هل تحلية المياه هي الحل الرئيسي لمشاكل المياه في إسرائيل؟ العمليات والأساليب والمزايا والعيوب
عيدان يسرائيل فيفيش جاليليو
ويبلغ ارتفاع سطح بحيرة طبريا اليوم حوالي 5.3 م تحت الخط الأحمر العلوي، و76 سم فوق الخط الأسود. بموجب القانون، من الآن فصاعدا سيتم إيقاف ضخ المياه من بحيرة طبريا
وفي عصر يتجاوز فيه الطلب على المياه الحميدة الاحتياطيات الطبيعية الموجودة، فإن ضرورة تحلية المياه ليست موضع شك. ومع ذلك، إلى جانب الفوائد العديدة، فإن تحلية المياه قد تضر بالبيئة. إن الاستخدام الحكيم للمعرفة المتراكمة على مر السنين، وتحديد مسارات العمل المناسبة والتفكير طويل المدى، قد يقلل بل ويمنع الضرر الذي يلحق بالبيئة.
ما هي تحلية المياه؟
تحلية المياه هي عملية يتم فيها تقليل تركيز الأملاح الذائبة في المحلول، مما يؤدي إلى الحصول على محلول مناسب للزراعة والشرب والاستخدامات المنزلية والصناعية. يتم استخدام مصادر متنوعة لتحلية المياه، وفيما يلي بعض منها: مياه البحر، والمياه قليلة الملوحة، ومياه الأنهار، ومياه الصرف الصحي والنفايات السائلة.
يوجد اليوم طريقتان رئيسيتان لتحلية المياه: إحداهما تعتمد على عمليات التبخر، والأخرى تعتمد على العمليات الغشائية وتسمى التناضح العكسي (RO للاختصار). في طريقة التبخر، وهي الأقدم بين الطريقتين، يتم توزيع الماء بين عدة خلايا حيث تنخفض درجة الحرارة والضغط تدريجياً. في هذه العملية، يتبخر حوالي نصف الماء الخام تدريجيًا، بينما يحتوي النصف الآخر على + أملاح ويعود إلى البحر على شكل محلول ملحي. ويتعرض الماء المتبخر للتكثيف، وهكذا يتم الحصول على المياه المحلاة.
طريقة التناضح العكسي هي الأحدث. هذه عملية طبيعية، حيث يمر المذيب (عادة الماء) عبر غشاء انتقائي من محلول ذو تركيز منخفض من المذاب إلى محلول ذو تركيز عالي من المذاب. في طريقة التناضح العكسي، يتم تطبيق ضغط خارجي على محلول ذو تركيز عالي من المذاب (على سبيل المثال، ماء البحر) وبسبب الضغط، تمر جزيئات الماء من ماء البحر عبر غشاء انتقائي، مما لا يسمح بمرور الأملاح، وتصبح مياهًا محلاة. أما الماء الذي لم يمر عبر الغشاء فهو يحتوي على أملاح ويعود إلى البحر على شكل محلول ملحي.
تعتبر عمليات التبخير مناسبة للدول التي يكون فيها سعر الكهرباء منخفضا جدا، حيث أن هذه الطريقة تستهلك الكثير من الطاقة. ومن ناحية أخرى، فإن استخدام الأغشية يوفر الطاقة والتكاليف، وبالتالي أصبحت طريقة التناضح العكسي أكثر قبولا في العالم وفي إسرائيل.
فوائد تحلية المياه
ينبع نقص المياه العذبة في إسرائيل من عدة عوامل: موقع إسرائيل الجغرافي، والنمو السكاني وارتفاع مستوى المعيشة الذي يرفع الطلب على المياه العذبة. هناك قيود على استخراج المياه من مصادر المياه الموجودة في دولة إسرائيل حتى لا تلحق الضرر بهذه الخزانات.
ويبلغ ارتفاع سطح بحيرة طبريا، حتى كتابة هذه السطور، 214.1 مترًا تحت مستوى سطح البحر - حوالي 5.3 مترًا تحت الخط الأحمر العلوي، و76 سم فقط فوق الخط الأسود، الذي منه فصاعدًا يتم ضخ المياه. المياه من بحيرة طبريا ستتوقف بموجب القانون! وبحسب سلطة المياه، فهذه أزمة مياه خطيرة.
إذا لم يتم اتخاذ إجراءات جذرية لزيادة إمدادات المياه وتقليل الطلب، فسوف نواجه قاعًا منكسرًا في المستقبل القريب، وهو الأمر الذي سيجبر صناع القرار على إجراء تخفيض حاد في مخصصات المياه المخصصة للزراعة وحتى البدء في تجفيف الحدائق. إن زيادة إنتاج تحلية المياه في إسرائيل سيساعد قليلاً في سد النقص في المياه.
تتيح تقنيات تحلية المياه المتقدمة التي أصبحت شائعة أكثر فأكثر في جميع أنحاء العالم توفير المياه بأسعار مخفضة. وتتحقق التكلفة المنخفضة، من بين أمور أخرى، من خلال التزام الدولة بشراء المياه المحلاة لمقاول خاص لمدة 25 عامًا تقريبًا.
عواقب تحلية المياه على البيئة
وعلى جانب الفوائد العديدة لتحلية المياه، فإنها قد تشكل تهديدا للبيئة. وتتجلى المخاطر البيئية التي قد يسببها المشروع في خمسة مجالات هي: استخدام الأراضي، والبيئة المائية، ومخاطر الضوضاء، وزيادة استخدام الطاقة، والأضرار التي لحقت بالمياه الجوفية.
الأضرار التي لحقت باستخدامات الأراضي ربما بسبب تقسيم الشواطئ البحرية بغرض إنشاء مرافق تحلية المياه ومحطات ضخ مياه البحر. إن تخصيص مجمعات ساحلية للصناعة يضر بهذا الكنز الطبيعي ونباتاته وحيواناته وقدرته على العمل كمركز ترفيهي للمقيمين والسياح. أحد الحلول للتعامل مع مصادرة المناطق الساحلية للأغراض الصناعية هو نقل مرافق تحلية المياه بعيدا عن المنطقة البحرية إلى مناطق داخلية أكثر.
الأضرار التي لحقت بالبيئة البحرية. قد يؤدي تصريف المياه المركزة إلى البحر إلى زيادة تعكر المياه في المنطقة القريبة من أنبوب المخرج وإنشاء عمود داكن من الماء في مياه البحر، مما قد يقلل من نفاذية مياه البحر لأشعة الشمس وبالتالي تعطيل عملية التمثيل الضوئي التي تتم. خارج بواسطة العوالق الطحالب. وفي عمليات تحلية المياه وغسل المرشحات، يتم إرجاع المياه التي يختلف تركيبها عن تركيب مياه البحر الطبيعية إلى البحر. وكل هذه الأمور ضارة بالبيئة البيولوجية البحرية.
مخاطر الضوضاء وهي حصة محطات التحلية التي تعمل بطريقة التناضح العكسي. سيتطلب التخطيط الذكي لمرافق تحلية المياه إنشاء المرافق على مسافة معينة من المراكز السكانية. ومع ذلك، من الممكن بناء المرافق بالقرب من المراكز السكانية طالما تم اتخاذ الإجراءات الأولية مثل التخطيط الصوتي.
زيادة استخدام الطاقة يسبب ضرراً بيئياً بشكل غير مباشر بسبب استهلاك الطاقة اللازمة لتشغيل منشأة الإجهاض. وتنعكس هذه الطاقة في ارتفاع استهلاك الكهرباء وحرق الوقود وزيادة ظاهرة الاحتباس الحراري نتيجة انبعاث الغازات الدفيئة مثل ثاني أكسيد الكربون.
الأضرار التي لحقت بالمياه الجوفية ممكن بسبب تسرب من خط الأنابيب وتسرب مياه البحر المالحة إلى المياه الجوفية في طبقة المياه الجوفية الساحلية.
ومن الجدير بالذكر أنه حتى اليوم لا توجد أضرار فعلية معروفة على البيئة نتيجة بناء محطات تحلية المياه الكبيرة في إسرائيل، إلا أنه لم يتم إجراء دراسات شاملة ومتعمقة لبحث الموضوع.
مستقبل تحلية المياه في إسرائيل
تم مؤخراً الانتهاء من بناء محطة تحلية كبيرة في الخضيرة، والتي بدأت في يوليو 2007. وستوفر المنشأة، التي تعمل بطريقة التناضح العكسي، حوالي 100 ملم وهو ما يمثل حوالي 7% من إجمالي استهلاك المياه في إسرائيل. ووفقا لقرار حكومي، فإن نطاق تحلية المياه في إسرائيل في عام 2013 سيكون 600 مليون متر مكعب. ومن المتوقع أن يبدأ تشغيل محطتين كبيرتين لتحلية المياه بالتناضح العكسي هذا العام: واحدة في أشدود والأخرى في سوريك. ستصرف المنشأة في أشدود حوالي 100 ملم/الثانية، والمنشأة في شورك حوالي 150 ملم/الثانية التي ستتدفق إلى نظام المياه الوطني.
ستكون المنشأة في شورك أكبر منشأة في العالم تعمل بتقنية التناضح العكسي. ومن المتوقع أن يتم ضم هاتين المنشأتين الجديدتين بحلول عام 2015 إلى منشأة متوسطة الحجم سيتم بناؤها في الجليل الغربي بطاقة تحلية تبلغ حوالي 50 مليون متر مكعب.
وتعمل سلطة المياه حالياً على خطة رئيسية تهدف إلى زيادة حجم المياه المحلاة إلى ملياري متر مكعب سنوياً بحلول عام 2050. الافتراض العملي هو أن الطلب على المياه سيستمر في الارتفاع، وستبقى تكنولوجيا تحلية المياه كما هي، ولن يتم توقيع أي اتفاقيات سلام أو تسويات مع الدول المجاورة - الأمر الذي قد يغير الوضع.
* يشكر المؤلف السيد أفراهام تانا، مدير قسم تحلية المياه في الهيئة الحكومية للمياه والصرف الصحي، والدكتورة راحيلي إيناف، المدير التنفيذي للأنظمة البيئية الزرقاء، والسيد راني أمير، رئيس قسم البحار والسواحل في الوزارة. حماية البيئة لمساعدتهم في إعداد المقال.
تعليقات 11
هل يمكن إنتاج الماء عن طريق خلط الهيدروجين مع الأكسجين؟
إيران م، هناك فرق بين تناول وجبة في مطعم وهي رفاهية، وبين الماء وهو شيء أساسي...
لارين م أنت على حق وعلى خطأ في نفس الوقت. السعر يشمل تكلفة إنشاء وصيانة المصنع. هذا السعر يشمل المتر المربع، ولكن من ناحية أخرى، السعر حتى مغادرة المصنع ولا يشمل نقل المياه إلى جميع أنحاء البلاد وصيانة نظام ضخ الفلتر والسباكة الوطنية والبلدية. هل السعر بالنسبة للمستهلك النهائي مقارنة بسعر تكلفة المصنع البالغ 5 دولار له ما يبرره؟ لم أعد أعرف هذا، ولكن بما أن الأنظمة الكبيرة تعمل وليس المسابقات، فمن المحتمل ألا يكون هذا هو الحد الأدنى للسعر بالنسبة للمستهلك... ومن ناحية أخرى، لست متأكدًا من أنني مهتم بالمنافسة في قطاع المياه
أنا راضٍ بالسعر، فقط أنهم لا يرفعونه ويفرضون عليه غرامات..
عندما يكون سعر تحلية المتر المكعب من المياه نحو 1 شيكل، والسعر للمستهلك 2-5 شيكل، فمن الواضح أن المشكلة ليست في أزمة المياه في إسرائيل، بل في مستوى الفساد.
أدرك أن هذا موقع علمي وغير سياسي، ولكن يمكنك بالتأكيد التحقق من افتراضاتي باستخدام أدوات دقيقة.
لوري س - مجرد فكرة، عندما تأكل في مطعم وتدفع أكثر من سعر المكونات الأساسية، هل تشعر بالاستياء؟
الجواب هو أن هناك أيضًا نفقات مرتبطة هنا، مثل صيانة المرافق وبالطبع بنائها. يكلف إنتل بضعة دولارات لإنتاج شريحة، من ناحية أخرى، يكلف إنشاء المصنع حوالي 5-6 مليار دولار. سعر المتر المكعب من المياه لا يشمل بالطبع سعر المصنع وما إلى ذلك.
؟؟؟؟
مايكل روتشيلد - الفكرة التي طرحتها قد تحققت بالفعل في المسلسل التلفزيوني "سبونج بوب" حيث تستضيف ساندي، وهي عبارة عن تكوين أرضي، كائنات بحرية، لكنها تقيم وتجري بحثًا في مساحة محاطة بقبة مغلقة. ورغم عدم وجود أي تفسير هناك لعملية تحلية المياه للاستهلاك داخل القبة، إلا أن الأمور في هذه القبة أقل وهمية من العمليات التي تجري في البيئة البحرية خارج القبة.
وأوافق على أنني بالغت بشأن التعويض الكامل لتكلفة الكهرباء. النقطة المهمة هي أنني تفاجأت كثيراً بأسعار تحلية المتر المكعب من المياه (حوالي 2.5 شيكل أو أقل للمتر المكعب) وهي التكلفة المباشرة، تكلفة المياه لجميع المستهلكين في دولة إسرائيل (الحضر) والمزارعين) يجب أن تكون منخفضة قدر الإمكان. لقد ألقيت نظرة للتو على فاتورة المياه التي تلقيتها هذا الشهر ورأيت أنني أدفع ابتداءً من 2.2 شيكل للمتر المكعب للحصة الأولى ثم أكثر من 2.5 شيكل للمتر المكعب، ولا شك أن الدفعة تعادل ضعف السعر الذي ينبغي أن يكون تقريبًا. سيتم تحديد ربح جيد للقطاع العام على حساب الجمهور الاستهلاكي.
أوري فيتال:
ليس حقًا (أو ليس حقًا - كما تريد).
إن الضغط الذي يجب أن يمارس على الماء حتى يمر عبر عملية التناضح العكسي يشبه ضغط الماء على عمق حوالي 800 متر.
وبعبارة أخرى، فبالإضافة إلى كل تكاليف التكنولوجيا والمكونات الاستهلاكية، فإن هذا يمثل استثمارًا في الطاقة يعادل رفع المياه من نقطة أقل بمقدار الضعف.
وقتها بحثت في الموضوع عندما خطرت ببالي فكرة إجراء التحلية في أعماق البحر والاستمتاع بالضغط الهيدروستاتيكي لإجراء التحلية دون استثمار الطاقة لخلق الضغط (في الماضي، تحول الأمر إلى وخرج لي أن الفكرة طرحت من قبلي بل وتم تنفيذها وهناك محطات تحلية تعمل بهذه الطريقة).
كنت أعلم أن الأمر برمته كان بمثابة استبدال نوع من العمل بنوع آخر، لأنه يتعين عليك استثمار الطاقة التي تكسبها بالضبط لرفع المياه إلى مستوى سطح البحر، لكنني اعتقدت أنه لا يزال شيئًا قد يكون من السهل جدًا القيام به يفعل.
أثناء التفتيش، سألت صديقي في شركة ميكوروت (زفيكا جليتشمان، المسؤول عن الكمبيوتر) عما إذا كان هناك آبار يزيد عمقها عن 800 متر لأنني كنت أعرف أن هذا هو ما نتحدث عنه - إنه بئر (وهو حفرت في البحر وليس في الأرض ولكن هذا هو عمقها) وأخبرني بوجودها. فهمت من هذا أن الأمر مجدي ومنافس للمياه الأغلى التي نضخها من الآبار العميقة، لكن هذا لا يزال ليس رخيصا مثل مياه طبريا (إذا كانت متوفرة بكثرة).
وبالمناسبة، ما بقي من تلك الفكرة هو الفهم بأننا لو عشنا في أعماق البحر فيمكننا الحصول على المياه المحلاة دون استثمار أي طاقة على الإطلاق!
أنا أتلاعب قليلاً هنا وهناك بفكرة إنشاء مدن (أو على الأقل منشآت زراعية للمحاصيل ذات الاستهلاك العالي للمياه) على هذا العمق.
بالطبع هناك العديد من المشاكل التي يجب حلها مثل الهياكل التي ستتحمل الضغط والنقل الفعال للضوء والهواء ولكن هذا لا يبدو غير معقول تمامًا بالنسبة لي.
أوري على حق، استهلاك الطاقة يظل كما هو، وإذا كانت محطة تحلية المياه قريبة من الساحل ولا يمر خط الأنابيب فوق طبقة المياه الجوفية الساحلية، فلا يوجد خطر تلف المياه الجوفية.
إن نقل مياه طبريا إلى الناقل الوطني يستهلك كمية هائلة من الطاقة. ولذلك فإن تكلفة الطاقة لتحلية مياه البحر تقابلها تكلفة رفع مياه بحيرة طبريا إلى مستوى سطح البحر.