Mēs bieži sakām, ka jūras ūdens ir sāļš, bet kā šo "sāļumu" var zinātniski izmērīt? Galvenais ir rādītājā, ko sauc par TDS.TDS jeb "Total Dissolved Solids", kā norāda tās nosaukums, attiecas uz visu minerālvielu, sāļu un nelielu organisko vielu daudzumu, kas izšķīdināts ūdenī.Šīs vielas rodas no akmeņiem, augsnes un cilvēka darbības, kas ūdenī pastāv kā joni. Mēs tos mēra miligramos litrā (mg/l).
Jūs varat domāt par TDS kā "neredzamu cieto saturu" glāzē ūdens. Minerālūdenim, ko mēs dzeram, jo tas satur mērenu minerālvielu daudzumu, TDS parasti ir simtos. Turpretim destilētam ūdenim vai dziļi attīrītam ūdenim ir ļoti zema TDS vērtība. Jūras ūdens izteiktā sāļā garša ir tieši pateicoties tā ārkārtīgi augstajai TDS vērtībai, kuras galvenā sastāvdaļa ir pazīstamais nātrija hlorīds, kas pazīstams arī kā galda sāls.
► Dabiskā šķirtne starp svaigu un sāļu
Viena no būtiskākajām atšķirībām starp saldūdeni un jūras ūdeni ir TDS vērtība. Upju un ezeru saldūdens TDS vērtība parasti ir zemā vai vidējā diapazonā, un pēc tradicionālās apstrādes tas var atbilst dzeršanas vai lietošanas standartiem. Tomēr jūras ūdens ir pilnīgi atšķirīgs. Tā vidējā TDS vērtība ir ārkārtīgi augsta, desmitiem vai pat simtiem reižu lielāka nekā parastajam saldūdenim. Šī milzīgā skaitliskā atšķirība ir galvenais šķērslis, kas jāpārvar jūras ūdens atsāļošanai, -lai atdalītu no ūdens tik lielu daudzumu izšķīdušo cieto vielu, nav viegls uzdevums.
► Jūras ūdens atsāļošanas pamatproblēma: augsta TDS
Pašlaik galvenā jūras ūdens atsāļošanas tehnoloģija ir reversā osmoze.Vienkārši izsakoties, tās princips ietver milzīga spiediena izmantošanu, lai izspiestu jūras ūdeni cauri daļēji{0}}caurlaidīgai membrānai, kas ļauj iziet tikai ūdens molekulām, tādējādi bloķējot sāļus un citas izšķīdušās vielas, lai radītu saldūdeni. Šeit TDS līmenis tieši nosaka visas sistēmas grūtības un izmaksas.
Pirmkārt, jo augstāka ir TDS vērtība, jo lielāks ir ūdens "sāļums" un jo spēcīgāks tas rada "osmotisko spiedienu", kas neitralizē saldūdens plūsmu. Lai pārvarētu šo spiedienu, reversās osmozes sistēmai ir jāpatērē vairāk elektroenerģijas, lai darbinātu augstspiediena sūkņus,padarot enerģijas patēriņu par lielāko daļu no atsāļošanas izmaksām.
Otrkārt, augsts TDS nozīmē, ka atsāļošanas procesa laikā membrānas bloķētie sāļi kļūs ļoti koncentrēti membrānas virsmas tuvumā. Tas var viegli izraisīt sāļu kristalizāciju un nogulsnēšanos, kas pielīp membrānai līdzīgi. Šo parādību sauc par "mērogošanu".Kad membrāna ir bloķēta, ne tikai samazinās ūdens ražošanas efektivitāte, bet arī ievērojami saīsinās membrānas kalpošanas laiks, un membrānas elementu nomaiņa ir ievērojami izdevumi.Tāpēc galvenais mērķis projektēšanā un darbībā kopumāatsāļošanas ro sistēmair cīnīties ar augsta spiediena un mērogošanas problēmām, ko izraisa augsts TDS.
► Risinājums: tehnoloģiju un sistēmu sinerģija
Saskaroties ar augstas-TDS jūras ūdens izaicinājumiem, nepietiek tikai ar reversās osmozes membrānu; nepieciešama sarežģīta un integrēta stratēģija.
Pirms jūras ūdens nonāk galvenās membrānas elementos,tai ir jāveic vairāku{0}}pakāpju pirmapstrāde, piemēram, filtrēšana un ķīmisko vielu dozēšana, lai noņemtu suspendētās cietās vielas, koloīdus un citas vielas, kas varētu piesārņot membrānu, tādējādi samazinot "galvenā spēka" slodzi. Lai mazinātu zvīņošanos, sistēmā zinātniski tiek ievadīti pretskalanti, lai kavētu sāls kristālu veidošanos un saķeri.
Runājot parmembrānas materiāli, papildus parastajām polimēru membrānām,keramikas atsāļošanas membrāna, kas piedāvā labāku pret-apaugšanas veiktspēju un ilgāku kalpošanas laiku, tiek pievērsta arvien lielāka uzmanība un pētījumi. Tas ir izturīgāks pret skarbu ūdens kvalitāti un tīrīšanas procesiem.
Turklāt, lai atgūtu enerģiju un samazinātu patēriņu,modernas augstas efektivitātes{0}}sistēmas ir aprīkotas ar enerģijas atgūšanas ierīcēm. Šīs ierīces var atgūt spiedienu no augstspiediena sālsūdens izplūdes un izmantot to, lai papildinātu padeves ūdens spiedienu, tādējādi ievērojami ietaupot elektroenerģijas patēriņu. Protams,regulāra membrānu ķīmiskā tīrīšanato veiktspējas atjaunošana ir arī neatņemama sastāvdaļa, lai uzturētu sistēmas stabilu{0}}darbību ilgtermiņā.
Noslēgumā jāsaka, ka jūras ūdens atsāļošanai TDS vērtība ir daudz vairāk nekā tikai ūdens kvalitātes mērīšanas rādītājs. Tas ir pamatparametrs, kas nosaka tehnoloģisko pieeju, sistēmas enerģijas patēriņu, ekspluatācijas izmaksas un ūdens ražošanas efektivitāti. Izpratne par TDS nozīmē saprast, kāpēc atsāļošanas tehnoloģija ir tik sarežģīta, un pastāvīgi tiek izmantotas inovācijas-mēs izmantojam inteliģenci un inženieriju, lai cīnītos pret dabas noteikto "sāļuma barjeru", tādējādi iegūstot vērtīgus saldūdens resursus no plašā okeāna.