فصلنامه مدیریت محیط زیست شهری

طراحی، ساخت و ارزیابی سامانه نوآورانه تقطیر خورشیدی برای تصفیه آب: مطالعه موردی در سیرجان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی سیرجان

2 دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته

چکیده
در این پژوهش، یک سامانه تقطیر خورشیدی نوآورانه با رویکردی مبتنی بر هزینه بسیار پایین، سادگی ساخت و قابلیت پیاده‌سازی با مصالح بومی طراحی و ساخته شد و در شرایط اقلیمی واقعی ایران، به ویژه در شهر سیرجان، مورد آزمون عملی قرار گرفت. هدف اصلی سامانه، تولید آب آشامیدنی سالم از منابع آلوده بدون نیاز به انرژی فسیلی یا شبکه برق است. نوآوری کلیدی این کار، نه در اصول ترمودینامیکی، بلکه در امکان‌سنجی عملی یک راهکار واقعاً مقرون‌به‌صرفه با استفاده از قطعات بازیافتی و موجود است. آزمایش‌ها در فصول تابستان و پاییز، با حجم اولیه 500 cc آب و در شرایط محیطی مختلف انجام شد. پارامترهایی مانند دمای محیط، دمای اولیه آب و میزان آب تقطیر شده ثبت گردید. نتایج نشان داد که عملکرد حرارتی سامانه به شرایط تابش خورشید وابسته است و در شرایط بهینه (ظهر یک روز صاف تابستانی) به راندمان حرارتی کلی 19.6٪ دست یافت که با توجه به هزینه ساخت بسیار کم، کارایی قابل قبولی دارد. آزمون‌های میکروبیولوژی نیز توانایی سامانه در گندزدایی کامل آب را تأیید کردند؛ شمارش کلیفرم‌ها از CFU/100ml 100 در آب ورودی به صفر در آب تصفیه شده کاهش یافت. استفاده نوآورانه از آینه‌های موزاییکی گسسته به جای آینه مقعر پیوسته، نقش کلیدی در کاهش هزینه و حفظ کارایی سامانه داشت. با توجه به سادگی ساخت، استقلال از شبکه برق و کارایی اثبات‌شده، این فناوری راهکاری پایدار، عملی و مقرون‌به‌صرفه برای تأمین آب شرب سالم در مناطق کم‌آب کشور ارائه می‌دهد.

کلیدواژه‌ها


1. World Bank, Two Billion People Still Lack Access to Safely Managed Water. World Bank Blogs – World Water Day, 2018.
2.UNESCO, UN World Water Development Report 2023: Partnerships and Cooperation for Water. UNESCO, 2023.
3.Wada, Y., & Bierkens, M. F. P., Sustainability of Global Water Use: Past Reconstruction and Future Projections. Environmental Research Letters, 2014, 9(10), p. 104003. DOI: 10.1088/1748-9326/9/10/104003
4. FAO, AQUASTAT Global Water Database. Food and Agriculture Organization of the United Nations, 2021.
5.Statistics Canada, Municipal Water Use. Government of Canada, 2017.
6. Lentswe, K. A., Mawire, A., Owusu, P., & Shobo, A. B., A Review of Parabolic Solar Cookers with Thermal Energy Storage. Heliyon, 2021, 7(10), p. e08226. DOI: 10.1016/j.heliyon.2021.e08226
7.Baylon, J. S., Pérez González, M., García Morán, Y., Tintos Gómez, A., & González López, J. M., Design and Evaluation of a Solar Cooker with Reused Evacuated Tube: Enhancing Thermal Efficiency for Food Cooking. South Florida Journal of Development, 2024, 5(12), p. 5651–5663. DOI: 10.46932/sfjdv5n12-055
8. Arunachala, U. C., & Kundapur, A., Cost-Effective Solar Cookers: A Global Review. Solar Energy, 2020, 207, p. 903–916. DOI: 10.1016/j.solener.2020.07.026
9. Sharon, H., & Reddy, K. S., A Review of Solar Energy Driven Desalination Technologies. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2015, 41, p. 1080–1118. DOI: 10.1016/j.rser.2014.08.058
10. WWAP, The United Nations World Water Development Report 2019: Leaving No One Behind. UNESCO, 2019.
11. Wahab, A., Javid, W., Ahmed, H., Sheikh, A., Shahbaz, M., & Iqbal, S., Enhancing Fresh Water Production in Solar Parabolic Dish Desalination System. Materials Proceedings, 2024, 17(1), p. 22. DOI: 10.3390/mp17010022
12. Hendy, Z., Mostafa, M. M., Elnono, M. A., Lasheen, A., & Abdel-Rehim, Z. S., Solar Desalination System Using Parabolic Collector. Misr Journal of Agricultural Engineering, 2013, 30(4), p. 1117–1134.
13.Abd Elbar, A. R., Baz, F. B., Marzouk, S. A., Eldesoukey, A., & Salem, A. M., Analyzing Solar Still Performance with PV Electricity Storage: Energy, Exergy, Exergoeconomic, and Enviroeconomic Perspectives. Desalination, 2025, 597, p. 118400. DOI: 10.1016/j.desal.2024.118400
14. Ahmed, S. M. M., Al Amin, M. R., Ahammed, S., Ahmed, F., Saleque, A. M., & Rahman, M. A., Design, Construction and Testing of Parabolic Solar Cooker for Rural Households and Refugee Camp. Solar Energy, 2020, 205, p. 230–240. DOI: 10.1016/j.solener.2020.05.007
15.Essa, F. A., Abdullah, A., Majdi, H. S., Basem, A., Dhahad, H. A., Omara, Z. M., Mohammed, S. A., Alawee, W. H., Ezzi, A. A., & Yusaf, T., Parameters Affecting the Efficiency of Solar Stills—Recent Review. Sustainability, 2022, 14(17), p. 10668. DOI: 10.3390/su141710668
16. Chamsa-Ard, W., Solar Thermal Energy Stills for Desalination: A Review of Technologies. Journal of Environmental Protection and Technology, 2020. DOI: 10.21926/jept.2004018
17. Mawire, A., Simelane, S. M., & Abedigamba, P. O., Energetic and Exergetic Performance Comparison of Three Solar Cookers for Developing Countries. Environment, Development and Sustainability, 2021, 23, p. 14528–14555. DOI: 10.1007/s10668-021-01255-w

  • تاریخ دریافت 13 مرداد 1404
  • تاریخ بازنگری 30 شهریور 1404
  • تاریخ پذیرش 14 مهر 1404
  • تاریخ اولین انتشار 14 مهر 1404
  • تاریخ انتشار 01 مهر 1404