Ontsouting (nog) nie ’n plan vir alle besproei ng s behoeftes
Mense kyk dikwels na die see, of sterk, brak boorgate en dink ontsouting kan dié bronne beskikbaar maak vir besproeiing. Aangesien doeltreffende ontsouting egter duur is vergeleke met eenvoudige verheldering s prosesse, en aanlegte daarvoor behoorlik ontw
On t souting s aanlegte wat noukeurig ontwerp en gebou is, kan jare lank vars water lewer. Dis egter nie goedkoop nie en moet goed bestuur en in stand gehou word, sê prof. André Burger van die departement proses ingenieurswese aan die Universiteit Stellenbosch.
Eenvoudig gestel: Water en soute word vanmekaar geskei in die ontsouting s proses, maar die soute verdwyn nie sommer net nie. “Jy eindig altyd met twee strome: Een met skoon water en ’n stroom wat heelwat meer sout bevat as die voerwater.”
In werklikheid is die proses veel ingewikkelde ren bestaan’ n goed ontwerpte ontsouting s aanleg uit verskillende komponente met spesifieke funksies.
André vergelyk die inligting wa toorweeg moet word voor’ n ontsouting s aanleg vir boorgatwater opgerig word, asook die bestuur daarvan, met die aankoop en instandhouding van ’n groot, nuwe trekker. “Jy moet weet waarvoor jy die ontsoute water wil gebruik, wat jy per kubieke meter water kan bekostig, en of jy die aanleg deeglik kan versien en onderhou. Jy moet dit ordentlik bou, of dit liewer glad nie doen nie.”
André sê hy het baie begrip vir mense wat sukkel met water, “maar om te dink ontsouting is die oplossing vir elke tweede ou, is ’n fout. Dit kos geld. Doen dit ordentlik. Dis nie ’n vinnige oplossing nie. Dink hoe lank jy dit wil gebruik en moenie jou geld mors op iets wat oor ’n jaar uitmekaarval nie. Jy betaal maklik ’n paar honderdduisend rand vir’ n baie klein ontsouting s eenheid .”
Mnr. Derick Coetzee is die hoof van mark ontwikkeling by die water behandelings maatskappy Pro x ai n die Paarl. Hys ê klein ontsouting s aanlegte begin by’ n verwerkingsvermoë van 1000 ℓ/ uur .“’ n Aanleg wat 1 000 ℓ/uur kan lewer, kos sowat R200 000. As jy opbeweeg na 20 000 ℓ/uur, kan dit nagenoeg R2,5 miljoen kos.”
Derick sê watergehalte is een van die oorwegings wat die grootste impak op die koste
het weens die prosesontwerp wat ten opsigte van ander en bykomende toerusting benodig word, asook die konstruksie materiaal wat gebruik moet word om korrosie te vermy. By ontsouting s aanlegte maak skaal saak, en hoe kleiner die aanleg, hoe duurder is die water wat per kubieke meter gelewer word. André sê die noodaanlegte wat tans in Kaapstad opgerig word, is relatief klein in die groter ontsouting s verband. Aanlegte wat 100 tot 150 miljoen liter water per dag lewer, is kostedoeltreffend eras dié wat slegs ’n paar miljoen liter per dag lewer.
Mnr. Adam Keuler, hoof van prosesoplos- sings by Proxa, sê die aanlegte wat Proxa by Strandfontein en Monwabisi aan die Kaapstadse kus opgerig het, voorsien elkeen 7 miljoen liter water per dag. Die Stad Kaapstad het vroeër vanjaar beperkings ingestel om gebruikers tot 50 water per persoon per dag te beperk. Hulle hoop om daaglikse verbruik tot 450 miljoen te verlaag, maar tot dusver is verbruik meestal 500-600 miljoen per dag.
André sê van die groot membraanaanlegte wat seewater ontsout, soos dié in Australië en die Midde-Ooste, lewer gerieflik meer as 400 miljoen water per dag.
Moet boere ontsoute water gebruik vir besproeiing? André dink nie dit is die regte oplossing vir die meeste boere nie. “Dis duur en die aanleg moet goed bestuur word. Jy wil nie graag met water wat R10-R30/m3 kos, besproei nie. Ek sou sê die regte benadering is om eers die doeltreffendheid van watergebruik en besproeiing te verbeter. Om slim te besproei, moet die eerste fokuspunt wees.”
Kan jy dus bekostig om boorgatwater vir jou boerdery te ontsout? “Jy kan, as jy klein volumes benodig om byvoorbeeld jou beeste water te gee, en die water hoef in elk geval nie so vars te wees nie. Maar jy kan dit nie sommer vir boorde en lande gebruik nie.”
Voor boere begin om ontsouting op groot skaal te oorweeg, moet hulle uitvind of daar nie kanse is om rioolwater te herwin nie. Dit het dalk regulatoriese implikasies vir uitvoer, maar dis goedkoper as ontsouting.
Eintlik behoort die waterbehoeftes van die landbou van regeringskant af só bestuur te word dat dit die waarde van die landbou vir die samelewing weerspieël.
ONTSOUTINGS PROSESSE
Deesdae is die algemeenste manier om water te ontsout, ’n proses van tru-osmose deur membrane wat van poli-amiede gemaak word. Die membrane lyk soos papier en word gewoonlik in ’n spesiale spiraalvorm verpak om ’n oppervlakte van verskeie vierkante meter vir die tru-osmoseproses beskikbaar te stel in ’n kompakte en robuuste element.
Die doel of behoefte van ontsouting bepaal gewoonlik die metode of tegnologie wat gebruik word, sê André.
“As jy water wil hê wat baie suiwer is, soos by kragsentrales waar superskoon stoom opgewek moet word, word ioonuitruiling gebruik, soms saam met tru-osmose. Ioonuitruiling is ’n adsorpsieproses en die harse wat gebruik word om die water mee te suiwer, moet met suur of bytsoda vernuwe word. Dit is egter nie ’n kostedoeltreffende proses vir water met ’n hoë soutinhoud nie.”
André sê ’n eenvoudige en goedkoop weergawe van ioonuitruiling word wel algemeen gebruik om “harde” water te versag. “In dié soutversagters word soutwater gebruik om die hars te vernuwe. Al wat die toestelle doen, is om die kalsium, magnesium en ander multivalente ione, soos yster, uit die water te haal en hulle met natriumione te vervang. Die proses maak dus nie die totale soutinhoud minder nie. Dit maak dit meer natriumgedrewe en jy kan nie brak water só ontsout nie.”
’n Ander bekende metode is ontsouting deur verdamping, of sogenoemde termiese ontsouting, wat wyd in die Midde-Ooste gebruik word. Dit gebruik meer energie as tru-osmose. Die energie word tipies van laegraadse stoom verkry. Die groot Mid- de-Oosterse aanlegte fuksioneer gewoonlik in tandem met kragsentrales deur die uitskotstoom van die kragturbines te gebruik. In die verdampingsproses bly die soute dan agter en die stoom wat kondenseer, is vars water. André sê dié prosesse is relatief duur, maar was 50 jaar gelede baie gewild toe membraantegnologie nog in sy kinderskoene was.
Daar is ook ’n paar moderne en doeltreffende termiese aanlegte wat sonverhitting as energiebron gebruik, soos Sundrop Farms in Australië, waar tamaties in ’n kweekhuis verbou word met ontsoute water.
OSMOSE IN TRURAT
Die gewildste proses vir die ontsouting van brak of seewater is tru-osmose. In dié proses word water onder druk oor die membrane gepomp. Die manier waarop membrane gebruik word om water te ontsout, kan vergelyk word met die osmotiese proses wat in plantwortels plaasvind. By plantwortels sal die osmotiese drukverskil water selektief vanaf laer soutkonsentrasie in die grond na hoër konsentrasies in die plant laat migreer.
Dié osmoseproses kan omgekeer word deur die druk aan die soutwaterkant te verhoog tot bó die osmotiese druk, sodat watermolekules dan in die teenoorgestelde rigting deur die membraan diffundeer terwyl die gehidreerde ione (opgeloste soute) agterbly. “Dis nie ’n membraan met gaatjies in nie, maar ’n polimeermatriks wat só gevorm is dat die watermolekules kan deurgaan, maar nie die soutione nie. Dis nie perfek nie. Daar gaan altyd ’n bietjie sout deur, na gelang van die waterherwinning, die tipe soute, die tipe membraan en die hoeveelheid sout in die voerwater.”
Om die druk toe te pas, is ’n pomp nodig, en die druk wat nodig is, word onder meer
bepaal deur die osmotiese druk van die soutwater wat ingevoer word, sê André. “Die osmotiese druk van brak water met ’n soutinhoud van 2 000 mg sout per liter water, is baie laer as dié van seewater. Seewater met ’n soutinhoud van 35 000 tot 37 000 mg/ℓ osmotiese druk is amper 3 000 kPa.”
Namate die skoon water stelselmatig uit die soutwater verwyder word, verhoog die oorblywende water se soutgehalte en osmotiese druk. Die drukke waarteen membraanaanlegte bedryf word, word dus nie net bepaal deur die soutinhoud van die voerwater nie, maar ook die vlakke van waterherwinning.
VERSKEIE SOORTE TEGNOLOGIE IN EEN STELSEL
Die membraan is ’n belangrike komponent van ’n stelsel wat verskillende soorte tegnologie insluit om te verseker ontsouting vind doeltreffend plaas. ’n Groot deel van die bykomende voorbehandeling s tegnologie is daarop gemik om die membraan doeltreffend en funksioneel te hou, sê André.
Membrane raak vuil weens die groei van biologiese en organiese materiaal, anorganiese soute wat neerslaan en fyn kolloïdale materiaal in die toevoerwater. Die ontwerp en goeie bestuur van die aanleg, wat behandeling vooraf insluit, bepaal onder meer hoe vinnig die membrane vuil raak.
Die herwinning van water veroorsaak dat die soutkonsentrasie van die water wat agterbly, hoër word. By sekere hoë vlakke slaan sommige soute neer. Dit kan die doeltreffende werking van die membraan erg benadeel.
André sê’ n goed geboude ontsouting s aanleg sal voorsiening maak vir vooraf behandeling wat soutskaling beperk, van fyn kolloïdale materiaal ontslae raak en die groei van biologiese materiaal beperk. As’ n ontsouting s aanleg ontwerp word, moet’ n stelsel ingesluit word wat die membrane maklik kan skoonmaak met chemikalieë, dikwels ’n suur of bytsoda, wat deur die membraanstelsel gepomp word om anorganiese soute en organiese materiaal te verwyder.
Die groei van biologiese materiaal is ’n groot probleem by membraanstelsels en word moeilik bekamp, sê André. “Jy het ’n groot membraan oppervlak wat’ n wonderlike groeiplek vir bakterieë bied én jy gee hulle soms lekker kos deur toenemende konsentrasies organiese materiaal.”
Goeie behandeling vooraf en die korrekte bedryf van die stelsel is belangrik om biologiese groei tot die minimum te beperk. Dit geld veral omdat die poli-amiedmembrane nie met chloor behandel of teruggespoel
(backwash) kan word nie. Behandeling vooraf kan deesdae ook filtrering deur ultra filtrasie membrane insluit. Ultrafiltrasie word ál gewilder, sê André, ook as finale stap in die filtrasieproses van rioolbehandeling. “Die gaatjies in ultrafiltrasiemembrane is klein genoeg dat virusse en bakterieë nie kan deurgaan nie. Die membrane raak ook vuil, maar hulle word teen relatief lae drukke gebruik en kan maklik teruggespoel word. Chloor kan ook op die membrane gebruik word om biologiese groei tydens die skoonmaakproses te verwyder.”
BAIE WORD INGEVOER
Soos die meeste tegnologie het membraanen verwante tegnologieë mettertyd goedkoper geword. Aangesien baie hoëdrukpompe, alle membrane, die drukvate, baie van die instrumente en ander toebehore ingevoer moet word, speel die wisselkoers ’n beduidende rol in die koste van so ’n aanleg.
As ’n mens kyk na die tegnologie wat daar in die membrane is, is dit eintlik besonder goedkoop, sê André. “Die membrane is maar ’n klein deeltjie van die koste en is deel van ’n groter stelsel. Die volledige meganies-elektriese konstruksie kan deur standaardisering ál goedkoper gedoen word, maar ek dink nie dit gaan oor die volgende paar jaar só goedkoop raak dat dit vir boere oor die algemeen die moeite werd is nie. Bedryfskoste, wat elektrisiteit, chemikalieë, onderhoud en membraanvervanging insluit, kan ook nie geïgnoreer word nie.”
Hy sê die kostestrukture van landbouprodukte moet die gebruik van ontsouting mededingend maak omdat dit ’n koste bylas wat ander boere wat dit nie gebruik nie, nie het nie. Die bykomende koste is ook waarom munisipaliteite versigtig is om water te ontsout.