مبادلات الضغط الدوارة لتحلية المياه قليلة الملوحة: مراجعة شاملة مع آفاق التطبيق المستقبلية في الخرج، المملكة العربية السعودية

تظهر مدينة الخرج كمركز صناعي وزراعي رئيسي في المملكة العربية السعودية، حيث يعد تحسين كفاءة الطاقة وتوفيرها في أنظمة تحلية المياه قليلة الملوحة بالتناضح العكسي (BWRO) هدفًا مهمًا على المدى الطويل للإدارة المستدامة للمياه. بدافع من مشروع بحثي جارٍ يركز على تحلية المياه الجوفية في الخرج، تقدم هذه المراجعة تحليلًا نقديًا لتطوير وأداء وإمكانات تطبيق مبادلات الضغط الدوارة (PXs)، بما في ذلك الأجهزة متساوية الضغط مثل PX® وXPR وFLEX™ وiSave® وSALINO® Pressure Center، لتعزيز كفاءة الطاقة في أنظمة BWRO. تغطي المراجعة المبادئ التشغيلية، ومناهج النمذجة الرياضية والحاسوبية، والتحقيقات التجريبية، والتقنيات التجارية. يتم تقييم الأداء باستخدام مؤشرات رئيسية، بما في ذلك كفاءة استرداد الطاقة، واستهلاك الطاقة النوعي (SEC)، ومعدل الخلط، وخصائص التسرب. يُظهر التحليل أن مبادلات الضغط متساوية الضغط الحديثة تحقق باستمرار كفاءات هيدروليكية تتجاوز 95%، بينما يمكن لمبادلات الضغط منخفضة الضغط الناشئة (LPPXs) تقليل SEC بنحو 20-30% في تطبيقات تحلية المياه قليلة الملوحة. ومع ذلك، فإن زيادة نسبة الاسترداد في محطات BWRO يقلل من فعالية أجهزة استرداد الطاقة. تعزز التطورات الحديثة التي تدمج وظائف تبادل الضغط والتعزيز والضخ في وحدات نمطية مدمجة موثوقية النظام ومرونته التشغيلية وكفاءة تكلفة دورة الحياة. من خلال تجميع التطورات الحالية في تقنيات مبادلات الضغط الدوارة، توفر هذه المراجعة أساسًا تقنيًا شاملاً لاختيار وتنفيذ أجهزة استرداد الطاقة في أنظمة BWRO. بالإضافة إلى ذلك، تقدم دراسة حالة لقطار BWRO واحد في جامعة الأمير سطام بن عبد العزيز في الخرج إمكانات عملية لدمج LPPX. تشير دراسة الحالة إلى أن التكوين المقترح لـ LPPX يمكن أن يزيد إنتاج المياه العذبة بنحو 45% مع تقليل SEC إلى حوالي 80% من التكوين الأساسي بدون LPPX، مما يوضح إمكانات LPPX لتحسين إنتاجية وكفاءة الطاقة لأنظمة BWRO الحالية.