyno.