ระบบผลิตน้ำจืดแบบบรรจุในตู้คอนเทนเนอร์: ทางออกสำหรับปัญหาน้ำจืดในสหรัฐอเมริกา
น้ำที่ใช้ได้เป็นทรัพยากรที่ลดน้อยลงอย่างรวดเร็วในสหรัฐอเมริกา นอกเหนือจากการอนุรักษ์แล้ว การขนส่งสินค้าอุตสาหกรรมในตู้คอนเทนเนอร์ยังคงเป็นปัญหาอยู่ ระบบการกลั่นน้ำทะเลระบบผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเลแบบบรรจุในตู้คอนเทนเนอร์เป็นวิธีการที่เหมาะสมอย่างยิ่งในการผลิตน้ำสะอาดที่เชื่อถือได้ ในรัฐต่างๆ เช่น ฟลอริดา เท็กซัส และแคลิฟอร์เนีย ซึ่งมีน้ำจืดหายากอยู่แล้ว ชุมชนต่างๆ จึงถูกผลักดันให้พิจารณาแหล่งน้ำดื่มทางเลือกอื่นๆ นอกเหนือจากการอนุรักษ์แล้ว ระบบผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเลแบบบรรจุในตู้คอนเทนเนอร์ยังเป็นวิธีการที่เหมาะสมอย่างยิ่งในการผลิตน้ำสะอาดที่เชื่อถือได้
การใช้พลังงาน
ภาพที่ 1 การแยกเกลือออกจากน้ำ
XJY Desalinationการผลิตน้ำจืดด้วยวิธีเดิมนั้นเป็นวิธีที่ไม่คุ้มค่าที่สุด โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม ต้นทุนอาจสูงขึ้นอย่างมาก ขึ้นอยู่กับประเภทของการผลิตน้ำจืด บางครั้งอาจสูงกว่าถึง 100 เท่า เฉพาะค่าไฟฟ้าอย่างเดียวก็แพงกว่าแล้ว ในแง่นี้ ระบบรีเวิร์สออสโมซิส การแยกเกลือออกจากน้ำด้วยระบบรีเวอร์สออสโมซิส (RO) เป็นวิธีที่เหมาะสม โดยมีราคาแพงกว่าการบำบัดน้ำบาดาลเพียง 15 เท่า เพื่อให้เห็นภาพชัดเจน หากสหรัฐอเมริกาได้รับน้ำจืดทั้งหมดจากระบบ RO จะหมายถึงการใช้พลังงานเพิ่มขึ้น 10 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งเทียบเท่ากับตู้เย็นเพิ่มอีกหนึ่งเครื่องในแต่ละครัวเรือน (ตามที่ระบุไว้ในบทความที่เผยแพร่โดย AMTA ในปี 2009)
นอกจากนี้ ระบบการกลั่นน้ำทะเลแบบ RO ขนาดใหญ่ยังสามารถใช้ระบบการกู้คืนพลังงานเพื่อลดกำลังแรงม้าที่จำเป็นสำหรับปั๊ม ซึ่งช่วยลดความต้องการพลังงานลงได้มากกว่าครึ่งในสถานการณ์ที่เหมาะสม การเพิ่มขึ้นของการใช้พลังงานยังคงส่งผลให้ต้นทุนสูงขึ้น แต่เมื่อพิจารณาถึงระบบการกู้คืนพลังงานแล้ว ระบบการกลั่นน้ำทะเลแบบ RO ระดับอุตสาหกรรมจะมีราคาถูกกว่าการสูบน้ำสะอาดข้ามรัฐ เนื่องจากมีแหล่งน้ำที่ไม่ขึ้นกับปริมาณน้ำฝนให้เลือกน้อยมาก การกลั่นน้ำทะเลอาจมีราคาแพงกว่า แต่ก็ให้แหล่งน้ำที่เชื่อถือได้สม่ำเสมอเป็นการตอบแทน การไม่พึ่งพาปริมาณน้ำฝนทำให้การกลั่นน้ำทะเลระดับอุตสาหกรรมไม่เป็นปัญหาอีกต่อไป
การกำจัดน้ำเสีย
เมื่อเปรียบเทียบกับระบบการแยกเกลือออกจากน้ำแบบอื่นๆ ระบบการแยกเกลือออกจากน้ำแบบ RO มีข้อดีหลายประการ อย่างไรก็ตาม ความยากลำบากอยู่ที่การกำจัดน้ำเสีย สำหรับน้ำจืดทุกแกลลอนที่ผลิตได้ด้วยระบบ RO จะมีน้ำเสียที่เป็นเกลือปนแร่ธาตุในปริมาณที่เท่ากันถูกปล่อยออกมา น้ำเสียนี้เป็นกากตะกอนของเกลือและแร่ธาตุ และการทิ้งลงทะเลไม่เพียงแต่จะเป็นอันตรายต่อแหล่งที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิตในทะเลเท่านั้น แต่ยังผิดกฎหมายในสหรัฐอเมริกาอีกด้วย
อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับกระบวนการทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ การแยกเกลือออกจากน้ำด้วยระบบรีเวอร์สออสโมซิส (RO) ก่อให้เกิดของเสียที่สามารถกำจัดได้อย่างรับผิดชอบโดยมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยที่สุด และมีสถานที่ตามธรรมชาติที่สามารถทำได้ เช่น บริเวณที่แหล่งน้ำจืดมาบรรจบกับแหล่งน้ำเค็ม การทิ้งน้ำเค็มส่วนเกินในบริเวณที่น้ำเค็มและน้ำจืดผสมกันอยู่แล้วจะช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมได้ ในทำนองเดียวกัน การปล่อยน้ำเสียจากระบบรีเวอร์สออสโมซิสลงบนพื้นทะเลเป็นบริเวณกว้าง (เช่น ผ่านเครือข่ายท่อ) ก็ช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมได้เช่นกัน หากไม่มีทางเลือกใด ๆ เหล่านี้ น้ำเสียจากระบบรีเวอร์สออสโมซิสสามารถระเหยกลายเป็นเกลือเชิงพาณิชย์ได้ตามธรรมชาติ ซึ่งเป็นวิธีปฏิบัติทั่วไปในโรงงานแยกเกลือออกจากน้ำที่มีอยู่แล้ว
ระบบแยกเกลือออกจากน้ำด้วยวิธีรีเวิร์สออสโมซิสแบบบรรจุในตู้คอนเทนเนอร์
โรงงานผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเล (โดยเฉพาะโรงงานระบบรีเวอร์สออสโมซิส) ประสบปัญหาหลายอย่างเช่นเดียวกับโรงงานผลิตน้ำดื่มแบบดั้งเดิม คือ โรงงานเหล่านี้มีค่าใช้จ่ายสูงในการวางแผน มีความซับซ้อนในการก่อสร้าง และไม่สามารถรับมือกับการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของสภาพแวดล้อมของผลิตภัณฑ์ได้ ซึ่งเป็นปัญหาที่ต้องได้รับการแก้ไขอย่างต่อเนื่องเมื่อมีการสร้างโรงงานผลิตน้ำดื่มในสหรัฐอเมริกา อย่างไรก็ตาม ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในปัจจุบันได้นำไปสู่ระบบผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเลแบบบรรจุในตู้คอนเทนเนอร์ ซึ่งเป็นโรงงานระบบรีเวอร์สออสโมซิสที่สร้างขึ้นจากตู้คอนเทนเนอร์ขนาด 20 หรือ 40 ฟุต ระบบนี้ไม่เพียงแต่แก้ปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมที่เกี่ยวข้องกับการผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเลขนาดใหญ่เท่านั้น แต่ยังแก้ปัญหาด้านโลจิสติกส์ที่เกี่ยวข้องกับการสร้างโรงงานอีกด้วย
ภาพที่ 2 การแยกเกลือออกจากน้ำแบบบรรจุในตู้คอนเทนเนอร์
การวางรากฐานของโรงงานนั้นซับซ้อนและมีค่าใช้จ่ายสูง ตัวอย่างเช่น ที่ดินริมทะเลในแคลิฟอร์เนียมีราคาแพงมาก เมื่อเทียบกับโรงงานผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเลแบบดั้งเดิม ระบบแบบตู้คอนเทนเนอร์ใช้พื้นที่น้อยลงอย่างมาก โดยต้องการเพียงฐานคอนกรีตสำหรับตู้คอนเทนเนอร์เท่านั้น ระบบแบบตู้คอนเทนเนอร์ยังเป็นแบบโมดูลาร์ จึงง่ายต่อการติดตั้งเป็นชุดหากต้องการกำลังการผลิตเพิ่มเติม
ระบบผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเลแบบบรรจุในตู้คอนเทนเนอร์ ซึ่งประกอบด้วยระบบการกู้คืนพลังงานและระบบบำบัดน้ำเบื้องต้นที่จำเป็นทั้งหมด สามารถผลิตน้ำได้ถึงครึ่งล้านแกลลอนต่อวัน ในขณะที่โรงงานผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเลแบบดั้งเดิมในสหรัฐอเมริกาผลิตน้ำได้หลายสิบล้านแกลลอนต่อวัน แต่พื้นที่สำหรับโรงงานขนาดใหญ่เหล่านี้มีจำกัด ในทางตรงกันข้าม ตู้คอนเทนเนอร์สำหรับจัดเก็บน้ำสามารถติดตั้งได้เกือบทุกที่
เพื่อให้เห็นภาพชัดเจนยิ่งขึ้น หากมีการติดตั้งโรงงานผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเลแบบตู้คอนเทนเนอร์ 1 แห่งทุกๆ 10 ไมล์ของชายฝั่งแคลิฟอร์เนียที่มีความยาว 840 ไมล์ จะสามารถผลิตน้ำได้ 42 ล้านแกลลอนต่อวัน ซึ่งเพียงพอที่จะจัดหาน้ำประปาให้แก่ประชากร 47,000 คนได้ตลอดปีโดยไม่เกิดภัยแล้ง
ความสามารถในการปรับตัว
คุณภาพของแหล่งน้ำธรรมชาติสามารถเปลี่ยนแปลงอย่างมากในระยะเวลาอันสั้น การรั่วไหล การเจริญเติบโตของสาหร่าย การอพยพของสิ่งมีชีวิตในทะเล และเหตุการณ์อื่นๆ อาจทำให้การผลิตน้ำหยุดชะงักเป็นเวลานาน อย่างไรก็ตาม ระบบผลิตน้ำจืดแบบตู้คอนเทนเนอร์สามารถเคลื่อนย้ายไปยังสถานที่ใหม่และเริ่มกระบวนการผลิตน้ำอีกครั้งได้ภายในเวลาไม่ถึงหนึ่งวัน ทำให้พื้นที่นั้นมีเวลาฟื้นตัว ระบบแบบพกพาเหล่านี้ยังเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการบรรเทาภัยพิบัติ โดยสามารถส่งน้ำไปยังที่ที่ต้องการได้อย่างรวดเร็วที่สุด สรุปแล้ว ระบบแบบตู้คอนเทนเนอร์สามารถใช้งานได้ทั้งแบบชั่วคราวหรือถาวรตามความต้องการของเจ้าของ
ความสามารถในการปรับแต่ง
สำหรับแหล่งน้ำที่เชื่อถือได้ คาดการณ์ได้ ไม่ขึ้นอยู่กับปริมาณน้ำฝน และไม่ส่งผลกระทบต่อแหล่งน้ำจืดที่มีอยู่ ระบบการกลั่นน้ำทะเลแบบบรรจุในตู้คอนเทนเนอร์นำเสนอแนวทางแบบโมดูลาร์ที่อาจปฏิวัติวิธีการทำน้ำให้บริสุทธิ์ของเราได้อย่างแท้จริง