แม่น้ำเจ้าพระยา หนทางแก้อีสานแล้ง#3 แก้ปัญหาความเค็มของแม่น้ำเจ้าพระยา ด้วยวิธีแยกเกลือออกจากน้ำ (Desalination)

เนื่องจากผู้เขียนได้เสนอแนวทางแก้ปัญหาภัยแล้งในภาคอีสาน โดยการลำเลียงแม่น้ำเจ้าพระยาผ่านทางท่อขนส่งน้ำ เมื่อตอนเป็นเด็ก ผู้เขียนเป็นนักเรียนประจำของโรงเรียนราชินีในกรุงเทพ ทุกวันนั่งอ่านหนังสือไป มองแม่น้ำเจ้าพระยาไป ใจก็คิดแม่น้ำเจ้าพระยาช่างกว้างใหญ่ มีน้ำมากอุดมสมบูรณ์ รู้สึกเสียดายน้ำจำนวนมหาศาลที่ไหลไปทิ้งสู่อ่าวไทยตลอดเวลา เวลาได้ยินข่าวภาคอีสานขาดแคลนน้ำ หลายครั้งที่ใจคิดขณะมองแม่น้ำเจ้าพระยา “อยากพาแม่น้ำเจ้าพระยาไปแผ่นดินอีสาน” อดีตในวัยเด็กได้กลายเป็นแรงบันดาลใจในการเขียนบทความเพื่อเผยแพร่แนวคิดนี้

และวันนี้ (8 เมษายน 2563) ผู้เขียนได้บังเอิญอ่านข่าว “ปัญหาความเค็มในแม่น้ำเจ้าพระยาตอนล่าง อันเนื่องมาจากน้ำทะเลรุกล้ำ” ซึ่งกรมชลประทานได้เสนอการผันน้ำเพิ่มเติมจากลุ่มน้ำแม่กลองเข้ามายังลุ่มน้ำเจ้าพระยา เพื่อผลักดันน้ำเค็มจากภาวะน้ำทะเลหนุนสูง 

จากข่าว ทำให้ผู้เขียนต้องมานั่งคิดทบทวนถึงแนวคิดการนำแม่น้ำเจ้าพระยาไปแก้ปัญหาภัยแล้งในภาคอีสาน แต่สุดท้ายผู้เขียนก็ยังมองไม่เห็นหนทางอื่นมาแทนแม่น้ำเจ้าพระยาได้ ผู้เขียนยังคงเชื่อมั่นว่าแม่น้ำเจ้าพระยาเป็นหนทางเดียวที่จะให้น้ำที่ยั่งยืนตลอดทั้งปี แก่ภาคอีสานรวมทั้งภูมิภาคอื่นๆของประเทศไทย และยังคงมีความแน่วแน่ในความพยายามเสนอแนวคิด “แม่น้ำเจ้าพระยาคือหนทางแก้อีสานแล้ง” ต่อผู้บริหารบ้านเมืองในปัจจุบันหรือในอนาคต 

หากมีการนำปริมาณน้ำส่วนหนึ่งของแม่น้ำเจ้าพระยาไปช่วยแก้ปัญหาภัยแล้งในที่อื่นๆของประเทศไทย อาจส่งผลต่อคุณภาพน้ำ ทำให้แม่น้ำเจ้าพระยาเปลี่ยนเป็นน้ำกร่อยในช่วงหน้าแล้ง แต่เมื่อผู้เขียนพิจารณาแล้ว สิ่งที่ได้มีมากกว่าสิ่งที่เสีย และสิ่งที่เสียก็สามารถแก้ไขได้ มีวิธีบำบัดคุณภาพน้ำของแม่น้ำเจ้าพระยาให้กลายเป็นน้ำจืดที่สะอาด สามารถนำใช้เพื่อการอุปโภคบริโภคและเพื่อการเกษตรได้ 

ผู้เขียนเลยมานั่งศึกษา “วิธีการเปลี่ยนน้ำเค็มหรือน้ำกร่อยให้กลายเป็นน้ำจืดโดยการแยกเกลือ (Desalination)” ที่ทั่วโลกนิยมใช้กัน เรามาดูกันว่ามีวิธีไหนบ้างที่เหมาะสำหรับการนำมาบำบัดความเค็มของแม่น้ำเจ้าพระยา

 

 

James Blunt – Cold

 

 

ความเค็มของน้ำ (Salinity)

หนึ่งในปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อคุณภาพน้ำดื่มได้แก่ ค่าความเค็มของน้ำ (Salinity) ซึ่งเป็นปริมาณเกลือที่อยู่ในน้ำ ถูกกำหนดจากปริมาณของแข็งที่ละลายทั้งหมด (total dissolved solids; TDS) มีหน่วยเป็น มิลลิกรัม/ลิตร (mg/L) หรือ ส่วน/ล้านส่วน (ppm)

น้ำแบ่งตามระดับความเค็ม วัดจากปริมาณของแข็งที่ละลายทั้งหมด หรือค่า TDS มีหน่วยเป็น ppm : 

น้ำจืด (Fresh water) <500
น้ำกร่อยเล็กน้อย (Slightly brackish water) 500-1,000
น้ำกร่อย  (Brackish water) 1,000-2,000
น้ำเกลือปานกลาง (Moderately saline water) 2,000-5,000
น้ำเกลือ (Saline water) 5,000-10,000
น้ำเกลือมาก (Highly saline water) 10,000-35,000
น้ำเกลือเข้มข้น (Brine) >35,000

 

น้ำกร่อย (Brackish Water)

น้ำกร่อยเป็นน้ำที่มีระดับความเค็มระหว่างน้ำทะเลและน้ำจืด เกลือในน้ำกร่อยไม่ได้มีเพียงโซเดียมคลอไรด์ (Sodium Chloride; NaCl) ยังมีสารประกอบอื่นๆที่อาจมีในน้ำกร่อย ได้แก่

โซเดียม (Sodium)
โปรแตสเซียม (Potassium)
แคลเซียม (Calcium)
แมกนีเซียม (Magnesium)
คลอไรด์ (Chloride)
ซัลเฟต (Sulfate)
ไบคาร์บอเนต (Bicarbonate)
คาร์บอเนต (Carbonate)
ไนเตรท (Nitrate)

ในอดีตไม่ค่อยมีใครสนใจน้ำกร่อย แม้ว่ามันอาจถูกใช้เพื่อการชลประทานในบางส่วนของโลก แต่อุตสาหกรรมส่วนใหญ่ไม่สามารถนำน้ำกร่อยไปใช้งานได้ เพราะมันสร้างความเสียหายให้กับอุปกรณ์ และไม่เหมาะในการบริโภคสำหรับมนุษย์หรือปศุสัตว์ แต่เมื่อต้นทุนการผลิตน้ำจืดจากน้ำเค็มถูกลง และทรัพยากรน้ำจืดได้ลดลงอย่างรุนแรง การผลิตน้ำจืดจากน้ำกร่อยจึงได้รับความสนใจมากขึ้น และการแยกเกลือออกจากน้ำกร่อยก็ง่ายกว่าการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล

 

การผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเลและน้ำกร่อย (Desalination of Sea Water & Brackish Water)

น้ำเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับมนุษย์ทุกคน พื้นที่ 3 ใน 4 ของโลกถูกปกคลุมด้วยน้ำ 97% ของปริมาณน้ำทั้งหมดที่มีอยู่ในโลกเป็นน้ำทะเล อีก 3% เป็นน้ำจืด ซึ่งส่วนใหญ่เป็นน้ำแข็งที่ขั้วโลก (77% ของปริมาณน้ำจืดบนโลก) น้ำใต้ดิน (22% ของปริมาณน้ำจืดบนโลก) ส่วนน้อยที่เป็นน้ำจืดผิวดิน (1% ของปริมาณน้ำจืดบนโลก) ปริมาณการใช้น้ำทั่วโลกเป็นดังนี้ ใช้ในการเกษตร 67% ใช้ในอุตสาหกรรม 19% และใช้เพื่อการอยู่อาศัย 14%

ปัจจุบันเกิดปัญหาการขาดแคลนน้ำดื่มอย่างมากในประเทศส่วนใหญ่ทั่วโลก น้ำดื่มที่ปลอดภัยมีความสำคัญต่อชีวิตทุกรูปแบบ การผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเลและน้ำกร่อยจึงเป็นวิธีแก้ปัญหานี้

Desalination เป็นเทคนิคการแยกเกลือและแร่ธาตุออกจากน้ำทะเลหรือน้ำกร่อย ทำให้ได้น้ำจืดที่เหมาะสำหรับการอุปโภคบริโภค เป็นวิธีที่มีความสำคัญมากขึ้นและเติบโตอย่างรวดเร็ว เมื่อประเทศต่างๆทั่วโลกเผชิญกับการขาดแคลนน้ำจืด หลายภูมิภาคไม่มีทางเลือก นอกจากนำน้ำทะเลหรือน้ำกร่อยมาใช้ในการแก้ไขปัญหาการขาดแคลนแหล่งน้ำจืด อย่างไรก็ตามยังคงมีอุปสรรคในการนำไปปฏิบัติ เช่น (1) ต้นทุนการก่อสร้างโครงสร้างพื้นฐานและการใช้พลังงานในการผลิตน้ำจืด ค่อนข้างสูง (2) เกลือเข้มข้น (brine) ที่ได้จากกระบวนการผลิต เป็นปัญหาในการกำจัด ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ซึ่งจะต้องถูกกำจัดด้วยวิธีการที่เหมาะสม

(3) กระบวนการอนุญาตโครงการที่ซับซ้อนและใช้เวลานาน 

ในบทความนี้จะมุ่งเน้นไปที่เทคโนโลยีการผลิตน้ำจืดจากน้ำเค็มที่นิยมใช้กันทั่วโลก และผ่านการพิสูจน์ให้เห็นแล้วว่าเป็นทางเลือกที่มีประสิทธิภาพในสถานการณ์ที่หลากหลาย นอกจากนี้จะยังพูดถึงข้อดีและข้อเสียของแต่ละวิธี

 

เทคโนโลยีการแยกเกลือ (Desalination Technologies)

วิธีการแยกเกลือถูกแบ่งออกเป็น กระบวนการความร้อน (Thermal process) และกระบวนการเมมเบรน (Membrane process) นอกจากนี้ยังมีเทคโนโลยีทางเลือก (Alternative process) เช่น การแช่แข็ง (Freezing) และการแลกเปลี่ยนไอออน (Ion exchange) ซึ่งไม่ค่อยนิยมใช้กัน เทคโนโลยีทั้งหมดนี้ต้องการพลังงานในการทำงาน ได้แก่ พลังงานทั่วไปหรือพลังงานหมุนเวียน

intechopen.com

 

แผนผังแสดงเทคโนโลยีที่สำคัญในการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลและน้ำกร่อย และเปอร์เซ็นต์การติดตั้งเทคโนโลยีแต่ละแบบทั่วโลก MSF 44.4% , RO 41.1% , MED 8.4%, และ ED 6.1% (researchgate.net)

 

 

Clean Bandit – Tears (feat. Louisa Johnson)

 

 

1. การแยกเกลือออกจากน้ำเค็มด้วยความร้อน (Thermal Desalination Processes)

 

researchgate.net

หนึ่งในวิธีการที่เก่าแก่ที่สุดในการผลิตน้ำดื่มจากน้ำเค็มคือ การกลั่น (Distillation) เทคโนโลยีนี้ตั้งอยู่บนหลักการ ต้มน้ำเค็มให้เดือดกลายเป็นไอ แล้วนำไอน้ำไปควบแน่นเพื่อให้ได้น้ำบริสุทธิ์ แต่เทคโนโลยีนี้ไม่ค่อยได้ใช้สำหรับน้ำกร่อย เนื่องจากมีราคาแพงเพราะใช้พลังงานมาก

กระบวนการทางความร้อนเป็นวิธีการกลั่นแบบหลายขั้นตอน ที่มีตั้งแต่การกลั่นขนาดเล็กไปจนถึงการกลั่นน้ำทะเลเชิงพาณิชย์ การกลั่นน้ำทะเลด้วยความร้อนมีมาเป็นเวลานานกว่า 60 ปีในตะวันออกกลาง ซึ่งยังคงเป็นเทคโนโลยีการแยกเกลือออกจากทะเลที่โดดเด่น แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วการใช้พลังงานและค่าใช้จ่ายจะสูงกว่ากระบวนการเมมเบรน แต่ในปัจจุบันมีการใช้เทคโนโลยีนี้ในการผลิตน้ำจืดจากน้ำเค็มอย่างแพร่หลาย

กระบวนการแยกเกลือด้วยความร้อนที่นิยมใช้ แบ่งออกเป็นประเภทต่างๆต่อไปนี้

Multi-stage flash distillation (MSF)

Multiple effect distillation (MED)

Vapor Compression Desalination (VCD) 

Solar Thermal Desalination

 

1.1 กระบวนการกลั่นแฟลชหลายขั้นตอน (Multi-stage Flash Distillation; MSF)

researchgate.net

หลักการของกระบวนการกลั่นมัลติสเตทแฟลช (Multi-stage flash distillation; MSF) หรือกระบวนการกลั่นแฟลชหลายขั้นตอน เกี่ยวข้องกับการกลั่นผ่านห้องหลายห้องที่แรงดันต่ำลงอย่างต่อเนื่อง เริ่มแรกที่ heating section น้ำเค็มที่ถูกป้อนเข้ามาจะถูกทำให้ร้อนที่เครื่องทำความร้อนจนกว่าจะมีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเดือด (ไม่ระเหยเป็นไอ) จากนั้นน้ำเค็มที่มีอุณหภูมิและความดันสูงจะถูกส่งผ่านเข้าไปในห้องแต่ละห้องที่มีความดันต่ำลงตามลำดับ ทำให้น้ำระเหยกลายเป็นไออย่างฉับพลัน การนำน้ำร้อนเข้ามาในห้องลดแรงดันทำให้กลายเป็นไออย่างฉับพลันนี้เรียกว่า “เอฟเฟกต์กระพริบ (flashing effect)” ไอน้ำที่เกิดจากการกระพริบ (flashing) ที่เกิดขึ้นจะถูกแปลงเป็นน้ำจืดโดยการควบแน่นบนท่อของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (heat exchangers หรือ condenser) ที่มีอยู่ในแต่ละขั้นตอน และท่อจะถูกทำให้เย็นตัวลงด้วยน้ำเย็นที่ป้อนเข้ามา

ปล. “water” ตรงพื้นสีขาวในภาพข้างบนคือน้ำจืดที่ได้ออกมาในแต่ละขั้นตอน

โรงกลั่น MSF เริ่มใช้ในปี 1950 บางโรงกลั่นมีมากถึง 15-25 ขั้นตอน และโรงกลั่นสามารถป้อนน้ำเค็มผ่านเข้าไปเพียงครั้งเดียวหรือแบบรีไซเคิล ปัจจุบันมีการใช้โรงกลั่น MSF ประมาณ 64% ในการผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเล แม้ว่ากระบวนการนี้จะเป็นที่เชื่อถือได้มากที่สุดสำหรับการผลิตน้ำดื่มจากทะเล แต่ก็ถือว่าเป็นกระบวนการที่ใช้พลังงานมาก ทั้งพลังงานความร้อน (thermal energy) และพลังงานเชิงกล (mechanical energy)

 

ข้อดีและข้อเสียของกระบวนการกลั่นแบบ MSF

• โรงกลั่น MSF นั้นค่อนข้างสร้างง่ายและใช้งานง่าย
• ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ยกเว้น conventional pumps และมีท่อเชื่อมต่อจำนวนหนึ่ง
• คุณภาพของน้ำจืดที่ได้มีความบริสุทธิ์ในระดับสูง โดยมี total dissolved solids เพียง 2-10 ppm ดังนั้นจึงต้องมีการเติมแร่ธาตุใหม่ในน้ำจืดที่ได้ เพื่อให้เหมาะสมสำหรับการบริโภค 
• แม้ว่าในการดำเนินการใช้อุณหภูมิสูง (มากกว่า 115 ° C) ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการ แต่ก็ทำให้เกิดปัญหาการปรับขนาด เนื่องจากเกลือ เช่น แคลเซียมซัลเฟต จะตกตะกอนบนพื้นผิวของท่อ ทำให้ท่ออุดตันได้
• ถือเป็นกระบวนการที่ใช้พลังงานสูงมาก ซึ่งต้องใช้ทั้งพลังงานความร้อนและพลังงานกล แต่สามารถเอาชนะได้ด้วยระบบพลังงานความร้อนร่วม
• การเพิ่มขั้นตอนใน MSF เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและเพิ่มการผลิตน้ำ ต้นทุนก็เพิ่มตามไปด้วย และทำให้เกิดความซับซ้อนในการดำเนินงาน 

 

1.2 กระบวนการกลั่นหลายเอฟเฟค (Multiple Effect Distillation; MED)

separationprocesses.com

กระบวนการกลั่นแบบหลายเอฟเฟค (Multiple Effect Distillation; MED) ได้ถูกนำมาใช้ตั้งแต่ปลายปี 1950 การกลั่นแบบ MED  ประกอบด้วยกระบวนการหลายขั้นตอนเหมือนการกลั่นแบบ MSF 

ในแต่ละขั้นตอน น้ำเค็ม (เส้นสีน้ำเงิน) จะถูกป้อนเข้าไปในท่อ ซึ่งท่อนี้จะทำหน้าที่พ่นน้ำเกลือเป็นสเปย์ลงไปในห้องแต่ละห้อง 

ในห้องที่ 1 : สเปย์น้ำเค็มที่ถูกพ่นลงไป จะไปกระทบท่อไอน้ำร้อน (สีส้ม) ทำให้สเปย์น้ำเค็มบางส่วนระเหยเป็นไอน้ำร้อน (ลูกศรชี้สีขาว, effect 1) และไอน้ำร้อนนี้จะไหลเข้าไปในท่อของขั้นตอนที่ 2 ไอน้ำที่เกิดขึ้นระหว่างการต้มน้ำ สเปย์น้ำเค็มบางส่วนตกลงไปสะสมตัวที่ส่วนล่างของห้อง

ในห้องที่ 2 : น้ำเค็มที่สะสมตัวตรงส่วนล่างของห้องที่ 1 จะถูกสูบขึ้นไปตามท่อ (สีน้ำเงิน) เพื่อป้อนเข้าสู่ท่อในห้องที่ 2 ที่ทำหน้าที่พ่นสเปย์น้ำเค็มลงไปกระทบบนท่อ (สีฟ้า) ที่มีไอน้ำร้อนผลผลิตจากห้องที่ผ่านมา ทำให้สเปย์น้ำเค็มบางส่วนระเหยเป็นไอน้ำร้อน (effect 2)  และไอน้ำนี้จะไหลเข้าไปในท่อของขั้นตอนที่ 3 กระบวนการแบบเดียวกัน สำหรับไอน้ำที่อยู่ภายในท่อ (สีฟ้า) จะควบแน่นเป็นน้ำจืดออกมา

จะเห็นว่าแต่ละขั้นตอนจะนำพลังงานจากขั้นตอนก่อนหน้านั้นกลับมาใช้ใหม่ (reuse energy) โดยมีอุณหภูมิและความดันลดต่ำลงอย่างต่อเนื่อง และยิ่งมีหลายเอฟเฟกต์ (effects) มากเท่าไหร่ ก็ยิ่งทำให้กระบวนการผลิตน้ำจืดมีประสิทธิภาพมากขึ้น การกลั่นหลายเอฟเฟ็กเป็นที่รู้จักกันว่า เป็นวิธีการกลั่นขนาดใหญ่ที่เก่าแก่ที่สุดสำหรับการกลั่นน้ำทะเล ลักษณะสำคัญของมันคือ น้ำกลั่นที่ได้มีคุณภาพสูง ความจุสูง และประสิทธิภาพความร้อนสูง

 

ข้อดีและข้อเสียของกระบวนการกลั่นแบบ MED

 

• กระบวนการกลั่นแบบหลายเอฟเฟค (Multiple Effect Distillation; MED) ถูกออกแบบมาเพื่อทำงานที่อุณหภูมิต่ำกว่า 70 ° C สิ่งนี้จะช่วยลดการถูกกัดกร่อนของท่อและการเกิด scale formation บนพื้นผิวของท่อ
• คุณภาพของน้ำที่ป้อนเข้าไปไม่สำคัญเท่ากับในเทคโนโลยีระบบ Reverse Osmosis ดังนั้นค่าใช้จ่ายของการปรับสภาพน้ำเบื้องต้น (pre-treatment) และการดำเนินงานของเทคโนโลยีนี้อยู่ในระดับต่ำ
• การใช้พลังงานในเทคโนโลยี MED ต่ำกว่าการกลั่นแบบ MSF และโรงกลั่น MED มีประสิทธิภาพการทำงานสูงกว่าโรงกลั่น MSF ดังนั้นเทคโนโลยี MED ถูกพิจารณาว่าคุ้มค่าและมีประสิทธิภาพมากกว่าทคโนโลยี MSF ในแง่ของการผลิตน้ำดื่ม

 

1.3 กระบวนการแยกเกลือด้วยการบีบอัดไอน้ำ (Vapor Compression Desalination; VCD) 

researchgate.net

กระบวนการแยกเกลือโดยการบีบอัดไอน้ำ (Vapor Compression Desalination; VCD) สามารถทำงานเดี่ยวๆ หรือทำงานร่วมกับกระบวนการกลั่นแบบอื่น เช่น MED

ความร้อนที่ทำให้น้ำเดือดจนระเหยเป็นไอน้ำ มาจาก “การบีบอัดไอน้ำ (compression of vapor)” แทนที่จะเป็นการแลกเปลี่ยนความร้อนโดยตรงจากไอน้ำที่ผลิตในหม้อไอน้ำ (boiler)

โดยทั่วไปจะใช้อุปกรณ์สองชนิดในกระบวนการ VCD ในการบีบอัดไอน้ำเพื่อสร้างความร้อนที่ทำให้น้ำเค็มเดือดจนระเหยเป็นไอ คือ เครื่องอัดเชิงกล (mechanical compressor) และเครื่องพ่นไอน้ำแบบเจ็ต (steam jet ejector)

โดยปกติจะใช้เครื่องอัดเชิงกล (mechanical compressor) สำหรับการบีบอัดและเพิ่มความดันของไอน้ำที่เกิดขึ้น ความดันของไอน้ำที่เพิ่มสูงขึ้นจะไปเพิ่มอุณหภูมิการควบแน่น (condensation temperature) ในการสร้างความร้อนสำหรับการทำให้น้ำเค็มระเหยเป็นไอน้ำ

ในกรณีของเครื่องพ่นไอน้ำแบบเจ็ต (steam jet ejector) ซึ่งบีบอัดไอน้ำในหลอดสูญญากาศ เมื่อไอน้ำแรงดันสูงจะถูกฉีดพ่นผ่านหัวฉีด จะกลายเป็นไอน้ำที่ความดันลดต่ำลง และควบแน่นบนผนังท่อเพื่อให้ความร้อนจากการควบแน่นไปทำให้น้ำเค็มระเหยเป็นไอน้ำ

 

ข้อดีและข้อเสียของกระบวนการแยกเกลือด้วยการบีบอัดไอน้ำ

• วิธีการนี้เป็นวิธีที่ง่ายและเชื่อถือได้ และด้วยเหตุนี้จึงถือได้ว่าเป็นตัวเลือกที่ดีกว่าสำหรับหน่วยแยกเกลือขนาดเล็ก มักจะมีความจุ 3000 ลูกบาศก์เมตร/วัน โดยทั่วไปใช้สำหรับรีสอร์ท อุตสาหกรรม และสถานที่ขุดเจาะที่ขาดแคลนน้ำจืด
• อุณหภูมิการทำงานของกระบวนการ VCD หรือการระเหยอยู่ในระดับต่ำ ซึ่งทำให้กระบวนการทำงานง่าย และมีประสิทธิภาพในแง่ของการใช้พลังงาน
• เนื่องจากอุณหภูมิในการทำงานต่ำ (ต่ำกว่า 70 ° C) โอกาสในการเกิดตะกรันและการกัดกร่อนของท่อลดลง

 

1.4 กระบวนการแยกเกลือโดยใช้พลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ (Solar Thermal Desalination)

การผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเลโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์ เป็นการเลียนแบบวัฏจักรของน้ำตามธรรมชาติ ซึ่งดวงอาทิตย์จะทำให้น้ำทะเลร้อนพอที่จะทำให้เกิดการระเหยได้ หลังการระเหย ไอน้ำจะถูกควบแน่นบนพื้นผิวเย็นในระบบปิด 

การใช้พลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ในกระบวนการแยกเกลือเป็นหนึ่งในเทรนของโลกที่กำลังมาแรงที่สุดของการใช้พลังงานหมุนเวียน (Renewable Energy) การแยกเกลือออกจากน้ำทะเลหรือน้ำกร่อยด้วยพลังงานแสงอาทิตย์มี 2 วิธี คือ 1) ใช้ความร้อนโดยตรงจากดวงอาทิตย์  2) ใช้พลังงานไฟฟ้าที่ผลิตจากเซลล์แสงอาทิตย์

intechopen.com

การแยกเกลือด้วยพลังงานความร้อนจากดวงอาทิตย์โดยตรง (Direct solar thermal desalination)

กระบวนการแยกเกลือด้วยความร้อนจากดวงอาทิตย์โดยตรง ถูกนำมาใช้เป็นเวลานานในการกลั่นน้ำทะเล พลังงานรังสีความร้อนของแสงอาทิตย์ทำให้น้ำเค็มในเรือนกระจกปิดระเหยเป็นไอน้ำ ซึ่งจะควบแน่นบนแผ่นกระจกใสหรือพลาสติก ได้เป็นน้ำจืดซึ่งจะถูกรวบรวมในรางการควบแน่น แผ่นปิดหลังคาของเรือนกระจกใช้เพื่อวัตถุประสงค์ 2 อย่างคือ ใช้ในการส่งผ่านพลังงานรังสีความร้อนของแสงอาทิตย์ และเพื่อให้ไอน้ำควบแน่นบนพื้นผิวภายใน สำหรับน้ำเกลือเข้มข้น (Brine) ที่ถูกทิ้งไว้ข้างหลังจะต้องถูกกำจัดอย่างเหมาะสม

โรงกลั่นน้ำทะเลจากพลังงานแสงอาทิตย์ถูกใช้สำหรับการจัดหาน้ำจืดให้กับชุมชนเล็กๆ ในพื้นที่ห่างไกลที่อยู่ใกล้เคียงชายฝั่งทะเล การผลิตน้ำจืดด้วยวิธีการกลั่นน้ำทะเลด้วยแสงอาทิตย์โดยตรงนั้น ปริมาณน้ำจืดที่ได้ขึ้นกับพื้นที่ของพื้นผิวกระจกที่แสงอาทิตย์ตกกระทบและมุมตกกระทบ มีค่าเฉลี่ยประมาณ 3-4 ลิตรต่อตารางเมตร จากสัดส่วนนี้ จะเห็นว่าปริมาณน้ำจืดที่ผลิตได้เมื่อเทียบกับเงินลงทุนการก่อสร้าง ค่าใช้จ่ายจะค่อนข้างสูง การกลั่นโดยวิธีนี้เหมาะสำหรับโรงกลั่นน้ำทะเลขนาดเล็กที่มีกำลังการผลิตน้ำจืดน้อยกว่า 200 ลูกบาศก์เมตรต่อวัน โดยสรุปการแยกเกลือโดยการใช้ความร้อนจากดวงอาทิตย์โดยตรง ต้องการพื้นที่ขนาดใหญ่และให้ผลผลิตค่อนข้างต่ำเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีทางอ้อม

 

การแยกเกลือด้วยพลังงานความร้อนจากดวงอาทิตย์ทางอ้อม (Indirect solar thermal desalination)

การแยกเกลือด้วยพลังงานความร้อนจากดวงอาทิตย์ทางอ้อมจะใช้ระบบการทำงานร่วมกันของ 2 เทคนิค (cogeneration system) คือ 1) ตัวสะสมพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อสร้างความร้อน (solar collectors) ซึ่งประกอบด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ รวมกับ 2) เทคนิคการกลั่นเกลือแบบทั่วไป (conventional desalination techniques) เช่น การกลั่นแฟลชหลายขั้นตอน (MSF), การบีบอัดไอน้ำ (VCD), การ Reverse Osmosis (RO), Membrane Distillation (MD) และ Electrodialysis 

 

ข้อดีและข้อเสียของกระบวนการแยกเกลือด้วยความร้อนจากแสงอาทิตย์

• โรงกลั่นน้ำทะเลด้วยความร้อนจากดวงอาทิตย์โดยตรงนั้น ง่ายต่อการก่อสร้าง สามารถทำได้โดยคนในท้องถิ่นจากวัสดุที่มีในท้องถิ่นง่ายๆ การดำเนินงานและการบำรุงรักษาไม่จำเป็นต้องใช้บุคลากรที่มีความชำนาญ
  ดังนั้นค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานต่ำมาก ข้อเสียคือ ค่าใช้จ่ายเริ่มต้นสูง ความต้องการที่ดินขนาดใหญ่สำหรับการติดตั้ง และมีปริมาณน้ำจืดที่ผลิตขึ้นอยู่กับรังสีดวงอาทิตย์ที่มีอยู่ หากไม่มีแสงแดดความสามารถในการผลิตเกือบเป็นศูนย์ อย่างไรก็ตามปัจจุบันมีความก้าวหน้าในงานวิจัยเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการดำเนินการ การใช้พื้นที่น้อยลง และสามารถดำเนินงานได้แม้กระทั่งในวันที่มีเมฆมาก 
• โดยปกติเทคนิคการกลั่นเกลือแบบทั่วไป (conventional desalination techniques) ใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นแหล่งพลังงานสำหรับการทำความร้อนหรือผลิตกระแสไฟฟ้า ต้นทุนการดำเนินงานสูง และต้องการบุคลากรที่มีทักษะสูงในการดำเนินงานและการบำรุงรักษา แต่การใช้ระบบการทำงานร่วมกันของ 2 เทคนิค (cogeneration system) ทำให้ลดการใช้เชื้อเพลิงจากการที่ได้พลังงานแสงอาทิตย์มาช่วย ทำให้มีค่าใช้จ่ายด้านพลังงานน้อยลง ในทางตรงกันข้าม หนึ่งในข้อเสียคือ ปัญหาอาจเกิดขึ้นได้จากการทำงานร่วมกันของโรงกลั่นน้ำทะเลและโรงไฟฟ้า ซึ่งสามารถสร้างปัญหาในการผลิตน้ำจืดเมื่อความต้องการไฟฟ้าลดลง หรือเมื่อกังหันหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีปัญหา

 

 

Axwell Λ Ingrosso – Dreamer ft. Trevor Guthrie

 

 

2. การแยกเกลือออกจากน้ำเค็มด้วยกระบวนการเมมเบรน (Membrane Desalination Processes)

 

2.1 การผลิตน้ำด้วยวิธีรีเวอร์สออสโมซิส (Reverse Osmosis; RO)

Reverse osmosis (RO) เป็นกระบวนการทำน้ำให้บริสุทธิ์ที่ใช้เยื่อเมนเบรนชนิดพิเศษ ที่มีรูขุมขนขนาดเล็กเพียงประมาณ 0.0005 ไมครอน (แบคทีเรีย 0.2 ถึง 1 ไมครอน และไวรัส 0.02 ถึง 0.4 ไมครอน) พอที่จะให้โมเลกุลของน้ำผ่าน ในขณะที่ปฏิเสธโมเลกุลขนาดใหญ่ เช่น เกลือละลาย (ไอออน) และสิ่งสกปรกอื่น ๆ เช่นแบคทีเรีย

Reverse osmosis (RO) เป็นระบบการกรองที่ดีที่สุดในปัจจุบัน  เป็นเทคโนโลยีในการผลิตน้ำบริสุทธิ์สูงที่ใช้โดยบริษัทน้ำดื่มบรรจุขวดระดับพรีเมี่ยม มีประสิทธิภาพในการกำจัดหรือลดการปนเปื้อนที่หลากหลาย 

 

hitachi-aqt.com

 

baysalaritma.com

ออสโมซิส (Osmosis) เป็นกระบวนการที่โมเลกุลของเหลวหรือน้ำแพร่ผ่าน “เยื่อเมนเบรนกึ่งซึมผ่านได้ (semipermeable membrane)”  จากบริเวณที่มีความเข้มข้นของโมเลกุลน้ำมาก ไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นของโมเลกุลน้ำน้อย จนกระทั่งโมเลกุลของน้ำทั้งสองด้านจะเท่ากัน เมื่อระดับของของเหลวในหลอดคงที่ ระบบจะปรับตัวเข้าสู่ภาวะสมดุลใหม่อีกครั้ง ความดันที่ทำให้ออสโมซิสหยุดพอดี เรียกว่า ความดันออสโมติก (osmotic pressure) ซึ่งมีค่าเท่ากับผลต่างของระดับความสูงของของเหลว ดังแสดงในภาพข้างบน

ปัจจุบันน้ำดื่มที่วางขายตามท้องตลาดจะมีวิธีการกรองหลายระบบ ส่วนใหญ่จะเป็นน้ำที่ผ่านระบบการกรองแบบออสโมซิสย้อนกลับ (Reverse Osmosis; RO) ซึ่งเป็นกระบวนการที่ฝืนธรรมชาติ โดยการใช้ปั้มน้ำเพิ่มแรงดันให้กับน้ำทะเลหรือน้ำกร่อย เพื่อที่จะเอาชนะความดันออสโมติก (osmotic pressure) ทำให้น้ำเค็มสามารถไหลผ่าน “เยื่อเมนเบรนแบบกึ่งซึมผ่านได้ (semipermeable membrane)” จากบริเวณที่มีความเข้มข้นของโมเลกุลน้ำน้อย ไปยังบริเวณที่มีความเข้มข้นของโมเลกุลน้ำมาก จนกระทั่งโมเลกุลของน้ำทั้งสองด้านจะเท่ากัน 

สำหรับเยื่อกรอง semipermeable membrane ประกอบไปด้วยรูพรุนขนาดเล็กจำนวนมาก มีคุณสมบัติยอมให้สารละลายบางชนิดไหลผ่าน ได้แก่ น้ำ หรือ ก๊าซ แต่ป้องกันไม่ให้สารชนิดอื่นผ่าน เช่น เกลือ

การแยกเกลือจะเกิดขึ้นที่เยื่อเมนเบรน น้ำบริสุทธิ์จะไหลผ่านเยื่อเมนเบรนเนื่องจากแรงดัน ส่วนน้ำเค็มเข้มข้นและสิ่งปนเปื้อนจะถูกกำจัดออกจากระบบทันที เพื่อป้องกันการตกค้างสะสมภายในเครื่อง โดยจะแยกออกคนละทางกับน้ำบริสุทธิ์ที่ผ่านการกรองแล้ว

เทคโนโลยี Reverse Osmosis (RO) ซึ่งถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี 1959 และผลิตในเชิงพาณิชย์ในช่วงกลางยุค 60 เป็นระบบที่ไม่ต้องใช้พลังงานความร้อน ต้องการเพียงพลังงานเชิงกลเท่านั้น สามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิปกติ ปัจจุบันได้มีการปรับปรุงการทำงานของระบบ RO ให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น ความดันที่เพิ่มให้กับน้ำเค็มจะอยู่ในช่วง 50 ถึง 1,000 psi ทำให้โมเลกุลของน้ำแพร่ผ่านเยื่อเมนเบรนที่มีความละเอียดถึง 0.0005 ไมครอน สามารถกำจัดเกลือ สารอินทรีย์ที่ละลายในน้ำ สิ่งปนเปื้อน และเชื้อโรค ออกจากน้ำทะเลหรือน้ำกร่อยได้ถึง 99% น้ำที่ได้จากเครื่องกรองน้ำระบบ RO เป็นน้ำที่ปราศจากแร่ธาตุ 

 

ข้อดีและข้อเสียของการผลิตน้ำด้วยวิธีรีเวอร์สออสโมซิส

• ความต้องการพลังงานในการดำเนินพลังงานต่ำ เมื่อเทียบกับ Thermal processes ค่าใช้จ่ายในการลงทุนจึงต่ำ
• ระบบ RO สามารถติดตั้งเพื่อการผลิตน้ำสำหรับการอุปโภคบริโภคในครัวเรือน ในขณะที่ระบบอื่นๆไม่สามารถพกพาได้
• มีประสิทธิภาพสูงในการขจัดเกลือ สารประกอบอินทรีย์ และจุลินทรีย์
• เยื่อเมนเบรนมีอายุการใช้งานยาวนาน
• น้ำที่ผ่านการกรองด้วยระบบ RO สามารถดื่มได้ปกติ แต่เนื่องจากน้ำที่ได้จากระบบ RO ไม่มีแร่ธาตุ หากดื่มติดต่อกันเป็นระยะเวลานาน อาจส่งผลเสียต่อสุขภาพในระยะยาว ร่างกายอาจขาดแร่ธาตุที่จำเป็น เช่น แคลเซียม แมกนีเซียม และโปแตสเซียม ซึ่งจำเป็นสำหรับการเสริมสร้างกระดูก และการทำงานของหัวใจและหลอดเลือด
• สารเคมีที่มีขนาดเล็กกว่าโมเลกุลน้ำ เช่น ยาฆ่าแมลง สามารถซึมผ่านเยื่อเมนเบรนได้

 

2.2 การผลิตน้ำด้วยวิธีอิเล็กโตรไดอะลิซิส (Electrodialysis; ED)

slideplayer.com

สารละลายอิเล็กโทรไลต์ (Electrolyte) คือ สารละลายที่นำไฟฟ้าได้ เนื่องจากมีไอออนบวกและไอออนลบเคลื่อนที่อยู่ในสารละลาย สารละลายอิเล็กโทรไลต์อาจเป็นสารละลายกรด เบส หรือเกลือ ตัวอย่างเช่น สารละลายกรดเกลือ (HCl) สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) และสารละลายของเกลือ KNO₃ เป็นต้น โดยในสารละลายดังกล่าวประกอบด้วยไอออน H⁺ , Cl^– , OH^– , K⁺ และ NO₃ ^– ตามลำดับ

สารละลายอิเล็กโทรไลต์สามารถจำแนกได้เป็น 2 ประเภทตามความเข้มข้นของไอออน

1. อิเล็กโทรไลต์แก่ (strong electrolyte) หมายถึง สารที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวเป็นไอออนมาก ทำให้นำไฟฟ้าได้ดี ได้แก่ กรดแก่ เบสแก่ และเกลือ เช่น NaCl จะแตกตัวเป็นไออนได้ 100% 
2. อิเล็กโทรไลต์อ่อน (weak electrolyte) หมายถึง สารที่ละลายน้ำแล้วแตกตัวเป็นไอออนได้บางส่วน ทำให้นำไฟฟ้าได้น้อย ได้แก่ กรดอ่อน เบสอ่อน และเกลือ เช่น 

สารละลายนอนอิเล็กโทรไลต์ (Non-electrolyte) หมายถึง สารละลายที่ไม่นำไฟฟ้า เนื่องจากสารนอนอิเล็กโทรไลต์ไม่สามารถแตกตัวเป็นไอออนได้ ตัวอย่างเช่น น้ำบริสุทธิ์ น้ำตาล แอลกอฮอร์ เป็นต้น

 

 

slideserve.com

อิเล็กโทรไดอะไลซิส (Electrodialysis; ED) เป็นกระบวนการที่ใช้แยกไอออนจากสารละลายด้วยกระแสไฟฟ้า โดยให้ไอออนที่เป็นประจุบวกและประจุลบ เคลื่อนที่ผ่านเยื่อแลกเปลี่ยนไอออน (ion permeable membranes) ไปยังขั้วไฟฟ้าที่มีประจุตรงกันข้าม ภายใต้อิทธิพลของความต่างศักย์ไฟฟ้า สารละลายจึงมีความเข้มข้นของไอออนลดลง หลักการนี้นำไปใช้ผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเล

Electrodialysis นั้นเริ่มแรกใช้เป็นกระบวนการผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเล 

Electrodialysis เป็นกระบวนการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลด้วยเยื่อกรองเครื่องแรกที่มีขายทั่วไปในท้องตลาด และยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วโลก ปัจจุบันถูกใช้สำหรับกระบวนการผลิตน้ำจืดจากน้ำกร่อยและการบำบัดน้ำเสียด้วย อย่างไรก็ตามระบบนี้ถูกแทนที่มากขึ้นเรื่อยๆโดยระบบ Reverse Osmosis และการกรองแบบนาโน (Nanofiltration; NF) ในปีที่ผ่านมาเนื่องจากมีต้นทุนต่ำกว่า

 

ข้อดีและข้อเสียของการผลิตน้ำด้วยวิธีอิเล็กโตรไดอะลิซิส

• การลงทุนและค่าใช้จ่ายของพลังงานของระบบ Electrodialysis หรือ ED ขึ้นกับความเข้มข้นของน้ำเค็มเป็นสำคัญ เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการแยกเกลืออื่นๆ ระบบ ED มีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนกว่าทั้งในแง่ของต้นทุนโดยรวมและประสิทธิภาพในการผลิตน้ำดื่มจากน้ำเกลือเข้มข้นที่มีความเข้มข้นระหว่าง 1,000 ถึง 10,000 ppm แต่มันไม่สามารถแข่งขันกับระบบ Reverse Osmosis ได้ในแง่ของต้นทุน
• ระบบ ED สามารถขจัดได้เพียงไออน แต่ไม่สามารถขจัดพวกออร์แกนิคและคอลลอยด์
• ในกรณีแยกเกลือออกจากน้ำกร่อยด้วยระบบ ED น้ำทะเลหรือน้ำกร่อยจะต้องถูกปรับสภาพเบื้องต้นก่อนการป้อนเข้าสู่ระบบ โดยทั่วไปต้องใส่คลอรีนเพื่อการฆ่าเชื้อก่อน

 

2.3 การผลิตน้ำด้วยวิธีการกลั่นเมนเบรน (Membrane Distillation; MD)

sciencedirect.com

การกลั่นเมมเบรน (Membrane distillation; MD) ทำงานโดยอาศัยความแตกต่างของความดันไอน้ำ ซึ่งเกิดจากอุณหภูมิที่แตกต่างกันของน้ำทะเลที่ไหลระหว่างเยื่อเมนเบรนทั้งสองด้าน โดยมีทิศทางกระแสน้ำที่ตรงข้ามกัน

เยื่อเมมเบรนที่ใช้สำหรับกระบวนการ MD จะต้องมีคุณสมบัติพิเศษเป็น hydrophobic membrane คือ อนุญาตให้ไอน้ำเท่านั้นที่ผ่านได้ แต่น้ำในสถานะของเหลวไม่สามารถผ่านได้ มีรูพรุนสูงอยู่ในช่วง 0.1 – 0.5 ไมครอน และความหนาของเยื่อเมมเบรนอยู่ในช่วง 30–60 ไมครอน

กระบวนการกลั่นเมมเบรน ทำงานโดยผ่านน้ำทะเลร้อนจากด้านหนึ่งของเยื่อเมนเบรน ซึ่งมีเพียงไอน้ำจากน้ำทะเลร้อนเท่านั้นที่ผ่านเยื่อเมนเบรนได้ และเมื่อไอน้ำไปออกอีกด้านหนึ่งของเยื่อเมนเบรน ไปเจอกับน้ำทะเลเย็นที่กำลังไหลเข้ามา ส่งผลให้ไอน้ำเกิดการควบแน่น (condense) บนพื้นผิวด้านที่เย็นของเยื่อเมนเบรน ได้เป็นน้ำกลั่น (distillate) ออกมา

การกลั่นเมมเบรน เหมาะอย่างยิ่งสำหรับโรงกลั่นน้ำทะเลขนาดกระทัดรัดที่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ให้ความร้อนกับน้ำทะเล ให้ปริมาณน้ำจืด <10,000 ลิตร/วัน

 

ข้อดีและข้อเสียของการผลิตน้ำด้วยวิธีการกลั่นเมนเบรน

การกลั่นเมมเบรน (Membrane Distillation; MD) มีประสิทธิภาพสูงมากขึ้นในการผลิตน้ำดื่มสะอาด และมีข้อดีมากกว่าเมื่อเทียบกับ Reverse Osmosis

การกลั่นเมมเบรนนั้นง่ายและทำงานที่อุณหภูมิต่ำ ไม่ต้องการความร้อนปริมาณมาก ปัจจุบันมักใช้แหล่งพลังงานแสงอาทิตย์ให้ความร้อนแก่น้ำทะเล

น้ำทะเลไม่ต้องผ่านการปรับสภาพเบื้องต้น (pre-treatment) ก่อนเข้ากระบวนการ MD

แม้กระบวนการกลั่นเมมเบรนจะมีข้อดีมากกว่าการกรองน้ำแบบ RO แต่ก็อาจมีปัญหาสิ่งสกปรกต่าง ๆ มาเกาะบนผิวเยื่อเมมเบรนเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อผ่านการใช้งานไประยะหนึ่ง ส่งผลให้เยื่อเมมเบรนตันได้

 

 

Zac Brown Band – Colder Weather

 

 

3. กระบวนการทางเลือก (Alternative Processes)

แม้นว่ามีวิธีการอื่นๆ อีกมากมายที่ถูกนำมาใช้ในกระบวนการผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเล แต่วิธีที่ประสบความสำเร็จในเชิงพาณิชย์สูง คือ เทคโนโลยีการกลั่นแฟลชหลายขั้นตอน (Multi-stage Flash Distillation; MSF), รีเวอร์สออสโมซิส (Reverse Osmosis; RO) และวิธีอิเล็กโตรไดอะลิซิส (Electrodialysis; ED)

ยังมีกระบวนการทางเลือกบางวิธีถูกใช้สำหรับกระบวนการผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเล ได้แก่ Freezing desalination

 

3.1  กระบวนการแยกเกลือด้วยวิธีการแช่แข็ง (Freezing Desalination)

kth.se

Freezing desalination หรือบางครั้งเรียก Freezing-melting desalination เป็นการผลิตน้ำจืดจากน้ำทะเลที่แช่แข็ง หลักการของกระบวนการแช่แข็ง (Freezing) ตั้งอยู่บนพื้นฐานของความเป็นจริงที่ว่า เพียงแค่น้ำบริสุทธิ์เท่านั้นที่เป็นผลึกน้ำแข็ง ดังนั้นผลึกน้ำแข็งจะไม่มีเกลือ

 

ars.els-cdn.com

กระบวนการ Freezing-melting desalination ประกอบด้วยสามขั้นตอน: 1) การก่อตัวของผลึกน้ำแข็ง 2) การทำความสะอาดน้ำแข็ง และ 3) การละลายน้ำแข็ง 

ในกระบวนการแช่แข็ง (freezing) น้ำทะเลจะถูกป้อนให้สัมผัสโดยตรงกับสารทำความเย็น (refrigerant) ในที่นี้คือ ก๊าซธรรมชาติเหลว (liquified natural gas; LNG) ซึ่งจะดูดความร้อนจากน้ำทะเล เพื่อทำให้ตัวมัน (LNG) เปลี่ยนสถานะจากของเหลวระเหยกลายเป็นไอ  ทำให้อุณหภูมิของน้ำทะเลลดต่ำลงจนถึงจุดเยือกแข็งก่อเกิดผลึกน้ำแข็ง เกลือจะถูกแยกออกจากน้ำทะเลในระหว่างการก่อผลึกน้ำแข็ง เกลือจะถูกดักในสารละลายเกลือเข้มข้น (brine) และถูกขจัดออกไป ส่วนน้ำแข็งจะถูกนำไปทำความสะอาดเพื่อล้างเอาเกลือที่เกาะติดผลึกน้ำแข็งออกไป จากนั้นทำการละลายน้ำแข็ง (melting) เพื่อให้ได้น้ำจืดออกมา

กระบวนการแช่แข็งได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็วในช่วง 50 ปีที่ผ่านมา แม้ว่าจะมากขึ้น แต่เทคโนโลยีการแช่แข็งยังคงอยู่ในรูปแบบของการศึกษาและหน่วยโรงงานนำร่อง การใช้เทคโนโลยีนี้ในเชิงพาณิชย์ยังไม่ประสบความสำเร็จเท่าที่ควร คาดว่าในอนาคต เทคโนโลยีการแช่แข็งจะใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการบำบัดน้ำเสียอุตสาหกรรม และอุตสาหกรรมอาหารแช่แข็ง 

 

ข้อดีและข้อเสียของการผลิตน้ำด้วยวิธีการแช่แข็ง

อุณหภูมิที่ใช้ในการละลายของน้ำแข็งเพื่อให้ได้น้ำจืด ใช้พลังงานน้อยกว่าน้ำเดือดประมาณ 7 เท่า ดังนั้นค่าใช้จ่ายด้านพลังงานต่ำ

ไม่ต้องการการปรับสภาพน้ำเบื้องต้น 

สามารถผลิตน้ำดื่มบริสุทธิ์มาก

ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อย

ศักยภาพในการกัดกร่อนน้อยมาก

ข้อเสียคือ เป็นเทคโนโลยีนี้ไม่ค่อยเป็นที่นิยมใช้ เพราะความซับซ้อนของกระบวนการการแยกของเหลว-ของแข็ง, ต้นทุนโดยรวมสูง

 

 

• Facebook
• Twitter
• Line