Page 359 - israel water resources

‫חלק ג‪ :‬מפעלי אספקת מים‬ ‫‪352‬‬

‫‪.16‬ג‪ .‬הוזלת ההתפלה‪:‬‬

‫‪2.5‬‬ ‫עלות ההתפלה קטנה בראש ובראשונה בשל המעבר משיטות זיקוק‬
‫לשיטות הפרדה בממברנות (‪ .)Semiat, 2008‬עלות ההתפלה‬
‫‪NaCI ĘīĎĚ 25‬‬
‫המשיכה לרדת בשל פיתוחים טכנולוגיים בשני תחומים עיקריים‬
‫‪(ģīĚĘ ĥīđģ) ĦĕĘĚĕĜĕĚ ĐĕĎĤĜČ‬‬ ‫‪2.0‬‬ ‫‪NaCI ĘīĎĚ 35‬‬ ‫(‪( :)Tenne, 2010; Elimelech and Phillip, 2011‬א) פיתוח‬
‫‪NaCI ĘīĎĚ 45‬‬

‫‪1.5‬‬ ‫ממברנות חדשות; (ב) השבת אנרגיה‪ ,‬כדלהלן‪.‬‬

‫הממברנות החדשות מייעלות את תהליך האוסמוזה ההפוכה‬

‫‪1.0‬‬ ‫ומגבירות את הניצולת האנרגטית‪ .‬באמצעות טכניקות חדשות בתחום‬

‫ההנדסה הכימית פותחו ממברנות דקות מאוד (‪ 100‬ננו־מטרים)‪,‬‬

‫‪0.5‬‬ ‫בעלות מבנה מולקולרי מיוחד‪ ,‬אשר מצד אחד מאפשרות למולקולות‬

‫מים לזרום דרכן בקלות ובמהירות ומצד אחר מונעות מעבר של אניונים‬
‫וקטיונים‪ .‬הממברנות החדשות עשויות מפוליסולפון (‪)Polysulfone‬‬
‫‪0.00 10 20 30 40 50 60 70 80‬‬ ‫ומפוליאמיד (‪ )Polyamide‬וניתנות לייצור באופן תעשייתי‪ ,‬בכמויות‬

‫‪(%) ĐčĥĐ ĝēĕ‬‬ ‫גדולות ובמהירות‪ .‬ממברנות אלו מסוגלות לסלק מעל ‪ 99%‬מהמלחים‬

‫איור ‪.16‬ג‪ :1.‬האנרגיה המינימלית הדרושה להתפלת מים מלוחים‪,‬‬ ‫המומסים‪ .‬אורך החיים של הממברנות יכול להגיע לשבע שנים‪ .‬פיתוח‬
‫כתלות בדרגת ההשבה (בטווח של ‪ 55%-45%‬מהנפח ההתחלתי)‪.‬‬
‫האנרגיה חושבה באופן תאורטי בהנחה של ‪ 100%‬יעילות אנרגטית‪.‬‬ ‫הממברנות החדשות הוריד את צריכת האנרגיה עבור הפרדת המים‬

‫המים המלוחים הם ברמות שונות‪ 25 :‬גר׳ לליטר‪ ,‬כמו במפרץ‬ ‫מהמלחים לרמה מינימלית של כ־‪ 2.5‬קו״ש עבור התפלה של ‪ 1‬מ״ק‬
‫טמפה בפלורידה‪ 35 ,‬גר׳ בליטר‪ ,‬כמו במרבית האוקיינוסים‪ ,‬ו־‪ 45‬גר׳‬
‫מים מלוחים (לא כולל טיפולים מקדימים ומאוחרים)‪ ,‬בשעה שמבחינה‬
‫בליטר‪ ,‬כמו במפרץ הפרסי (‪.)Elimelech and Phillip, 2011‬‬
‫תרמו־דינמית לא ניתן לרדת מתחת ל־‪ 1‬קו״ש למ״ק (איור ‪.16‬ג‪.)1.‬‬

‫הממברנות המיוצרות היום באופן תעשייתי נראות כמו גיליונות‬

‫נייר‪ ,‬וניתן לגלגל אותן בקלות בתוך צינורות הלחץ‪ .‬בין הממברנות‬

‫‪ĤĢđĚĐ ĕĚ Ęĥ ğđĝĕČĐ ĤđĜĕĢ‬‬ ‫‪ĒėĤ ĕĚ‬‬ ‫מניחים חוצצים (רשת נקבובית) המאפשרים זרימת מים מהירה (איור‬
‫‪ĐĜĒĐĐ ğĔĥ‬‬ ‫‪ĤĢđĚ ĕĚ‬‬
‫‪ĒėĤ ĕĚ‬‬ ‫‪.16‬ג‪ .)2.‬אריזה זו קומפקטית מאוד ויוצרת שטחי פנים גדולים ביותר‬

‫‪ĐĜĒĐ ĕĚ‬‬ ‫‪ēđđĕĤ ĦĥĤ‬‬ ‫בתוך נפח מצומצם‪ ,‬וכך מתקבלת יעילות מרבית לאוסמוזה ההפוכה‪.‬‬
‫‪ĐĜĒĐ ĕĚ‬‬ ‫‪ĐĜĤčĚĚ‬‬
‫המרווחים הצרים שבין הממברנות אינם מאפשרים יצירת שכבת גבול‬
‫‪ēđđĕĤ ĦĥĤ‬‬
‫של מים מלוחים מאוד בצמוד לממברנות‪ ,‬העלולים להביא לשקיעת‬

‫אבנית‪ .‬המרווחים הצרים מאלצים זרימת מים מהירה‪ ,‬השוטפת החוצה‬

‫‪ĤĢđĚ ĕĚ ğĔĥ‬‬ ‫‪ĐĜĤčĚĚ‬‬ ‫את המלחים המתגבשים‪.‬‬
‫‪ĕĒėĤĚĐ ğđĝĕČĐ ĤđĜĕĢĘ‬‬
‫הטכניקה השנייה היא השבת האנרגיה‪ ,‬שהרי האוסמוזה ההפוכה‬

‫איור ‪.16‬ג‪ :2.‬אריזה ספירלית של ממברנות בתוך תא לחץ‬ ‫מתבצעת בלחץ של כ־‪ 70‬אטמוספרות‪ .‬לאחר המעבר דרך הממברנה‬

‫גלילי‪ .‬המים המלוחים נכנסים בצד אחד וזורמים לאורך ציר הגליל‬ ‫יורד הלחץ של המים המותפלים לרמה של לחץ אטמוספרי‪ ,‬אולם‬

‫והתמלחת יוצאת בצד האחר‪ ,‬ובה בעת המים המותפלים מתנקזים‬ ‫התמלחת המרוכזת‪ ,‬שלא עברה דרך הממברנה‪ ,‬נשארת בלחץ של ‪70‬‬

‫לצינורית הפנימית ונאספים‪ .‬מי הגלם נכנסים במרווחים הקיימים‬ ‫אטמוספרות‪ .‬מערכות השבת האנרגיה מאפשרות לנצל את שחרור‬
‫בין כל שתי ממברנות‪ ,‬העשויים מרשתות (‪ ,)Spacer‬מולקולות‬
‫הלחץ של מי התמלחת לשם ייצור אנרגיה (איור ‪.16‬ג‪ .)3.‬מערכות השבת‬
‫המים חוצות את הממברנות וזורמות במקביל למעטפת עד לצינור‬
‫הפנימי‪ ,‬והתמלחת המרוכזת מנוקזת החוצה (על פי ‪Fritzmann‬‬ ‫האנרגיה יכולות לחסוך עד ‪ 40%‬מאנרגיית ההתפלה הכוללת‪.‬‬

‫‪.)et al., 2007‬‬ ‫בסיכומו של דבר‪ ,‬מהפכה טכנולוגית התרחשה בתחום התפלת‬

‫המים‪ .‬המעבר מהתפלה בשיטת הזיקוק להתפלה באמצעות ממברנות‬

‫הורידה את צריכת האנרגיה לכדי מחצית (מ־‪ 16‬קו״ש למ״ק בשנת ‪1970‬‬

‫עד ‪ 8‬קו״ש למ״ק בשנת ‪ .)1980‬הממברנות החדשות‪ ,‬המתקנים להשבת‬

‫האנרגיה וההתפלה בכמה דרגות לחץ שיפרו את היעילות האנרגטית של‬

‫האוסמוזה ההפוכה והורידו אותה לכ־‪ 2.5‬קו״ש למ״ק‪ .‬לכך יש להוסיף‬

‫את האנרגיה הדרושה לשאיבת המים‪ ,‬לטיפולים המקדימים והמאוחרים‬

‫ולסילוק הרכז לים‪ ,‬שמסתכמים בכ־‪ 1‬קו״ש נוסף למ״ק‪ .‬אם כן‪ ,‬האנרגיה‬
‫הדרושה כיום להתפלה עומדת בסך הכול על ‪ 3.5‬קו״ש למ״ק (‪Tenne,‬‬
‫‪CO2‬‬
‫איור ‪.16‬ג‪ :3.‬מתקן להשבת אנרגיה (באדיבות רשות המים)‪.‬‬ ‫מים‬ ‫למ״ק‬ ‫‪ .)2010‬אנרגיה זו שוות ערך לפליטה של ‪ 1.8-1.4‬ק״ג‬
‫מותפלים (‪.)Elimelech and Phillip, 2011‬‬