Desalinizacion del agua

Desalinización de agua mediante humidificación / deshumidificación (HDH)

técnica alimentada por energía solar: una revisión detallada

Wael Abemoles *, Mohamed S. Mahmoud, Taha E. Farrag

Departamento de Ingeniería Química, Facultad de Ingeniería, Universidad El-Minia, 61516 El-Minia, Egipto.

Tel. +20 100 0859791; Fax: +20 86 2346674; correo electrónico: drengwael2003@yahoo.com

Recibido el 27 de febrero de 2013; Aceptado el 5 de mayo de 2013.

RESUMEN

El agua y la energía son dos de los temas más importantes en el entorno internacional y agenda de desarrollo. La salud social y económica del mundo moderno depende de suministro sostenible de energía y agua. Muchas áreas en todo el mundo que sufren de fresco La escasez de agua dependen cada vez más de la desalinización como fuente de agua dulce altamente confiable y no convencional. Por lo tanto, el mercado de desalinización se ha expandido enormemente en las últimas décadas y se espera que continúe en los próximos años. En el mundo en desarrollo, escasez de agua. Llevó a la apremiante necesidad de desarrollar tecnologías de desalinización a pequeña escala descentralizadas y de bajo costo que utilicen recursos renovables de energía. Este estudio revisa una de las tecnologías más prometedoras, la desalinización de humidificación-deshumidificación (HDH) impulsada por energía solar. Los diferentes tipos de diseño del ciclo HDH y sus componentes (humidificador, solar calentadores y deshumidificadores) han sido investigados. La revisión también incluye fuentes de agua, demanda, disponibilidad de agua potable y métodos de purificación. Se concluye que HDHLa tecnología es un proceso prometedor para aplicaciones descentralizadas de producción de agua a pequeña escala, pero necesita investigación y desarrollo adicionales para mejorar la eficiencia del sistema y economía.

1. Introducción

La tasa de crecimiento de la población mundial, especialmente en los países en desarrollo, ha generado muchas preocupaciones, como pobreza, contaminación, salud y problemas ambientales. Actualmente, una cuarta parte de los habitantes del mundo está privado de suficiente agua pura, ya sea por agua calidad o por distribución geográfica [1]. tabla 1muestra la distribución de la población mundial desde 1950y predicciones hasta 2050. Como se observó, el mundo la población está más concentrada en los países en desarrollo ubicado en África y Asia. Por lo tanto, la tecnología de desalinización de agua es más necesaria en estas regiones.

1.1. Recursos hídricos naturales

El agua es uno de los recursos más abundantes en Tierra, que cubre tres cuartos de la superficie del planeta. Alrededor del 97% del agua de la Tierra es agua salada en el océano y 3% es agua dulce contenida en los polos (en forma de hielo), aguas subterráneas, lagos y ríos, que abastecen la mayoría de las necesidades humanas y animales.

Casi el 70% de este pequeño 3% de los productos frescos del mundo el agua está congelada en glaciares, cubierta de nieve permanente, hieloy permafrost. El treinta por ciento de toda el agua dulce esbajo tierra, la mayor parte en acuíferos profundos y difíciles de alcanzar. Lagos y ríos juntos contienen solo un pocomás del 0.25% de toda el agua dulce; los lagos contienen la mayoríade eso.

1.2. El consumo y las carencias

Los objetivos de desarrollo del Milenio establecidos por las Naciones Unidas ponen de relieve la necesidad crítica de alcanzar el empobrecimiento de las regiones del mundo en desarrollo auto sustentó en el suministro de agua potable. Humanoha dependido de ríos, lagos y subterráneos depósitos de agua para requerimientos de agua dulce en vida doméstica, agricultura e industria. Alrededor del 70% del consumo total de agua es utilizado por la agricultura, el 20% es utilizado por la industria, y solo el 10% del agua consumida en todo el mundo se utiliza para las necesidades del hogar. Sin embargo, el rápido crecimiento industrial y mundial la explosión demográfica ha resultado en una gran escalada de la demanda de agua dulce, tanto para las necesidades del hogar como para que los cultivos produzcan cantidades de comida. A esto se agrega el problema de contaminación de ríos y lagos por desechos industriales y las grandes cantidades de aguas residuales descargadas. En total, la demanda de agua se duplica cada 20 años, por lo que el agua. La situación de emergencia es ciertamente muy alarmante [2,3].

1.3. La necesidad de desalinización.

Las únicas soluciones para la escalada de agua dulce. La demanda son mares y océanos que casi es una fuente inagotable de agua. Su principal inconveniente, Sin embargo, es su alta salinidad. Por lo tanto, sería atractivo para abordar el problema de escasez de agua con desalinización de esta agua. Desalinizar en general significa eliminar la sal de agua de mar o en general agua salina. De acuerdo la Organización Mundial de la Salud (OMS), lo permisibleEl límite de salinidad en el agua es de 500 partes por millón(ppm) y para casos especiales hasta 1,000 ppm, mientrasla mayor parte del agua disponible en la Tierra tiene salinidad hasta10,000 ppm, y el agua de mar normalmente tiene salinidad en elrango de 35,000–45,000 ppm en forma de sales disueltas totales [2,3]. El exceso de salinidad del agua provoca el problema de gusto, problemas estomacales y laxantesefectos El propósito de un sistema de desalinización eslimpiar o purificar agua salobre o agua de mar y suministraragua con sólidos disueltos totales dentro del límite permitido de 500 ppm o menos. Esto se logra mediantevarias técnicas de desalinización que pueden clasificarseen métodos convencionales y no convencionales. Sin embargo, las tecnologías de desalinización convencionalesson usualmente sistemas intensivos en tecnología a gran escalamás adecuado para los ricos en energía y económicamenteregiones avanzadas del mundo. También causan riesgos ambientales porque son impulsados ​​por combustibles fósiles y también por el problema de la eliminación de salmuera. En las siguientes secciones, esta desalación convencional. Se introducen tecnologías y sus inconvenientes son descuido Egipto es relativamente modesto en sus recursos hídricos. La cuota de agua del Nilo en Egipto se sitúa en 5.500 millones de m3que representa el 79.3% del agua del país recursos y cubre alrededor del 95% de sus necesidades actuales.

Ahora, la producción actual de desalinización de agua en Egipto tiene 0,06 109 m3, cuyo objetivo es elevarlo a 0,14 109 m3 para 2017, especialmente mediante el uso de bajo costo técnicas

2. Tecnologías de desalación

2.1. Tecnologías de desalinización convencionales.

La desalinización del agua de mar o salobre generalmente se realiza por cualquiera de dos procesos principales: por evaporación o mediante el uso de una membrana semipermeablepara separar el agua dulce de un concentrado. Lo masimportantes de estas tecnologías se enumeran en la Tabla 3.En los procesos de cambio de fase o térmico, la destilación del agua de mar se logra utilizando una fuente de calor.La fuente de calor puede obtenerse de un sistema convencional.fósil / combustible, energía nuclear o de un no convencionalfuente como la energía solar o la energía geotérmica. En elEn los procesos de membrana, la electricidad se usa para accionar bombas de alta presión o para establecer campos para separar los iones.Los procesos comerciales más importantes de desalinización [5] basados ​​en energía térmica son de etapas múltiplesdestilación flash (MSF), destilación de efecto múltiple(MED) y compresión de vapor (VC), en la que la compresión puede realizarse térmicamente (TVC) o mecánicamente (MVC). Los procesos de MSF y MED consisten en muchas etapas en serie a temperatura y presión decrecientes sucesivamente. El proceso de MSF es basado en la generación de vapor del agua de mar o salmuera debido a una reducción repentina de la presión (parpadeo)cuando el agua de mar entra en una cámara evacuada. los el proceso se repite paso a paso sucesivamente presiones decrecientes. La condensación de vapor es lograda por calentamiento regenerativo de la alimentación agua.

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