Page 358 - israel water resources

‫פרק ‪ :16‬התפלת מים ‪351‬‬

‫המרוכזת‪ ,‬וככל שעובר הזמן ק ֵטן הפרש הריכוזים‪ .‬לעומת זאת‪,‬‬ ‫‪ 16.2‬שיטות התפלה‬
‫אוסמוזה הפוכה היא תהליך שבו מולקולות מים עוברות בכיוון‬
‫ההפוך‪ ,‬מהתמיסה המרוכזת אל המהולה‪ ,‬והפרש הריכוזים‬ ‫זיקוק באמצעות אדים‪ :‬הזיקוק הוא תהליך שבו המים‬
‫גדל עם הזמן‪ .‬האוסמוזה ההפוכה מתרחשת רק באמצעות‬
‫השקעת אנרגיה חיצונית בצורת לחץ גבוה על המים המלוחים‬ ‫המלוחים מתאדים‪ ,‬לאחר מכן מקררים את האדים עד לעיבוים‬
‫(‪ .)Fritzmann et al., 2007‬הלחץ גורם למולקולות המים לצאת‬ ‫ולבסוף אוספים את טיפות המים‪ .‬טכנולוגיה זו דומה לתהליך‬
‫מהתמיסה המלוחה דרך הממברנה המסוגלת להעביר רק‬ ‫הטבעי של יצירת גשם ממי האוקיינוס‪ .‬המלחים אינם נדיפים‪,‬‬
‫מולקולות מים‪ ,‬והתמיסה שנותרת בפנים הולכת ונעשית מרוכזת‬ ‫כמובן‪ ,‬ולכן שינוי מצב הצבירה (מנוזל לגז) משמש כמעין מכשיר‬
‫ככל שחולף הזמן‪ .‬הלחץ הדרוש להתפלת מים מליחים הוא ‪–10‬‬ ‫להפרדה בין המים למלחים‪ .‬מבחינה טכנית‪ ,‬יש שלוש שיטות‬
‫‪ 25‬אטמוספרות‪ ,‬ולהתפלת מי ים דרושות ‪ 80-50‬אטמוספרות‪.‬‬ ‫המבוססות על טכנולוגיית האידוי‪ :‬פריצה רב־דרגית (‪Multi‬‬
‫כשמי הגלם הם מים מליחים‪ ,‬המים המותפלים יצטברו ויגיעו עד‬ ‫‪ ,)Stage Flash, MSF‬זיקוק רב־שלבי (‪Multi Effect Distillation,‬‬
‫‪ 95%-90%‬מהכמות ההתחלתית‪ ,‬אך בהתפלת מי ים הניצולת‬ ‫‪ ,)MED‬וזיקוק דחיסת אדים (‪.)Vapor Compression, VC‬‬
‫יורדת עד ‪ 50%-30%‬בלבד‪ .‬המים המותפלים בשיטה זו מכילים‬ ‫הבסיס המשותף לכל הטכניקות הוא האפשרות לאדות מים לא‬
‫רק באמצעות חימומם לטמפרטורה של ‪( 1000C‬רתיחה)‪ ,‬אלא‬
‫בדרך כלל ‪ 500-300‬מג״ר מלחים בליטר‪.‬‬ ‫גם בטמפרטורות נמוכות יותר ובתנאי שיש תנאי לחץ נמוכים‪.‬‬
‫פריצות דרך טכנולוגיות התרחשו בתחום האוסמוזה‬ ‫המים המותפלים בשיטות אלו מכילים בדרך כלל ‪ 50-5‬מג״ר‬
‫ההפוכה במהלך ‪ 25‬השנים האחרונות‪ .‬ממברנות מסוג חדש‪,‬‬ ‫מלחים בליטר‪ ,‬דהיינו ריכוז נמוך יותר בהשוואה למים מותפלים‬
‫שניתן לייצר אותן בקלות באופן תעשייתי‪ ,‬ומערכות של השבת‬
‫אנרגיה הביאו להוזלה ניכרת במחיר המים המותפלים (מסגרת‬ ‫המיוצרים באמצעות ממברנות (סמיט‪.)2001 ,‬‬
‫שיטת הפריצה הרב־דרגית מתבצעת בעזרת הכנסת המים‬
‫‪.16‬ג)‪ .‬לכן‪ ,‬שיטה זו הפכה פופולרית ביותר ברחבי העולם‪.‬‬ ‫המלוחים לכלי שיש בו תנאי לחץ נמוך (ו ָאקום חלקי)‪ ,‬הגורמים‬
‫שיטת האלקטרו־דיאליזה מבוססת גם היא על ממברנה‬ ‫לפריצה של חלק מהמים אל האוויר‪ ,‬כלומר ליצירת אדים‪ .‬המים‬
‫בעלת חדירות בררנית‪ ,‬אך בניגוד לאוסמוזה‪ ,‬כאן הממברנה אינה‬ ‫המלוחים הנותרים לאחר האידוי הראשוני מועברים למכל נוסף‬
‫מעבירה מולקולות מים אלא רק יונים הטעונים מטען חשמלי‪.‬‬ ‫שיש בו תנאי לחץ נמוכים עוד יותר‪ ,‬וכך פורצת כמות נוספת של‬
‫האנרגיה החיצונית המושקעת בתהליך זה היא אנרגיה חשמלית‬ ‫מים אל האוויר ונוצרים אדים נוספים‪ .‬המים המלוחים הנותרים‬
‫הטוענת את הממברנות במטען חיובי או שלילי (ממברנה אחת‬ ‫ממשיכים לעבור מתא לתא והלחץ בהם הולך וקטן‪ ,‬ובכל מעבר‬
‫משמשת קתודה והשנייה אנודה)‪ ,‬והמלחים המומסים עוברים‬ ‫מתנדפת כמות נוספת של מים‪ .‬האדים נאספים מכל התאים‬
‫מהתמיסה המהולה אל התמיסה המרוכזת‪ .‬שיטה זו נמצאה‬
‫יעילה עבור מים מליחים‪ ,‬אך אינה יעילה עבור מי ים‪ .‬מבחינה‬ ‫ומתעבים למי מוצר‪.‬‬
‫הזיקוק הרב־שלבי נעשה בעזרת חימום המים המלוחים‬
‫כלכלית‪ ,‬האלקטרו־דיאליזה יקרה יותר מאוסמוזה הפוכה‪.‬‬ ‫עד שנוצרים אדים (קיטור)‪ .‬החימום מתבצע בשלבים‪ ,‬והוא‬
‫מתגבר במעבר מתא לתא‪ .‬האדים עוברים דרך טור של תאים‪,‬‬
‫‪ 16.3‬מפעלי התפלה ראשוניים‬ ‫ובכל תא הם מתקררים במקצת תוך כדי פליטת חום מועט‪.‬‬
‫השיטה מבוססת על העברה יעילה של אנרגיית החום בין הקיטור‬
‫מתקנים זעירים‪ :‬מתקני התפלה קטנים הוקמו בישראל מאז‬ ‫המתעבה‪ ,‬הפולט חום‪ ,‬לבין המים המלוחים המתאדים‪ ,‬הקולטים‬
‫את החום‪ .‬מתקני הזיקוק בנויים אפוא משני טורים של תאים‬
‫שנת ‪ ,1965‬תחילה בטכנולוגיה של זיקוק ובהמשך באמצעות‬ ‫צמודים‪ ,‬שהטמפרטורה משתנה בהם בהדרגה במעבר מתא לתא‪,‬‬
‫ממברנות (הופמן‪ .)2011 ,‬בין השנים ‪ 1998-1965‬הוקמו מתקני‬ ‫כשבטור אחד המים מתאדים ובטור האחר הם מתעבים ומנצלים‬
‫התפלה מכל הסוגים‪ ,‬בעלי יכולת הפקה של כ־‪ 90,000‬מ״ק ביממה‬
‫(גליקשטרן ופריאל‪ .)1998 ,‬ואולם‪ ,‬בשנת ‪ 2000‬הפיקו בישראל‬ ‫את האנרגיה ביעילות מרבית‪.‬‬
‫כ־‪ 50,000‬מ״ק ביממה בלבד‪ ,‬כולם בטכנולוגיה של ממברנות‪,‬‬ ‫זיקוק דחיסת אדים מבוצע באמצעות מדחסים חשמליים‬
‫מכיוון שהמתקנים האחרים‪ ,‬בתפוקה כוללת של ‪ 40,000‬מ״ק‬ ‫הדוחסים את האדים וגורמים לעיבוים‪ .‬מתקני ההתפלה‬
‫מבוססים על התזת המים המלוחים על מערכת צינורות חמים‬
‫ביממה‪ ,‬שהתבססו על טכנולוגית הזיקוק‪ ,‬נסגרו‪.‬‬ ‫הגורמים לאידוי המים‪ .‬האדים נאספים ונדחסים בתוך אותה‬
‫מתקן האיוד הראשון בשיטת הפריצה הרב־דרגית הוקם‬ ‫מערכת צינורות‪ .‬דחיסת האדים בצינורות היא תהליך הפולט‬
‫באילת בשנת ‪ ,1965‬ופרטים על אודותיו מובאים בהמשך‬
‫בהקשר של התפלת המים באילת‪ .‬מתקן האלקטרו־דיאליזה‬ ‫חום‪ ,‬וזו השיטה לחימום הצינורות‪.‬‬
‫הראשון בישראל הוקם בצאלים שבנגב בשנת ‪ .1965‬תפוקתו‬
‫הגיעה ל־‪ 500‬מ״ק ליממה‪ .‬מי הגלם היו מי תהום מליחים‬ ‫הפרדה באמצעות ממברנות‪ :‬״ממברנה חצי־חדירה״ היא‬
‫שריכוזם ‪ 2,600‬מג״ר בליטר‪ ,‬ומי המוצר היו בריכוז של ‪ 500‬מג״ר‬
‫בליטר (לויטה‪ .)1973 ,‬מחקר ופיתוח של תהליך האלקטרו־‬ ‫קרום דק שעוברים דרכו אטומים או מולקולות מסוג מסוים‬
‫דיאליזה הביא לשכלול הטכניקות‪ ,‬ובשנת ‪ 1972‬נבנה במשאבי‬ ‫בלבד‪ .‬שתי שיטות התפלה מבוססות על טכנולוגיית הממברנות‪:‬‬
‫שדה מתקן גדול יותר‪ ,‬שתפוקתו הגיעה ל־‪ 2,400‬מ״ק ליממה‪.‬‬ ‫אוסמוזה הפוכה (‪ )Reverse Osmosis, RO‬ואלקטרו־דיאליזה‬

‫המתקן הופעל על ידי חברת ״מקורות״‪.‬‬ ‫(‪.)Electro-dialysis, ED‬‬
‫המתקן הראשון לזיקוק בדחיסת אדים הוקם בשנת ‪1970‬‬ ‫כדי להסביר מהי אוסמוזה הפוכה‪ ,‬יש להסביר תחילה את‬
‫באופירה שבסיני‪ .‬המתקן הורחב בשנת ‪ ,1973‬ותפוקתו הכוללת‬ ‫התהליך הטבעי של אוסמוזה המתרחש בלי השקעת אנרגיה‪.‬‬
‫אוסמוזה טבעית מתרחשת בין שתי תמיסות בעלות ריכוזי‬
‫מלחים שונים הנמצאות משני צדדיה של הממברנה‪ .‬בתהליך‬
‫זה עוברות מולקולות מים מהתמיסה המהולה אל התמיסה‬