لماذا تقوم محطات تحلية المياه في إسبانيا بتركيب أجهزة استشعار ثاني أكسيد الكربون المذاب داخل خطوط الإنتاج؟

تزيل عملية التناضح العكسي الملح، ولكنها تزيل أيضًا جميع الشوائب الأخرى. يتميز الماء الخارج من غشاء التناضح العكسي بخصائص كيميائية قوية، حيث يتميز بانخفاض درجة الحموضة، وانعدام الصلابة تقريبًا، وانعدام القلوية تقريبًا، بالإضافة إلى قابلية عالية للتآكل تؤدي إلى تسرب الرصاص من وصلات اللحام وإذابة البطانات الإسمنتية لأنابيب التوزيع. في أنظمة المياه الساحلية المطلة على البحر الأبيض المتوسط ​​في إسبانيا، حيث تنتقل المياه المحلاة من محطات التحلية عبر شبكات قديمة إلى المدن الداخلية، فإن هذه القابلية للتآكل ليست مجرد احتمال نظري. وهذا هو السبب في أن أعطال الأنابيب في أنظمة توزيع المياه المحلاة تكلف أكثر من شبكات الإمداد التقليدية.

يتمثل الحل الهندسي في إعادة التمعدن: حقن ثاني أكسيد الكربون المذاب في الماء المنتج لخفض درجة حموضته، ثم تمريره عبر مُفاعل الحجر الجيري حيث يتفاعل ثاني أكسيد الكربون مع كربونات الكالسيوم لإذابة الكالسيوم والبيكربونات في الماء. والنتيجة هي ماء ذو ​​صلابة وقلوية مضبوطتين - مؤشر تشبع لانجيلير مستقر لا يُسبب تآكل أو ترسبات على جدران الأنابيب.

يتحكم معدل إضافة ثاني أكسيد الكربون في كل شيء. فنقص ثاني أكسيد الكربون يؤدي إلى عدم ذوبان كمية كافية من الكالسيوم من الحجر الجيري، مما يجعل الماء أكثر تآكلًا. أما زيادة ثاني أكسيد الكربون فتؤدي إلى مرور الغاز الزائد من جهاز التلامس دون تغيير، ودخوله إلى شبكة التوزيع، مما يُخفض درجة حموضة الماء عند الصنبور، وهو ما يُعد مخالفة للوائح بموجب المرسوم الملكي الإسباني رقم 140/2003 (معايير مياه الشرب، بحد أقصى 500 ملغم/لتر من ثاني أكسيد الكربون). ويُعد مستشعر ثاني أكسيد الكربون المذاب الأداة الوحيدة التي تقيس الجرعة الفعلية المُضافة إلى العملية، وليس الجرعة التي تُحددها مضخة الجرعات.

المستشعر

يستخدم مستشعر ثاني أكسيد الكربون المذاب من هوندي قطبًا غشائيًا من نوع سيفرينغهاوس. ينتشر ثاني أكسيد الكربون من مياه العملية عبر غشاء نفاذ للغاز إلى محلول منظم داخلي، حيث يُحدث تغيرًا في درجة الحموضة (pH) يحوله القطب إلى قراءة تركيز. يقتصر القياس على ثاني أكسيد الكربون المذاب فقط، ولا يتأثر بالبيكربونات أو الكربونات أو أي مواد مذابة أخرى.

يُعدّ التعويض التلقائي لدرجة الحرارة مواصفةً أساسيةً لتحلية مياه البحر الأبيض المتوسط ​​في إسبانيا. تتراوح درجة حرارة المياه المُنتَجة بين 16 درجة مئوية شتاءً و28 درجة مئوية صيفًا، أي بفارق 12 درجة مئوية، ما يُنتج خطأً يتراوح بين 12 و15% في قياس ثاني أكسيد الكربون المذاب غير المُعوَّض. تنصّ لوائح مياه الشرب الإسبانية على ضرورة قياس مستويات ثاني أكسيد الكربون عند نقطة التوزيع، أي عند درجة حرارة الجو المحيط. يُبالغ مُستشعر مُعاير عند 20 درجة مئوية، عند قراءة درجة حرارة المياه المُنتَجة صيفًا بـ 28 درجة مئوية، في تقدير محتوى ثاني أكسيد الكربون بنسبة 15% تقريبًا، وهو ما يكفي لإطلاق إنذار خاطئ بارتفاع درجة الحرارة في محطة معالجة قياسية. يُزيل التعويض التلقائي لدرجة الحرارة هذا التفاوت الموسمي.

تهيئة عملية ما بعد العلاج

في محطة معالجة مياه البحر بالتناضح العكسي (SWRO) في إسبانيا، تم تركيب مستشعر ثاني أكسيد الكربون المذاب عند نقطتي قياس:

هندسة الحلول

نتائج ميدانية: محطة تحلية مياه البحر الأبيض المتوسط ​​الساحلية، مورسيا، إسبانيا، 2026

قامت محطة معالجة مياه البحر بالتناضح العكسي في مورسيا، التي تخدم 180 ألف مستهلك حضري، بتركيب أجهزة استشعار ثاني أكسيد الكربون المذاب من نوع Honde في كلتا نقطتي القياس في يناير 2026، لتحل محل النظام السابق لاختبار ثاني أكسيد الكربون اليدوي مرتين في كل نوبة عمل.

• انخفضت حالات تجاوز تركيز ثاني أكسيد الكربون في المياه المعالجة، والتي سُجلت سبع حالات في عام 2025 - وكل حالة منها تُعدّ مخالفة تستوجب إخطار وزارة الصحة الإسبانية - إلى الصفر خلال الأشهر السبعة الأولى من التشغيل المُجهز بأجهزة القياس. وقد رصد نظام الإنذار ثلاث حالات تجاوز مبكرة عند عتبة 450 ملغم/لتر، وأبلغ مشرف الوردية الذي قام بدوره بتصحيح معدل إضافة ثاني أكسيد الكربون قبل أن يتأثر مستوى المياه المعالجة.
• في عام 2025، لم يتم اكتشاف 9 أعطال في مضخات الجرعات لأكثر من ساعتين قبل أن يكشفها اختبار العينات العشوائية، وذلك لأن إشارة التحكم في المضخة كانت تُظهر أنها "تعمل" بينما كان صمام عالق يمنع توصيل ثاني أكسيد الكربون. في موسم 2026، رصد المستشعر المدمج في مخرج الجرعات كل عطل مماثل في غضون دقيقتين من بدايته، مما أدى إلى إطلاق إنذار فوري.
• انخفضت تكلفة جرعات ثاني أكسيد الكربون بنسبة 13٪ - سمحت حلقة التغذية الراجعة المدمجة للمصنع بتضييق نقطة ضبط الجرعات من 280 ملغم/لتر إلى 240 ملغم/لتر عند مخرج الجرعات، مما أدى إلى إزالة هامش الأمان الذي كان يعوض عن عدم اليقين في أخذ العينات العشوائية مرتين في الوردية.
• انخفضت تحليلات ثاني أكسيد الكربون اليدوية من 720 إلى 72 تحليلاً شهرياً - تتولى أجهزة الاستشعار المدمجة مراقبة الامتثال المستمر؛ وتوفر عينات الالتقاط الشهرية مسار تدقيق التحقق.

خريطة الطلب في أسواق تحلية المياه ومعالجة المياه المتقدمة

يُعدّ مستشعر ثاني أكسيد الكربون المذاب للتحكم في إعادة التمعدن مواصفةً مشتركةً بين جميع الدول التي تُشغّل محطات تحلية مياه البحر بتقنية التناضح العكسي على نطاق بلدي. وتُجري محطتا سوريك وخضيرة في إسرائيل - وهما أكبر محطتين لتحلية مياه البحر بتقنية التناضح العكسي في العالم - مراقبةً مستمرةً لثاني أكسيد الكربون المذاب عند ملامستهما للحجر الجيري. وتُحدد محطتا بيرث لتحلية مياه البحر في أستراليا ومحطة كورنيل في سيدني مستشعرات ثاني أكسيد الكربون المدمجة كجزء من أدوات الامتثال التنظيمي. وتتطلب شبكة تحلية المياه في الغارف بالبرتغال، التي تم توسيعها بعد جفاف 2022-2025، مراقبة ثاني أكسيد الكربون عند كل مخرج من مخارج الملامسة. وتُشغّل قبرص ومالطا، حيث تُوفّر التحلية أكثر من 50% من إمدادات مياه الشرب، مستشعرات ثاني أكسيد الكربون المذاب كأدوات الامتثال الرئيسية لشبكات التوزيع الخاصة بهما. تتقارب كل محطة على نفس متطلبات المستشعر: قطب غشاء Severinghaus، والتعويض التلقائي لدرجة الحرارة، ومخرج RS485/MQTT - المواصفات التي تغلق حلقة التحكم في الجرعات التي لا يمكن لأخذ العينات اليدوية القيام بها.