معالجة وتحلیة المیاه محدودة الجودة إعتمادا على تقنیات الطاقة الشمسیة

نوع المستند : Original Article

المؤلفون

1 أستاذ متفرغ – قسم الهندسة الزراعیة- کلیة الزراعة- جامعة عین شمس، مصر.

2 أستاذ مساعد – قسم الهندسة الزراعیة- کلیة الزراعة- جامعة عین شمس، مصر.

3 أستاذ مساعد - قسم الهندسة المیکانیکیة - المرکز القومی للبحوث، مصر.

4 مساعد باحث - قسم بحوث تلوث المیاه - المرکز القومی للبحوث، مصر.

المستخلص

أصبح إستخدام المصادر غیر التقلیدیه للمیاه ضرورة ملحة فی الوقت الراهن  لمواجهه العجز المائی ولسد إحتیاجات مصر المائیة لتحقیق التنمیة المنشودة فی الزراعة والصناعة وغیرها. ومن أهم مصادر المیاه غیر التقلیدیة فی مصر هی میاه الصرف الزراعی والمیاه متوسطة الملوحة ((Brackish water . یعتمد النموذج المقترح لمعالجة المیاه علی استخدام الطاقة الشمسیة عن طریق استخدام وحدة بسیطة تعتمد علی مبدأ التبخیر الومضی لتقطیر هذه المیاه. وتستخدم الطاقة الشمسیة فی صورة حراریة فی رفع درجة حرارة هذه المیاه وتبخیرها , وتستخدم أیضا لإمداد النموذج المقترح بالطاقة الکهربیة اللازمة لتشغیل مضخة التفریغ عن طریق خلیة کهروضوئیة (Photovoltaic cell). تمر المیاه أولاً علی مرشح رملی لإزالة المواد العالقة فیها ثم تدخل هذه المیاه بعد ذلک علی مجمع شمسی لرفع درجة حرارتها إلی الدرجة المطلوبة وبعد ذلک تدخل هذه المیاه إلی غرفة التبخیر المثبتة تحت التفریغ (ضغط أقل من الضغط الجوی ) فیحدث التبخیر الومضی لهذه المیاه , ثم یتم تکثیفها لإنتاج المیاه المعالجة أو المحلاة. وقد تم دراسة جودة المیاه المعالجه باستخدام هذا النموذج لتحدید مدی کفاءته فی معالجة هذه النوعیة من المیاه  . وتم ایضا دراسة العوامل التی تؤثر علی انتاجیة النموذج المقترح حتی یتم تحدید مدی کفائته فی تحلیة المیاه. واوضحت النتائج مایلی:

یمکن تحقیق إزالة للمواد العضویة بنسبة 96 % وکذلک إزالة الأملاح الموجودة فی هذه المیاه بنسبة 99%.
النموذج المقترح یمکنه انتاج 5 لترمن المیاه المحلاه/ لکل متر مربع/ یوم من مساحة المجمع الشمسی .
حقق النموذج المقترح کفاءة حراریة بمتوسط 52% وکذلک معامل استفادة ( (GOR وصلت إلی 1.2.

النموذج المقترح لیس له ای اثار جانبیة علی البیئة حیث أن الطاقة المستخدمة یتم الحصول علیها من الشمس.

Abd ElMoniem, A. A.,(2009). Overview of Water Resources and Requirements in Egypt; The Factors Controlling its Management and Development. Journal of Environmental Studies, 2:85-97
Abdalrehim, Z. S. and Lashin, A. (2007), Experimental and theoretical study of a solar desalination system located in Cairo, Egypt. Desalination; 217:52-64.
Ahmad. G.E. Schmid J. (2002). Feasibility study of brackish water desalination in the Egyptian deserts and rural regions using PV systems. Energy Conversion and Management, 43 : 2641–2649.
Abulnour,A.G; Sorour.M.H ; Talaat, H.A.(2002). Comparative economics for desalting  of agricultural drainage  water (ADW). Desalination, 152: 353-357.
APHA, American Public Health Association,(2005). Standared methods for the examination of water and wastewater, 21 th ed. United Book press, USA
Awady, M. N., (1978).  Tractor and Farm Machinery. Text(Arabic)., Col.  Ag., Ain  Shams U. : 146 – 167.
Baig, H. Antar, M.A. Syed, M. Zubair,S.M.(2011). Performance evaluation of a once-through multi-stage flash distillation system: Impact of brine heater fouling. Energy Conversion and Management, 52 :1414–1425.
Goosen, F.A. Sablani S. S. Shayya, W. H. Charles, P.Hilal, A.(2000). Thermodynamic  and economic considerations in solar desalination. Desalination, 129: 63-89.
Hussein, A.A. ElGamal;Hatem, M.M.Ali.(2008).Commissioning of  bandoned drainage water reuse systems in Egypt: A case study of upgrading the umoum project, Nile delta.The3rd international conference on water resources and arid environments and the 1st Arab water forum.
Kabeel, A.E. Emad, M.S.(2013). A hybrid solar desalination system of air humidification–dehumidification and water flashing evaporation Part I. A numerical investigation. Desalination, 320: 56–72
Kabeel, A.E. Emad, M.S.(2014). Applicability of flashing desalination technique for small scale needs using a novel integrated system coupled with nano fluid-based solar collector. Desalination, 333 : 10-22
Khawaji, A.D. Wie, J. and Khan, T.(1997)  Proc., IDA World Congress on Desalination and Water Reuse, Madrid, Spain, Oct. 6-9, 1997, 2 (1997) 3.
Koschikowski, J.Wieghaus,M.Rommel,M.(2003). Solar Thermal-Driven desalination Plants Based on Membrane Distillation .Desalination, 156:295-304
Lamei, A. van der Zaag, P.  von Munch, E.(2008). Impact of solar             energy cost on water production cost of seawater desalination plants in Egypt. Energy Policy, 36 : 1748–1756
Lee,R.W;Glater,j;Cohen,y;Martin,C;Kovac,K;Milbar,M.N;Bartel,D.W (2003) Low-pressure RO membrane desalination of agricultural drainage water. Desalination, 155:109-120
Ma, J.  Sun, W. Ji, J. Zhang, Y. Zhang, A. Fan, W.(2011). Experimental and theoretical study of the efficiency of a dual-function solar collector. Applied Thermal Engineering, 31: 1751-1756
Nafey, A. Safwat. Mohamad, M.A. El-Helaby, S.O. Sharaf, M.A.(2007). Theoretical and experimental study of a small unit for solar desalination using flashing process Energy Conversion and Management, 48: 528–538.
Omara, Z.M., Eltawil, M. A.(2013). Hybrid of solar dish concentrator, new boiler and simple solar collector for brackish water desalination. Desalination, 326:62–68.
Rada, Z. A, Fatihah, S, Mohd, H. R, Nurul’ain, A.(2013). The application of a solar still in domestic and industrial wastewater treatment. Solar Energy; 93:63–71.
Reddy, K.S. Kumar, K. R. O'Donovan, T. S. Mallick, T.K.(2012). Performance analysis of an evacuated multi-stage solar water desalination system Desalination, 288 : 80–92.
Shatat,M. Worall,M. Riffat, S.(2013). Economic study for anaffordable small scale solar water desalination system in remote and semi-arid region. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 25:543–551.
Talaat, H.A; Sorour.M.H ; Rahman.N.A;Shaalan H.F.(2002). Pretreatment of agricultural drainage water (ADW) for large-scale desalination. Desalination, 152:  299- 305.
Talaat, H.A;Ahmed.S.R.(2007).Treatment of agricultural drainage water: technological  schemes and financial indicators. desalination, 204:102-112.
Wei, L. Yuan, D. Tang, D. Wu, B.(2013). A study on a flat-plate type of solar heat collector with an integrated heat pipe. Solar Energy, 97: 19–25.