Nudruskinimas

fonas 

Druskingumas tampa vis dažnesne problema „Oxfam“ programose. Dalis gruntinio vandens yra natūraliai sūrokas. Tačiau klimato kaita ir dažnesnės sausros mažina gruntinio vandens pasipildymą, todėl kai kuriuose regionuose blogėja vandens kokybė. Kitur dėl netinkamo valdymo ir reguliavimo stokos vyksta per didelis jūros vandens išgavimas ir įsiskverbimas (pakrančių zonose) arba sūroko vandens, kuris galėjo būti įstrigęs uolienose nuo jų susidarymo, „kylimas aukštyn“. Kai vandeningasis sluoksnis užterštas tokiu būdu, padėties pakeisti nebeįmanoma.

„Oxfam“ tiekimo centre neturi gėlinimo rinkinio, nes skirtingų šaltinių vandeniui reikalingi skirtingi išankstinio apdorojimo, apdorojimo ir papildomo apdorojimo deriniai, kuriems reikalinga specialisto konsultacija. Šio dokumento tikslas – pateikti praktines gaires apie veiksnius, į kuriuos reikia atsižvelgti planuojant gėlinimo sistemą. 

Gėlinimo apžvalga

„Kelio žemėlapio“ tyrimo tikslas buvo pateikti rekomendacijas mažo masto gėlinimo įrenginiams. Ataskaitoje daroma išvada, kad i) saulės energijos distiliavimas (SSD) yra geriausias pasirinkimas individualiam namų ūkiui dėl mažų kapitalo investicijų ir paprastumo; ii) atvirkštinio osmoso (RO) technologija yra efektyviausia mažo masto įrenginiams (ji buvo apibrėžta kaip 1–10 m3/dieną, tačiau rekomendacija vienodai aktuali ir didesnėms sistemoms); ir iii) talpinė dejonizacija (CDI) yra perspektyvi technologija, kurią verta apsvarstyti kaip alternatyvą RO, kai druskingumas mažesnis nei 3 500 ppm, neapdorotam vandeniui (tolesni tyrimai patvirtino, kad esamų komercinių CDI įrenginių našumas gerokai sumažėja, kai druskingumas viršija 1 000 ppm, todėl jos taikymas yra ribotas. 

Druskingumo matavimas ir klasifikavimas  

Druskingumas reiškia tirpių druskų koncentraciją vandenyje. Visame natūraliame vandenyje yra ištirpusių druskų, tokių kaip natris, magnis ir kalcis. Natrio chloridas yra labiausiai paplitusi iš visų druskų. PSO nėra nustačiusi sveikatos rekomendacijų dėl druskingumo, ir vandens skonis paprastai bus nemalonus, kol jis nepasieks tokio lygio, kad būtų kenksmingas sveikatai. Druskingumas gali būti matuojamas elektriniu laidumu (EC) – išreiškiamu μS/cm, arba bendru ištirpusių kietųjų dalelių kiekiu (TDS) – išreiškiamu mg/l arba ppm. Perskaičiavimo koeficientas tarp šių dviejų nėra pastovus ir priklauso nuo vandens cheminės sudėties, tačiau 0.67 dažniausiai naudojamas kaip konversijos koeficientas, t. y. vanduo, kurio TDS yra 2,000 mg/l, maždaug atitinka 3,000 μS/cm EC. Šioje techninėje santraukoje druskingumas išreiškiamas TDS.  

Nėra visuotinai sutarimo, kas laikoma mažo, vidutinio ir didelio druskingumo vandeniu, ir priimtinumas skirsis priklausomai nuo vartotojų, šalių ir naudojimo būdo. Todėl toliau pateikta lentelė turėtų būti naudojama tik kaip apytikslė gairė. Žmonėms vartoti 1 000 mg/l TDS dažniausiai naudojama kaip riba, nuo kurios priklauso, kas gali būti klasifikuojama kaip gėlas vanduo. Jūros vandens TDS yra tipiškas 35 000 mg/l.  

0 - 1,000	Tinka visiems įprastiems tikslams
1,000 - 3,000	Tinka gyvuliams, mažai skirtas žmonių maistui
3,000 - 5,000	Tinka gyvuliams, netinkama vartoti žmonėms
5,000 - 7,000	Tinka kupranugariams, netinka kitiems gyvuliams
7,000 - 10,000	Tinka kupranugariams, netinka ožkoms ir avims, netinka galvijams
10,000-15,000	Kupranugariams – ribinis, ožkoms ir avims – tik kritiniais atvejais.
> 15,000	Netinka jokiam naminių gyvūnų gyvenimui

RO gydymo alternatyvos

Ne gydymo galimybės  

Atsižvelgiant į iššūkius, susijusius su sėkmingu gėlinimo įrenginių eksploatavimu ir priežiūra, jei galima išvengti apdorojimo druskoms ar kitiems cheminiams teršalams pašalinti, reikėtų apsvarstyti alternatyvas. Galimybės yra maišyti su mažesnio druskingumo vandeniu arba kurti naujus šaltinius, jei yra gėlo vandens šaltinių. Dėl to gali tekti pumpuoti ir tiekti vandenį vamzdynais iš didelių atstumų. Tokiomis aplinkybėmis galima atlikti galimybių ir sąnaudų analizę, siekiant nustatyti, kuris sprendimas yra geriausias. 

Saulės nuotraukos 

Saulės distiliavimo įrenginys yra labai paprasta technologija, pagrįsta garinimu ir kondensuotų vandens lašelių surinkimu. Jam nereikia elektros energijos ar jokių mechaninių ar judančių dalių, todėl eksploatavimo išlaidos yra minimalios. Jis vienodai efektyvus tiek mažai, tiek daug druskingo vandens. Saulės distiliavimo įrenginiai gali tikti atskirų namų ūkių geriamojo vandens poreikiams kaimo vietovėse, tačiau dėl mažo našumo, didėjant vartotojų skaičiui ir paklausai, jis greitai tampa neekonomiškas ir nepraktiškas, atsižvelgiant į didelius erdvės reikalavimus.  

2013 m. „Oxfam“ Bangladeše išbandė du „Fcubed Carrocell 3000“ saulės distiliavimo įrenginius. Tai didžiausias iš trijų pagamintų modelių (3 m2 paviršiaus ploto), ir bendrovė teigia, kad gali tiekti 20 litrų vandens per dieną (< 30 laipsnių Celsijaus). Bangladeše jie tiekė geros kokybės vandenį, bet tik nuo 8 iki 15 litrų per dieną, todėl bandymas buvo nutrauktas be plėtros didinimo. „Oxfam Kenija“ svarstė galimybę įtraukti tą patį į savo „Turkana“ programą, tačiau 450 USD kaina vienam namų ūkiui buvo pagrindinė kliūtis pakartojamumui. Keli įrenginiai gali būti įrengti kaip didesnio modulio dalis, tačiau kaina ir reikalinga erdvė didėja beveik tiesiškai.  

Irako (inovacijų laboratorija) bendradarbiauja su „Aquaba“ , siekdama vietinės saulės energijos distiliavimo įrenginių gamybos. Įmonė gamina saulės energijos distiliavimo įrenginį, kainuojantį 150 USD (1 m2 paviršiaus plotas), kuris, kaip teigiama, gali pagaminti iki 5 litrų vandens per dieną.

Saulės energijos įrenginius galima pagaminti naudojant vietines medžiagas – stiklą ar net plastikines lakštus – daug pigiau nei komercinius gaminius, tačiau atitinkamai sumažėja efektyvumas, todėl tai gali būti klaidinga ekonomija.    

Nors tai paprasčiausia technologija, saulės energijos distiliavimo įrenginių kaina už litrą vandens vis tiek yra brangiausia gėlinimo technologija. Saulės energijos įrenginiai turi savo „nišą“, tačiau jie netinka reaguoti į vandens, sanitarijos ir higienos problemas ekstremaliose situacijose, kai „Oxfam“ turi tiekti vandenį bendruomenėms dideliu mastu.

Talpinė dejonizacija (CDI) 

CDI naudoja žemos įtampos nuolatinę srovę ir elektrodus, kad sukurtų elektrostatines jėgas, kurios manipuliuoja teigiamais ir neigiamais jonų krūviais, atskirdami sūrymo ir gėlo vandens srautus. 

Mažo druskingumo vandeniui CDI reikia mažiau energijos, palyginti su RO, ir pasižymi geresniais regeneravimo rodikliais (80+ %). Teigiama, kad CDI celės taip pat yra mažiau trapios nei RO membranos, tačiau vis tiek reikalingas išankstinis apdorojimas, siekiant pašalinti kietąsias daleles ir organines medžiagas, kurios kitaip užkimštų modulius. Po „Kelio žemėlapio“ tyrimo „Oxfam“ surengė diskusijas su keliomis pirmaujančiomis įmonėmis ir (arba) asmenimis, kurie specializuojasi CDI technologijose. Šio straipsnio rašymo metu esamos komercinės CDI sistemos, atrodo, gali susidoroti tik su neapdorotu vandeniu, kurio TDS riba yra 2,000 ppm arba mažesnė, o tai labai riboja šios technologijos naudojimo sritis ir jos naudingumą „Oxfam“ programose.

Atvirkštinė osmozė (RO) 

Atvirkštinis osmozė – tai procesas, kurio metu vanduo demineralizuojamas ir dejonizuojamas, spaudžiant jį per pusiau laidžią „atvirkštinio osmoso“ membraną, kuri praleidžia kai kuriuos atomus ir molekules (kaip permeatą), o kitus neleidžia (atmetimas / sūrymas). Bendruomenės masto vandens valymo sistemoje atvirkštinis osmosas šiuo metu yra vienintelė reali galimybė „Oxfam“ programoms. Pagrindiniai su atvirkštiniu osmosu susiję mechaniniai principai yra gana paprasti, t. y. naudojamas elektrinis siurblys, skirtas sukurti vandens slėgį, pakankamą vandens molekulėms prasiskverbti per membraną (transmembraninis slėgis, reikalingas tam pasiekti, svyruoja nuo 5 barų mažai druskingame vandenyje iki 84 barų jūros vandenyje). Tačiau keli išankstinio valymo etapai, skirti pašalinti iš vandens priemaišas, kurios nesuderinamos su atvirkštinio osmoso membranomis, membranų priežiūrai reikalinga priežiūra ir po valymo atliekama remineralizacija bei chloravimas, siekiant išvengti pakartotinio užteršimo, kartu paverčia atvirkštinio osmoso sistemą gana sudėtinga. Norint priimti pagrįstą sprendimą, ar atvirkštinis osmosas yra tinkamas, svarbu bent jau suprasti veikimo principus.  

su RO susijusi terminologija

RO membrana – šiuolaikinės membranos dažniausiai yra plonasluoksnė kompozicinė medžiaga, sudaryta iš 3 sluoksnių: poliesterio atraminio tinklo, mikroporinio tarpinio sluoksnio ir itin plono polimido barjero. Jis supakuotas spiralės formos „lapų“ pavidalu, o lapas pagamintas iš dviejų suklijuotų membranos lakštų, tarp kurių yra permeato tarpiklis (3 pav.).  

Dalis tiekiamo vandens – paprastai 10–20 % – praeina pro membraną ir išeina kaip permeatas. Yra daug skirtingų membranų tipų, pritaikytų skirtingiems tikslams, tiekiamiems vandenims ir reikalingam permeatui. „Dow“, gaminanti „Filmtech“ RO membranas, skirstomos į tris plačias klases:

Membranų klasė	Diapazonas (TDS)
Vanduo iš čiaupo (TW)	Iki 12 000 mg/l
Sūrokšnis (BW)	Iki 12 000 mg/l
Jūros vanduo (pietvakariai)	8,000-50,000mg/l

Membranos klasė ir tipas priklausys nuo tiekiamo vandens cheminės sudėties ir juos turėtų nustatyti RO specialistai. RO membranos būna standartinių dydžių, todėl skirtingų prekių ženklų membranas turėtų būti galima pakeisti viena kita. Standartinė nomenklatūra išdėstyta taip: klasė (TW, BW, SW), elementų šeima – skersmuo (coliais x 10), ilgis (coliais).

Pvz., aukščiau aprašyta „Oxfam“ Kenijoje įrengta membrana skirta sūrokam vandeniui (BW), didelio atmetimo elementų šeimai (30), 4 colių skersmens (40), 40 colių ilgio (40).

Membranos yra brangiausias ir jautriausias RO valymo sistemos komponentas, todėl be tinkamos priežiūros jos gali labai lengvai sugesti.

Slėginis indas – viename slėginiame inde gali būti kelios RO membranos, paprastai nuo 1 iki 6. Lygiagrečiai galima įrengti kelis slėginius indus, siekiant padidinti sumažinto permeato tūrį. Papildomi „etapai“ (arba „praėjimai“) gali būti įrengti nuosekliai, siekiant padidinti išgavimą. 

Atgavimas/pralaidumas (%) – vandens tūris, praeinantis pro atvirkštinės osmoso membraną kaip „permeatas“ (apdorotas gėlas vanduo). Sūriosios osmoso sistemomis galima atgauti iki 90 %. Tačiau sistemos kaina ir sudėtingumas atitinkamai didėja, nes reikia didesnio darbinio slėgio, membranos apnašų susidarymo rizikos ir papildomų eksploatavimo bei priežiūros reikalavimų. Mažos ir vidutinės „Oxfam“ naudojamos osmoso sistemoms greičiausiai pavyks maksimaliai atgauti 70 %.

Atmetimas / koncentratas (%) – ištirpusių medžiagų arba bendras ištirpusių kietųjų dalelių kiekis, kurios negali prasiskverbti pro membraną ir sudaryti sūrymo srauto. Priklausomai nuo druskų koncentracijos, šią medžiagą galima panaudoti ne vartojimo reikmėms, pavyzdžiui, plovimui ir valymui. Priešingu atveju reikia apsvarstyti saugų šalinimą. Surinktų ir atmestų medžiagų suma lygi tiekiamo vandens srautui.

Etapai – Vienos pakopos sistemoje tiekiamas vanduo vieną kartą praeina per slėginį indą, kad susidarytų atskiri permeato ir atmetimo srautai. Sūriojo vandens atveju galimi keli etapai, siekiant padidinti išgavimą, o kiekvieno etapo atmetimas siekia 50 %. Dviejų pakopų sistemoje 1 etapo atmetimas tampa antrojo etapo slėginių indų tiekiamu vandeniu, o 2 etapo atmetimas pridedamas prie 1 etapo permeato. Darant prielaidą, kad kiekviename etape atmetimas yra 50 %, bendras atmetimas yra 75 %, o atmetimas – 25 %.

Masyvas – tai apibūdina fizinį slėginių indų išdėstymą dviejų pakopų sistemoje. Nes į antrą ar net trečią pakopą patenkančio vandens tūris yra mažesnis nei ankstesnis. Didelėse sistemose keli slėginiai indai bus išdėstyti lygiagrečiai „rietuvėmis“, o paskesnis rinkinys bus sujungtas nuosekliai ir palaipsniui mažės. 2:1 išdėstyme gali būti 4 indai, tiekiantys vandenį į 2 indus.

Koncentrato recirkuliacija – kaip ekonomiškesnis variantas nei antrasis etapas, dalis atmesto sūrymo gali būti recirkuliuojama ir įpilama į tiekiamąjį vandenį, siekiant padidinti sistemos regeneraciją.

Apnašos – tai gali atsirasti, kai tam tikri ištirpę (neorganiniai) junginiai tampa labiau koncentruoti. Dažniausiai apnašos susidaro dėl kalcio karbonato (CaCO3). Apnašos susidaro, kai viršijamos tirpumo ribos, junginiai išeina iš tirpalo ir nusėda ant membranos. Apnašos žymiai sumažina našumą, nes užsikemša membranos, todėl sumažėja permeato srautas ir pablogėja permeato vandens kokybė. Gerai suprojektuota sistema sumažins jautrumą apnašoms, dėl kurių gali prireikti į tiekiamąjį vandenį įpilti apsaugos nuo nusėdimų (išankstinio apdorojimo).

Užsiteršimas – atsiranda dėl kietųjų dalelių, organinių medžiagų ar mikroorganizmų kaupimosi, užkemšančio membraną. Efektyvus išankstinis apdorojimas, skirtas pašalinti kenksmingas organines medžiagas ir mikroorganizmus, ir geras projektas, užtikrinantis, kad vandens, tekančio per membraną, greitis būtų pakankamas druskoms „nušluoti“ ir užkirsti kelią jų kaupimuisi bei membranos paviršiaus užsikimšimui.

Cheminė ataka – šiuolaikinės plonasluoksnės membranos neatsparios chlorui ir kitiems oksidatoriams, kurie, jei nebus pašalinti, išdegins skyles membranos porose ir padarys nepataisomą žalą.

Valymas vietoje (CIP) – tai periodiškas cheminio tirpalo, pvz., citrinos rūgšties, įpylimas į slėginį indą, siekiant išvalyti membranas jų nepašalinant ir apsaugoti nuo užsiteršimo bei kalkių susidarymo. CIP sistemoje taip pat galima pridėti cheminių konservantų membranoms apsaugoti. Tai būtina, jei sistema nebus naudojama kelias dienas, siekiant apsaugoti jas nuo gedimo.

Prieš gydymą

Maitinimo vandens tipas ir cheminė sudėtis nulems, koks išankstinis valymas reikalingas. Įprastos priemonės apima:

Multimedijos filtravimas (MMF) padeda išvengti užsiteršimo, pašalindamas daleles iki 15–20 mikronų. 5 mikronų kasetinis filtras paprastai dedamas po MMF, kad būtų išvengta filtro medžiagos prasiskverbimo.

Mikrofiltracija (MF) efektyviai pašalina koloidines ir bakterines medžiagas. Dažniausiai naudojamas tuščiaviduris pluoštas, kurį reikia periodiškai perplauti atgal.

Apsauginės priemonės nuo nukalkėjimo / nuosėdų inhibitoriai – įdėjus apsaugos nuo nukalkėjimo priemonės į maitinamąjį vandenį, padidėja vandens tirpumo riba ir išvengiama druskų nusėdimo, dėl kurio susidaro nuosėdos. Apsauginės priemonės pasirinkimas ir teisinga dozė priklauso nuo maitinamojo vandens cheminės sudėties ir atvirkštinio osmoso sistemos konstrukcijos.

Ultravioletinių (UV) spindulių apdorojimas naikina bakterijas, užkertančias kelią membranų augimui ir užsiteršimui.

Po gydymo

Gerai veikianti atvirkštinės reakcijos vandens valymo sistema paprastai pašalina 95–99 % „teršalų“. Šis išgrynintas vanduo yra neskanus, nes jame ne tik pašalintos kenksmingos ar perteklinės druskos, bet ir būtini mineralai. Po valymo reikalingas pakartotinis balansavimas, kad vanduo būtų mineralizuotas ir atkurtas būtini mineralai. Vanduo taip pat turėtų būti chloruotas.

Svarbiausi veiksniai, vertinant RO

Yra trys svarbiausi aspektai, siekiant nustatyti, ar atvirkštinio osmoso gėlinimas yra tinkamas.

1. Kaina ir prieinamumasNusausinimo sistemos laikomos brangiomis, tačiau pastaraisiais metais jų kaina gerokai sumažėjo. Saulės fotovoltinė energija yra perspektyvus, pigesnis ir ekologiškesnis energijos šaltinis, lyginant su iškastiniu kuru, mažindama eksploatavimo išlaidas. Pastaraisiais metais membranų kaina sumažėjo, o atsiradus naujiems tiekėjams rinkoje, dabar galima įsigyti aukštos kokybės ir įperkamų sprendimų, skirtų humanitarinės ir plėtros rinkai. Vanduo, tiekiamas per atvirkštinės reakcijos sistemą, gerokai padidina jo kainą, tačiau ten, kur vandens trūksta, tai gali būti daug pigesnis ilgalaikis sprendimas, palyginti su nuolatiniu vandens gabenimu sunkvežimiais, kuris vyksta Somalyje, Etiopijoje, Jemene ir kitur. 
2. Techninis sudėtingumas.  RO sistemos yra bene pažangiausia vandens valymo technologija, skirta vandens tiekimui. Suskaidžius jas į sudedamąsias dalis, apmokytas operatorius turėtų sugebėti valdyti išankstinio valymo, aukšto slėgio membranos ir papildomo valymo etapus. Tačiau nesilaikant reikiamų nuoseklių procedūrų arba paprastos klaidos, pavyzdžiui, neatidarius tinkamo vožtuvo ar neatlikus įprasto praplovimo, gali turėti rimtų pasekmių. Tai papildo įprastas eksploatavimo ir priežiūros problemas, susijusias su bet kuria vandens tiekimo sistema.  Todėl primygtinai rekomenduojama, kad RO sistemos netiktų bendruomenės valdymui.  Tvariai atvirkštinės reakcijos sistemai reikalinga prieiga prie specializuotos techninės pagalbos, pvz., techninės priežiūros ir remonto sutarčių, bei nuolatinė techninė priežiūra vietoje – reikalavimai, labiau susiję su komunalinių paslaugų įmonėmis arba privačiai valdomu vandens tiekimu.   
3. Vandens efektyvumas – Gerai suprojektuota ir prižiūrima atvirkštinės reakcijos sistema turėtų atkurti nuo 60 iki 70 %. Apnašų/užsiteršimo problemos gali dar labiau sumažinti našumą. Planavimo etape reikia apsvarstyti galimybę produktyviai panaudoti 30–40 % (galbūt daugiau) atplaišų vandens. Sausringose ​​ir pusiau sausringose ​​vietovėse didelis nuotekų srautas, išpumpuojamas požeminį vandenį, gali būti nepriimtinas valdžios institucijoms ir pakenkti aplinkai. Atplaišų vanduo vis tiek gali būti visiškai priimtinas ne vartojimo reikmėms buitiniams tikslams, pavyzdžiui, plovimui ir valymui. Taip pat yra druską toleruojančių augalų, kuriuos būtų galima laistyti nuotekomis. Somalilandas svarsto, ar atvirkštinės reakcijos sistemos galėtų sukurti žuvų ūkius ir naujas pragyvenimo galimybes.  

Saulės energija varomas RO

Fotovoltinė energija suteikia sprendimą dėl didelių energijos sąnaudų, susijusių su gėlinimu. Norint optimizuoti atvirkštinės reakcijos osmoso sistemą, kad ją maitintų fotovoltiniai varikliai, reikalingi specialūs konstrukcijos pakeitimai, kad bet kurią atvirkštinės reakcijos osmoso įrangą nebūtų galima tiesiog prijungti prie fotovoltinio generatoriaus, kurio galia yra panaši į dyzelinio ekvivalento. Skirtingai nuo saulės energijos siurblių, skirtų vandens tiekimui, kurių galia kintama (tačiau kuri yra buferizuojama užtikrinant tinkamą kaupimą), atvirkštinės reakcijos osmoso įrenginiai yra efektyviausi, kai veikia nuolat (ir esant nuolatiniam slėgiui bei srautui), kurį tiekia elektros tinklas arba dyzelinis generatorius. 

Priemonės gali apimti teigiamo tūrio siurblių naudojimą, kurie linkę palaikyti slėgį platesniame galios diapazone nei išcentriniai siurbliai. Kintamo greičio varikliai, būdingi visiems saulės siurbliams, užtikrina švelnų paleidimą / sustabdymą ir sumažina mechaninių įtempių, atsirandančių ant membranų, riziką. Slėginiai indai gali būti buferis, kompensuojantis trumpalaikį debesuotumą, tačiau tai padidina bendras išlaidas, taip pat išmani elektronika valdymo bloke. Baterijos yra dar vienas variantas, tačiau, kaip ir įprasto saulės vandens siurbimo atveju, baterijų nerekomenduojama naudoti dėl jų kainos, našumo sumažėjimo laikui bėgant ir riboto tarnavimo laiko.

Esami komerciniai tiekėjai – vis daugiau tiekėjų specializuojasi saulės RO sprendimuose ir teigia turintys patentus, kurie optimizuoja jų produktus FV ir išskiria juos iš kitų tiekėjų – „Boreal Light“ , „Mascara“ , „Solar Water Solutions“ , „Swiss Fresh Water “ ir „Trunz“ yra keli žinomi tarptautiniai tiekėjai.

Šiuo metu „Oxfam“ neturi praktinės patirties ir duomenų iš skirtingų sistemų, todėl sunku palyginti našumą arba atskirti, koks yra tikrasis techninis skirtumas nuo sumanios rinkodaros. Dėl to sunku nustatyti Europoje suprojektuotos ir surinktos atvirkštinės reakcijos valymo sistemos našumą ar pridėtinę vertę, palyginti su sistema, kurioje naudojami panašių prekės ženklų komponentai, bet kuri buvo suprojektuota ir surinkta pigiau šalyje. Tačiau gana neabejotina, kad atvirkštinės reakcijos valymo sistema, suprojektuota ir optimizuota veikti saulės energija, bus efektyvesnė nei įprasta atvirkštinės reakcijos sistema, suprojektuota veikti iš stabilaus nuolatinio maitinimo šaltinio. Todėl svarbu paklausti tiekėjų, kaip sistemos pritaikytos saulės energijai ir ar nurodyti našumo duomenys – dienos našumas ir efektyvumas – atsižvelgia į saulės dieną ir sezoniškumą. Kalbant apie našumą, įprasta našumą išreikšti remiantis 24 valandų nepertraukiamo veikimo prielaida, todėl svarbu tai patikslinti. Be kainos, gamybos ir efektyvumo, kiti aspektai yra naudojamų komponentų kokybė (pavyzdžiui, „Dow“, „Pentair“, „GE“ yra gerbiami membranų ir slėginių indų prekių ženklai).  

Visos fotovoltinės sistemos turėtų būti hibridinės ir gebėti veikti naudojant antrinį atsarginį maitinimo šaltinį, kad būtų galima pailginti darbo valandas arba kaip alternatyvą saulės energijai esant dideliam debesuotumui.

Orientacinės išlaidos – „Somaliland“ įsigyta pilna konteinerinė „įjunk ir naudok“ atvirkštinės reakcijos reakcijos sistema su PV, galinti pagaminti 1.7 m3/val. (10 m3/dieną), kainavo 50 000 EUR (neskaitant siuntimo išlaidų). Orientacinės didesnio įrenginio, kurio našumas yra 10 m3/val. (50 m3/dieną), išlaidos yra 130 000 EUR. Jos pagrįstos sūriu vandeniu, kurio TDS yra mažesnis nei 6 000 ppm. Jūros vandens įrenginių, kurių TDS yra 33 000+ ppm ir kurie yra pagaminti pagal aukštesnius reikalavimus, kad atlaikytų didesnį darbinį slėgį, kainos yra gerokai didesnės.

„Oxfam“ patirtis su RO

Gauti informaciją apie esamos „Oxfam“ gėlinimo įmonės buvimo vietą ir veiklą buvo sudėtinga. Kai kurios įmonės buvo perduotos kitiems partneriams, kai kurios nebeveikia, o kitų atveju nebuvo atlikta išsami stebėsena ir tolesni veiksmai. Todėl tai nėra išsamus sąrašas ir jis gali būti atnaujinamas atsiradus naujų pavyzdžių bei išmoktų pamokų.

Somalilandas – 2018 m. kaimo kaimuose buvo įrengtos dvi saulės energija varomos atvirkštinės reakcijos sistemos. Abi vis dar veikė 2020 m., tačiau susidūrė su dideliais eksploatavimo sunkumais. Kai kurios problemos buvo nustatytos planavimo etape ir yra susijusios su valdymo ir įgyvendinimo iššūkiais, o ne su pačia technologija. Tai apima: i) atokių kaimo vietovių, kuriose sunku teikti nuolatinę techninę pagalbą, pasirinkimą; ii) nepakankamą bendruomenės įsitraukimą, įskaitant nesugebėjimą suprasti paklausos ir mokėjimo norą; iii) nepakankamą patarimų, susijusių su valdymo pajėgumais / struktūra, reikalinga sėkmingai valdyti sistemą, įvertinimą ir ignoravimą; iv) neaiškius „Oxfam“, vyriausybės ir bendruomenės vaidmenis ir atsakomybę arba problemų sprendimo mechanizmą. Taip pat kilo techninių problemų. Membranos sugedo ir jas reikėjo pakeisti per kelias savaites nuo įrengimo, o abiejų sistemų našumas yra mažesnis nei 7 500 litrų per saulės dieną, todėl sumažėja pralaidumas ir padidėja atmetimas.

2020 m. kituose kaimuose buvo įrengti dar du didesnio našumo įrenginiai (10 m3/dieną, remiantis 6 valandų saulės energijos veikimu, 65 % regeneracija). Tikimasi, kad patirtis, įgyta įrengiant pirmuosius du įrenginius, bus naudinga šiems įrenginiams. Techninis valymo įrenginių projektas buvo pakeistas, padidinant automatizavimą, siekiant supaprastinti valdymą ir sumažinti žmogiškųjų klaidų riziką. Be to, buvo įmontuoti elektroniniai srauto vožtuvai. Tiekėjas („Boreal Light“) taip pat prisiims atsakomybę už įrenginio eksploatavimą 12 mėnesių iki jo perdavimo, kad būtų išspręstos visos veikimo problemos. 

Jemenas – iš to paties tiekėjo, kuris tiekia valymo įrenginius Somalilandui („Boreal Light“), įsigijo 12 m3/dieną našumo saulės energijos atvirkštinės reakcijos įrenginį. Tačiau įmonė patyrė didelių pradinių sunkumų.

daugiausia nesusiję su pačia technologija (didelė darbuotojų kaita, nepakankama priežiūra, dėl kurios valymo įrenginys buvo per didelis vandens šaltiniui, kuris, kaip pranešama, išdžiūsta po 1–2 valandų pumpavimo). Užuot laiku gavusi techninę „Oxfam“ pagalbą, kaimo operatorius galėjo tiesiogiai susisiekti su tiekėju Vokietijoje per „Whatsapp“. Šio straipsnio rašymo metu „Oxfam“ buvo išsprendusi ankstesnes problemas ir sistema veikė gerai, pagamindama 10 m3 per dieną, atgaudama 60 % vandens, ir generuodama pajamas kaimui.

Šiaurės Jemene įrengta bent dar viena RO sistema. Trūksta techninės informacijos, išskyrus tai, kad sistema neveikė 2019 m., kai lankėsi GHT patarėjas.

Gairės ir išmoktos pamokos

RO pagrindu veikianti gėlinimo sistema yra sudėtingas valymo procesas, reikalaujantis kvalifikuotų žinių, kurios gerokai viršija įprasto vandens komiteto ir bendruomenės lygmens technikų galimybes. RO sistemai reikalingas profesionalus valdymas, kurio dažnai trūksta tose srityse, kuriose veikia „Oxfam“. Sėkmės pavyzdžiai dažniausiai pasitaiko ten, kur ji veikia kaip verslas ir kur yra lengvai prieinami techniniai pajėgumai, pvz., Gazoje.  

Užtikrinkite tinkamas konsultacijas planavimo etape. Planuodami projektą, atsižvelkite į mokėjimo norą ir galimybes . Jemene žmonės buvo pasirengę mokėti už vandenį, tačiau buvo įpratę, kad jis būtų pristatomas į jų namus. „Oxfam“ remiama gėlinimo įmonė tiekė vandenį pigesniu ir geresnės, garantuotos kokybės vandeniu nei tas, kurį tiekė tiekėjai, tačiau paslaugų lygis nebuvo toks pat, nes ji buvo už kelių šimtų metrų. Todėl daugelis namų ūkių toliau naudojosi vandens vežėjų paslaugomis. Somalilande buvo atliktas mokėjimo norų tyrimas, kuris, regis, patvirtino sistemos ekonominį gyvybingumą, tačiau neatsižvelgta į tai, kad žmonės renkasi „ berkad “ vandenį (požeminius lietaus vandens surinkimo rezervuarus). Dėl to lietingojo sezono metu daugelis žmonių nustojo pirkti gėlintą vandenį, o tai turėjo įtakos atvirkštinės krypties įmonės, kuri turi veikti ištisus metus, kad nesugestų membranos, ekonominiam gyvybingumui.

Užtikrinti pakankamą projekto priežiūrą ir pajėgumų stiprinimą . „Oxfam“ Somalilande įrengtos gėlinimo sistemos buvo pirmosios tokio pobūdžio šalyje, o projekto vykdymas ir, tikimasi, sėkmė buvo skirta informuoti likusį vandens, sanitarijos ir higienos sektorių. Glaudi priežiūra, būtina techninei pagalbai ir mokymuisi užtikrinti, buvo neįmanoma, nes objektai buvo už kelių valandų kelio nuo artimiausio „Oxfam“ biuro. Bendruomenė rinkosi operatorius, kurių raštingumo lygis buvo žemas ir kurie mažai arba visai nesuprato anglų kalbos, todėl mokymai buvo sudėtingesni. Galiausiai buvo susitarta samdyti jaunesnius, mokyklinį išsilavinimą turinčius, raštingus operatorius, turinčius elementarų anglų kalbos supratimą.

Nuotekų naudojimą / šalinimą planuokite nuo pat pradžių. Gerai valdomose / eksploatuojamose atvirkštinės reakcijos sistemose bent trečdalis pagaminamo vandens bus sūrymo nuotekų srautas arba atmestas vanduo. Pusiau sausringomis sąlygomis šio vandens išleidimas į atliekas greičiausiai nebus priimtinas. Šalys taip pat gali taikyti aplinkosauginius apribojimus, kur ir kaip galima išleisti labai sūrų vandenį. Atsižvelgiant į bendruomenės konsultacijas ir susitarimą, „atmestas vanduo“ vis tiek gali būti tinkamas ne vartojimo reikmėms (plovimui ir valymui) ir galbūt net maisto gaminimui, todėl jį vis tiek galima produktyviai naudoti, jei jis tiekiamas sumažintu tarifu arba nemokamai. Taip pat yra kūrybiškų galimybių panaudoti sūrymą druskai atspariems augalams ar net žuvų auginimui. Sūrymo išleidimas į atliekas turėtų būti kraštutinė priemonė, nes tai neefektyvu ir gali pakenkti aplinkai.

Užtikrinkite, kad sistemai prižiūrėti būtų parinkti gerai apmokyti ir raštingi operatoriai. Tai ypač naudinga pranešant apie problemas ir kai reikia nuotoliniu būdu šalinti triktis. Kasdieniai žurnalai, kuriuose registruojamas slėgis prieš ir po filtro uždarymo, tiekimas, permeato ir koncentrato srautas bei TDS, leidžia patikrinti našumo pokyčius laikui bėgant. Paprastai 15 % našumo sumažėjimas reiškia, kad būtinas valymas ir kapitalinis remontas. Jemene esančio RO įrenginio operatorius, kadangi suprato anglų kalbą, galėjo tiesiogiai per „WhatsApp“ susisiekti su gamintoju Berlyne ir atsiųsti nuotraukas, iliustruojančias problemą. Tai leido nuotoliniu būdu diagnozuoti problemą valdymo skydelyje ir viename iš slėgio filtrų (kuris buvo pažeistas uždarius netinkamą vožtuvą). Somalilande buvo priešingai dėl prasto operatorių raštingumo.

Profesionalumas . Apsvarstykite galimybę gėlinimo įrenginį valdyti kaip verslą. Tai apima daugiau nei operatorių mokymą ir atsarginių dalių bei eksploatacinių medžiagų tiekimo grandinės svarstymą. Tam reikalingas verslo planas , kuriame būtų atsižvelgta į mokėjimo norą ir galimybes, klientų laukiamą paslaugų lygį, priemones, skirtas užtikrinti, kad nebūtų atmesti labiausiai pažeidžiamų asmenų poreikiai . Vietos verslininkas ar komercinis verslo subjektas greičiausiai galės patenkinti šiuos reikalavimus nei tradicinis kaimo vandens komitetas.

Išvada

Atvirkštinis osmosas šiuo metu yra vienintelė perspektyvi technologija humanitarinėms programoms, skirtoms druskingumui šalinti bendruomenės lygmeniu. „Oxfam“ įgyvendino gėlinimo projektus keliose šalyse, tačiau, išskyrus OPTI, turinčią didelę patirtį šalyje, lieka neaišku, ar kuris nors iš šių projektų bus tvarus vidutinės trukmės ir ilguoju laikotarpiu. Gėlinimo įrenginių sudėtingumo lygis viršija bendruomenės valdomų projektų pajėgumus ir yra labiau būdingas profesionalioms vandens tiekimo įmonėms – turinčioms techninių žinių vietoje, privačiojo sektoriaus atsarginių paslaugų sutartis ir valdymo pajėgumus efektyviai valdyti pajamas, kad būtų padengtos didelės pasikartojančios ir pakeitimo išlaidos. Prieš investuojant į gėlinimo projektą, reikėtų atlikti išsamią analizę, nes yra daug spąstų. „Oxfam“ negali visko kontroliuoti ar garantuoti ilgalaikio patvarumo, tačiau projektuojant reikia atsižvelgti į šiuos iššūkius, ypač į vidinę ir išorinę techninę patirtį, aiškią paklausą, norą ir gebėjimą mokėti, verslo modelį, nepriklausomą nuo bendruomenės valdymo. Visa tai reikalauja laiko, išteklių ir atkaklumo, o tam realiai reikia daugiamečio programos įsipareigojimo, kad būtų bent kokia nors sėkmės tikimybė.

Projekto planavimo kontrolinis sąrašas

Ekonominis 

Kokia yra vandens tiekimo gėlinimo būdu kaina (atsižvelgiant į atlyginimus, eksploatacines medžiagas, aptarnavimą ir priežiūrą, atsargines dalis)?

Ar yra kokių nors gėlinimo alternatyvų? Jei taip, ar atlikta sąnaudų ir naudos analizė?

Ar žmonės norės ir galės mokėti už vandenį? 

Ar buvo atliktas mokėjimo norumo tyrimas?

Ar žmonės mokės už vandenį net ir lietinguoju metų laiku, kai yra alternatyvų? Jei ne, ar tai ekonomiškai perspektyvu

Kokios priemonės taikomos siekiant užtikrinti, kad vanduo būtų prieinamas socialiai remtinoms / pažeidžiamoms namų ūkiams, kurie negali sau leisti mokėti?

Techninis 

Ar regioniniu arba nacionaliniu lygmeniu yra specialistų, kurie galėtų reguliariai atlikti techninę priežiūrą, šalinti triktis ir tiekti atsargines dalis?

Ar projekte numatytas ir biudžete numatytas stebėjimas po įdiegimo, tolesni veiksmai ir techninė pagalba? 

Ar projekto vietos yra prieinamos, kad būtų užtikrinta pakankama techninė priežiūra planavimo, įgyvendinimo ir po užbaigimo etapuose?

Kas bus atsakingas už gėlinimo įrenginių valdymą ilguoju laikotarpiu? Kokie yra įrodymai, kad šis subjektas yra pajėgus prižiūrėti sudėtingą įrangą?  

Jei nėra patvirtintų rezultatų arba yra netikrumo, kokios yra švelninimo priemonės ir ar yra atsarginis planas?

Ar vandens šaltinis patikimas ištisus metus ir ar yra kokių nors reikšmingų sezoninių druskingumo ar drumstumo svyravimų, į kuriuos reikėtų atsižvelgti? 

Koks numatomas sistemos efektyvumas ir kas nutiks nuotekų srautui?

Ar yra išsilavinusių technikų, kuriuos būtų galima apmokyti atlikti pagrindinius veiksmus ir techninę priežiūrą (raštingi, gebantys efektyviai bendrauti su nuotoline pagalba, kad būtų galima pašalinti triktis (tam gali prireikti kelių kalbų žinių)?

Ar vietinėje rinkoje yra antikalantų, kitų eksploatacinių medžiagų ir atsarginių dalių – išankstinių filtrų, atsarginių membranų ir kt.?

Kokios priemonės būtų taikomos, jei gėlinimo įrenginys neatitiktų savo projektavimo ir našumo tikslų? Išlaikymo mokestis? Statybos, eksploatavimo ir perdavimo modelis?

Nuorodos

Mažo masto gėlinimo planas 

Kas yra atvirkštinė osmozė?

„Dow Filmtech RO“ techninis vadovas  

Kas yra talpinė dejonizacija? Membraninės talpinės dejonizacijos internetinis seminaras ? (ypač min. 14.00–30.00 val.)