Við segjum oft að sjór sé salt, en hvernig er hægt að mæla þessa "söltu" vísindalega? Lykillinn liggur í vísi sem kallast TDS.TDS, eða "Total Dissolved Solids", eins og nafnið gefur til kynna, vísar til heildarmagns allra steinefna, salta og lítið magn af lífrænum efnum sem eru leyst upp í vatni.Þessi efni eru upprunnin úr steinum, jarðvegi og athöfnum manna, sem eru til sem jónir í vatninu. Við mælum þær í milligrömmum á lítra (mg/L).
Þú getur hugsað um TDS sem „ósýnilega fast efni“ í glasi af vatni. Sódavatnið sem við drekkum, vegna þess að það inniheldur hóflegt magn af steinefnum, hefur venjulega TDS gildi í hundruðum. Aftur á móti hefur eimað vatn eða djúphreinsað vatn mjög lágt TDS gildi. Hið áberandi saltbragð sjávar er einmitt vegna afar hás TDS gildi þess, en aðalþátturinn í því er hið þekkta natríumklóríð, einnig þekkt sem borðsalt.
► Náttúruleg skil milli fersks og salts
Einn af grundvallarmuninum á ferskvatni og sjó er TDS gildið. TDS gildi ferskvatns úr ám og vötnum er venjulega á lágu til miðlungs bili og það getur uppfyllt drykkjar- eða notkunarstaðla eftir hefðbundna meðferð. Sjórinn er hins vegar allt annar. Meðalgildi TDS er mjög hátt, tugum eða jafnvel hundruðum sinnum hærra en venjulegt ferskvatn. Þetta mikla tölulega bil er helsta hindrunin sem afsöltun sjós verður að sigrast á-að aðskilja svo mikið magn af uppleystu föstu efnum frá vatninu er ekkert auðvelt verkefni.
► Kjarnaáskorunin við afsöltun sjávar: Hár TDS
Eins og er, er almenna tæknin fyrir afsöltun sjós öfug himnuflæði.Í einföldu máli felst meginreglan í því að nota gríðarlegan þrýsting til að þvinga sjó í gegnum hálf-gegndræpa himnu sem leyfir aðeins vatnssameindum að fara framhjá og hindrar þannig sölt og önnur uppleyst efni til að framleiða ferskvatn. Hér ákvarðar stig TDS beint erfiðleika og kostnað alls kerfisins.
Í fyrsta lagi, því hærra sem TDS gildið er, því meiri „selta“ vatnsins og því sterkari „osmósuþrýstingur“ sem það myndar, sem vinnur gegn flæði ferskvatns. Til að sigrast á þessum þrýstingi verður öfugt himnuflæðiskerfið að eyða meiri raforku til að knýja háþrýstidælur,-gera orkunotkun að stórum hluta af afsöltunarkostnaði.
Í öðru lagi þýðir hátt TDS að meðan á afsöltunarferlinu stendur munu söltin sem himnan stíflar verða mjög einbeitt nálægt yfirborði himnunnar. Þetta getur auðveldlega leitt til kristöllunar og útfellingar salta, sem festast við himnuna eins og kvarða. Þetta fyrirbæri er kallað „scaling“.Þegar himnan er stífluð minnkar ekki aðeins skilvirkni vatnsframleiðslunnar heldur styttist líftími himnunnar einnig verulega og það er töluverður kostnaður að skipta um himnuþætti.Þess vegna er kjarnamarkmið í hönnun og rekstri allsafsöltunar ro kerfier að berjast gegn vandamálum háþrýstings og kvarða af völdum hás TDS.
► Lausnin: Samvirkni tækni og kerfa
Það er ekki nóg að horfast í augu við áskorunina um háan-TDS sjó, að treysta á himnuna eina og sér; háþróaðrar og samþættrar stefnu er krafist.
Áður en sjór fer inn í kjarnahimnu frumefnin,það verður að gangast undir margþætta-formeðferð, eins og síun og efnaskömmtun, til að fjarlægja sviflausn, kvoða og önnur efni sem gætu skaðað himnuna og þar með minnkað álagið á „aðalkraftinn“. Til að draga úr flögnun eru hleðslueyðandi efni gefin vísindalega inn í kerfið til að hindra myndun og viðloðun saltkristalla.
Hvað varðarhimnuefni, auk algengra fjölliða himna, thekeramik afsöltunarhimna, sem býður upp á sterkari-græðsluvörn og lengri endingartíma, fær vaxandi athygli og rannsóknir. Það þolir erfiðara vatnsgæði og hreinsunarferli.
Ennfremur, til að endurheimta orku og draga úr neyslu,nútíma há-hagkvæmni kerfi eru búin orkunýtingartækjum. Þessi tæki geta endurheimt þrýstinginn úr háþrýstingsvatnslosuninni- og notað hann til að bæta við vatnsþrýstinginn og spara þannig raforkunotkun verulega. Auðvitað,regluleg efnahreinsun á himnunumað endurheimta afköst þeirra er einnig ómissandi hluti af því að viðhalda stöðugri-langtíma starfsemi kerfisins.
Að lokum, fyrir afsöltun sjós, er TDS gildið miklu meira en bara vísbending til að mæla vatnsgæði. Það er kjarnabreyta sem ákvarðar tæknilega nálgun, orkunotkun kerfisins, rekstrarkostnað og skilvirkni vatnsframleiðslu. Að skilja TDS þýðir að skilja hvers vegna afsöltunartækni er svo flókin og stöðugt að sækjast eftir nýjungum-við notum greind og verkfræði til að berjast gegn „seltuhindrun“ sem náttúran setur, og fáum þar með dýrmætar ferskvatnsauðlindir úr víðáttumiklu hafinu.